测试发动机：美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员使用这种卡特彼勒（Caterpillar) 重型柴油发动机来测试一种新的高效率燃烧的概念 来源：德里克• 斯彼里特（Derek Splitter）

在测试发动机中演示的概念涉及在燃烧室中xx混合两种不同的燃料，这需要在点火正时和持续时间上给予更多的控制。可以提供一种方法来满足燃油经济性法规，而不需要那种用于混合动力车中的昂贵的电动马达和电池（不过为了获得更高的效率，这项设计可以应用到混合动力车中）。这种新的发动机设想可能要由xx的电子燃油喷射技术和计算机模拟领域的发展来实现。威斯康星大学麦迪逊分校的机械工程系教授罗尔夫•雷兹（Rolf Reitz）说：“我们发现这一过程要使用先进的计算机建模，这可以让我们确定燃料混合的{zj0}配比。”

这项设计有两个版本，一个是用于替换重型柴油发动机；而另一个是将取代传统的汽油发动机（今年秋天公布）。两者都使用相同的燃烧过程，这会使柴油发动机的效率比汽油发动机更高——压缩燃料和空气使其达到自烧的压力和温度，而不是用火花点燃。对柴油发动机来说，新设计提高了其发动机效率：减少了作为热能浪费的能量，并且改进了燃烧的时间控制。它也极大地减少了与柴油发动机有关的排放物，如今这一点显得尤为重要——新的排放法规要求汽车制造商使用昂贵的后处理系统降低排放。

在用于取代重型柴油发动机的版本中，汽油从油箱中被注入到位于燃烧室附近的进气口，在进入燃烧室之前与空气混合（这是汽油车燃油喷射的常见形式）。但是柴油从另一个油箱中通过低压燃油喷射器被直接注入到燃烧室中。由于这种混合物是被压缩的，柴油首先被点燃，紧接着是不易燃烧的汽油。控制两种燃料的比例影响到点火正时和燃烧持续的时间。该设计要求对燃油喷射进行xx控制，因为燃烧室中两种燃油的比例和分配需要根据发动机的负荷进行改变。轻负荷时，混合比例是各占一半；而较重负荷时，可能需要柴油的比例仅为5%。由此产生的发动机的效率大约为55%，而传统的重型柴油发动机的效率为40%～45%。排放非常少，几乎可以不用后处理系统来处理废气——在重型卡车中，该系统的成本与发动机本身的价格差不多。

在用于取代传统汽油发动机的版本中，柴油燃料被替换成混有某种添加剂的汽油，添加剂使汽油更活跃，以改进燃料的点火性。汽车没有两个油箱，而只需一个汽油箱和一个风挡玻璃清洗液瓶大小的储液罐，里面装有添加剂。普通的汽油通过注射口注入，而混有添加剂的汽油被直接注入到燃烧室中。结果就是发动机的效率能达到45%，而传统的汽油发动机的效率只有30%。

在这两个系统中，使用的方法都降低了发动机的压力和温度，从而减少了烟雾和其他有害污染物的形成。较低的温度也能减少以热能形式损失的能量，使这些能量用于推动活塞。雷兹说：“我们通过控制时间延长了燃烧的过程，使其缓缓地散热，而不会导致燃烧室中压力和温度骤升的情况。”

加州大学伯克利分校（University of California at Berkeley）的机械工程教授罗伯特•迪布尔（Robert Dibble）说，这项新设计“是一个聪明的想法。”他说，两种燃料设计可能让汽车制造商和消费者很难接受，但他指出，目前的柴油后处理系统已经要求驾驶员在加油时添加一个单独的废气处理液，所以这个障碍现在可能降低了。雷兹说，使用汽油添加剂的新设计版本只需在换油时重新加上添加剂即可，这提供了方便。

迪布尔说，另一个研究员采用类似的方法来改进发动机的效率，但他的方法只使用一种燃料。瑞典隆德大学（Lund University）内燃机部门领导本特•约翰逊（Bengt Johansson）通过使用多个燃油喷射器来控制点火正时和燃烧持续时间，已经显示出高效率和低排放。 但不同于威斯康星大学麦迪逊分校的方法——使用具有不同燃烧特性的燃料，约翰逊的方法通过使用不同浓度的燃料和空气在燃烧室创建不同区域，以控制燃烧过程。可能存在的缺点是，由于使用了高水平的压缩，它需要一个比在常规汽油机汽车中使用的发动机更昂贵的发动机。