最初改善汽油機的目標是想讓汽油和空氣形成的混合氣盡可能地均勻，但是在壓縮和點火時要求的還是均質性。由於在燃燒室中的點火源限制，所以不可能同時點燃全部的混合氣。火焰的焰峰到達氣缸壁也需要一段時間，當自燃的混合氣產生的壓力波傳遞到燃燒室遠處的氣缸壁時，發動機就開始敲缸了，由於發動機的燃燒室現在都沒有辦法避免熾熱區，熾熱區的存在再加上有害顆粒物的形成會造成汽油機無法與柴油機相抗衡，當汽油機工作時所產生的NOx、CO和未燃盡的HC等有害物質，都是由三元催化器來解決。

自從現代社會有了汽車以後，世界各地的工程師們都一直在努力想設計出功率強大、節油和低排放的發動機。發動機設計師們堅信早晚有一天柴油機和汽油機會合二為一，最後出現吸收兩種內燃機各自優點的全新一代內燃機。

初次引進三元催化器是始於1986年，但是這個技術同時也把發動機油耗提高了10%。直到過了一段時間以後人們才成功地使大排量發動機能夠在低負荷的情況下在稀混合氣燃燒範圍內執行。只有在油氣混合比平衡時使用三元催化器才能減少NOx的排放，所以汽油機就需要附加一個NOx儲存轉化器，讓發動機在混合燃燒的工作範圍內節約10％～15%的燃油。

通用和歐寶這兩家主要研發汽油機的公司把這種發動機稱之為HCCI發動機，戴姆勒公司和福斯公司則是雙管齊下，在改進柴油機的效能同時也在改進汽油機的效能。

現代發動機的混合氣還是要用火花塞進行點火，為了避免產生NOx的缺點，工程師們也正在積極研究不用火花塞的汽油機，一旦研製成功就可以把吸入的所有混合氣同時點燃。但是在傳統汽油機工作範圍內仍然有必要使用三元催化器。因為它同時也可以當作氧化還原催化器來使用，主要用於減少在汽油機壓燃下會增加的CO和NOx這兩種有害物質的排放。