基于RolfReitz领导的威斯康星大学麦迪逊分校发动机研究小组的测试，答案将是一种柴油发动机，其产生的污染物排放量明显低于传统发动机，燃料效率平均提高20%。这些引人注目的结果来自Reitz描述为“快速响应燃料混合”的新技术，其中发动机的燃料喷射被编程为基于实时操作条件产生最佳汽油-柴油混合物。

在柴油卡车的重载运行条件下，Reitz加油策略中的燃油混合物可能高达85%汽油至15%柴油;在较轻的负荷下，柴油的百分比会增加到大约50-50的混合物。通常这种类型的混合物不会在柴油发动机中点燃，因为汽油的反应性低于柴油并且不易燃烧。但在Reitz的战略中，恰当数量的柴油喷射可以为点火提供启动。

威斯康星州机械工程杰出教授赖茨说：“你可以将柴油喷雾看作是液体火花塞的集合，基本上是点燃汽油。”“新战略通过混合燃烧室内的两种燃料来改变燃料特性，根据注入柴油燃料的时间和数量精确控制燃烧过程。”

Reitz将于今天(8月3日)在底特律举行的第15届美国能源部(DOE)柴油机效率和排放研究会议上展示他的发现。Reitz估计，如果所有汽车和卡车都达到项目所示的效率水平，它可能会导致基于运输的美国石油消耗减少三分之一。

“这大致是我们从波斯湾进口的数量，”雷茨说。

Reitz说，汽油-柴油混合物中发生了两件值得注意的事情。首先，发动机在更低的燃烧温度下运行，因为改进了控制-比传统发动机低40%-这导致发动机通过传热的能量损失更少。其次，定制的燃料制备控制化学反应以实现最佳燃烧。这意味着废气中损失的燃烧能量减少，燃烧过程产生的污染物排放也减少。此外，该系统可以使用相对便宜的低压燃料喷射(通常用于汽油发动机)，而不是传统柴油发动机所需的高压喷射。

混合策略的开发由先进的计算机模拟模型指导。然后使用威斯康星大学麦迪逊发动机研究中心的卡特彼勒重型柴油发动机对这些计算机预测进行测试。Reitz说，结果“非常令人兴奋”，证实了混合燃料燃烧的预期效益。最佳结果在实验测试引擎中实现了53%的热效率。这种效率甚至超过了目前世界上最高效的柴油发动机-海运业中使用的大型涡轮增压二冲程，其热效率为50%。

“对于小型发动机来说，即使接近这些巨大的发动机效率也是非常值得的，”Reitz说。“更引人注目的是，混合策略也可以应用于汽车汽油发动机，其通常平均热效率低25%。在这里，燃油经济性改善的可能性甚至会大于柴油卡车发动机。”

热效率由实际用于为发动机提供动力的燃料百分比来定义，而不是在传热，排气或其他变量中损失。

“比燃料效率更重要的是，特别是卡车运输行业，我们很容易满足EPA2010年的排放法规，”Reitz说。

这是一个主要的商业问题，因为美国环境保护局设定的标准非常高，其规定旨在减少约90%的所有颗粒物质(烟灰)和80%的所有氮氧化物(NOx)的柴油排放。

面对严格的新标准，一些公司已完全退出卡车发动机市场。许多其他公司正在寻求替代方案，例如选择性催化还原，其中将化学尿素(第二种“燃料”)注入废气流中以减少NOx排放。其他人建议使用大量的再循环废气来降低燃烧温度以减少NOx。在这种情况下，需要超高压燃料喷射以减少燃烧室中的烟灰形成。

Reitz说，这些过程既昂贵又后勤复杂。两者都主要用于清理排放物，而不是燃料效率。新的缸内燃料混合策略更便宜，更简单，使用广泛可用的燃料，同时解决了排放和燃油效率问题。

Reitz说有充分的理由相信燃料混合技术在汽车中也能发挥作用，因为双燃料燃烧与低压和低成本的燃料喷射器一起使用，而不是柴油卡车。将这种技术应用于车辆将需要用于柴油和汽油燃料的单独的罐-但尿素也是如此，其在单独的罐中运输。Reitz说，减少石油消耗的重要影响甚至更具吸引力。美国每天消耗大约2100万桶石油，其中约65%(1350万桶)用于运输。如果这种新的混合燃料工艺能够将柴油和汽油发动机的热效率从目前的水平转换为53%，那么该国每天的石油消耗量可减少400万桶，

计算机建模和模拟提供了优化燃料混合的蓝图，这个过程可能需要数年才能通过反复试验。Reitz使用了他的实验室开发的一种称为遗传算法的建模技术，该技术在生物世界中借用了一些相同的自然选择技术来确定发动机性能的“最适合”变量。