密西根大学的研究人员近日在对轻型乘用车（1.7升）和中型柴油乘用车（6.4升）在怠速和行驶时的常规排放物、非常规排放物进行对比研究。研究中采用混合生物柴油（B20）和传统的超低硫化物柴油（ULSD）。
他们发现，柴油发动机尾气中常规排放物和非常规排放物的排放水平取决于燃油、运行工况、发动机年款以及发动机尾气处理技术。在发动机怠速时，在2002年标准的1.7升和2004年标准的6.4升发动机中使用B20在没有DOC尾气催化剂时，尾气中都含有一氧化碳、非甲烷碳氢化合物（NMHC）、PM2.5、元素碳（EC）、蚁醛、苯和其他挥发性物质。
在减少排放和符合排放限制的同时，利用混合生物柴油和其他燃料混合，能够改变排放尾气的成分和减少毒性气体。利用混合生物燃油和传统柴油的发动机在性能方面几乎是相似的，除了在使用混合生物燃油发动机在制动时的燃油消耗比较高，因为其单位体积所含的能量比传统柴油要少。混合生物柴油可以减少尾气中的烟、PM物质、一氧化碳、非甲烷碳氢化合物排放量，但同时氮氧化物的排放量可能会增加，这取决于发动机工况。
柴油发动机的尾气包括非常规毒性污染物，比如：挥发性有机化合物、苯、甲醛和多环芳香族碳氢化合物（PAHs）。非常规污染物还包括臭氧前体物、生物累积性物质和有毒化合物。有关这些柴油发动机中尾气排放物的信息收集比常规污染物要少的多。
普通柴油与混合生物燃料混合后发动机对不同的尾气排放物的抑制效果都不相同，美国环保署表示柴油发动机尾气中含有（乙醛，丙烯醛，苯，1,3-丁二烯，乙苯，甲醛，正己烷，富马酸二甲酯，苯乙烯，甲苯，和二甲苯）11种有害物质，并规定在采用混合生物柴油后，有些排放物质含量允许增多，一些物质的排放量则必须减少。目前的发动机系统带有废气再循环系统和尾气处理系统，其中的非常规污染物必须满足超低硫燃油的标准。
这项研究调查对比柴油发动机中使用超低硫柴油和混合生物柴油时常规污染物与非常规污染物的排放。显示两种发动机分别在三种条件下的排放，都分别标明了在有/无尾气处理系统的情况下排放出的尾气成分，以及这些成分的来源，并对其产生的概率和危害程度进行评估。
这项研究中，他们利用了五十铃公司生产的2002年标准通用1.7升发动机，这款发动机在欧洲和亚洲的汽车中广泛应用。该发动机配备有废气再循环系统和尾气净化铂催化剂。另一款用于研究的发动机是福特2008年标准的6.4升“Power Stroke”发动机，在皮卡、校车、拖车等上使用。该发动机同样配备有废气再循环系统，并且采用DOC、DPF尾气催化剂，符合2007年排放标准。
采用美国规格的十六烷值超低硫含量燃油（硫含量<15PPM）以及传统B20混合生物柴油，其中包含20％的大豆甲酯生物柴油和80%的超低硫柴油的体积比混合。
试验中设置了26个测试条件。1.7升发动机的测试与2002年排放标准测试类似，包括怠速工况和3中不同程度载荷的工况（平均制动有效压力）：发动机1500转/分，制动压力200千帕；发动机1500转/分，制动压力600千帕；发动机2500转/分，制动压力900千帕。每种都包括有/无DOC催化剂的对比，以及分别采用超低硫柴油和被B20混合生物燃油情况下的对比。这台发动机的燃油喷射策略采用了先进的单次喷射。
6.4升发动机符合2004年到2007年排放标准。对于2004年排放标准，分别研究发动机在怠速工况和2个载荷工况（发动机转速1500转/分，制动压力600千帕；发动机转速2500转/分，制动压力900千帕），在有/无DOC和DPF催化剂以及分别使用两种燃油的情况下采集数据。对于2007年排放标准，在怠速工况和载荷工况下（发动机转速2500转/分，制动压力900千帕），在有/无DOC和DPF催化剂以及分别使用两种燃油的情况下采集数据。发动机转速和平均有效制动压力都靠参数调整。
研究发现：
1.对于1.7升发动机，在载荷工况下，不使用DOC催化剂，使用B20混合生物柴油特定排放的颗粒物（PM），元素碳、非甲烷碳氢化合物（非甲烷烃），挥发性有机化合物（VOCs）与使用超低硫柴油相比相对较少。但是，制动时甲醛排放量增加。在高载荷工况并采用DOC尾气催化剂，B20柴油尾气中非甲烷总烃含量增加，氮氧化物，富马酸二甲酯，和其他一些挥发性有机化合物的排放量增加。
2.对于6.4升发动机在负载工况下，采用B20柴油制动时的PM2.5、元素碳、甲醛，和大多数挥发性有机化合物的排放量减少，但是氮氧化物的排放量增加。
3.怠速工况下，B20柴油和超低硫柴油的数据显示则不同：采用B20柴油时，两款发动机非甲烷烃类PM 2.5、元素碳、甲醛、苯和可挥发性排放物的水平都增加，并且有些物质的增加率还相当高，比如：2004年排放标准的6.4升发动机中PM2.5的增加率达到了60%，采用DOC催化剂的1.7升发动机尾气中苯的增加率达到了40%，这可能是不完全燃烧导致的结果。
4.柴油车尾气排放水平取决于燃料类型和发动机负荷（怠速或行驶）。
5.对比两款发动机的平均有效制动压力，6.4升发动机在制动时的排放物明显少于1.7升发动机，除了氮氧化物。
使用生物混合柴油在怠速工况时排放比较高，这点尤为引人关注，其中PM2.5的数值也是目前广泛受到关注的一个污染物。
这项研究的结果表明，新的发动机排放标准和尾气处理技术能够显著减少大部分尾气污染物。然而，负载工况下减少排放并不是主要的趋势，关键是在怠速时，DOC催化剂没有达到适当的工作温度，起不到净化尾气的效果，所以在怠速时的减排技术才是重点。尽管使用生物混合燃油能够减少大部分的尾气污染物，但是在配合1.7升发动机中使用DOC催化剂时，甲醛和苯等有害物质反而增加。在理想情况下，发动机和控制系统能够在任何工况下，使用任何种类的燃油，其常规污染物与非常规污染物都能减少。
由于非常规污染物占了总排放物质的一小部分，类似苯、甲醛和多环芳香烃这种非常规污染物就更引人注目。这些排放物主要根据燃油种类和排气后处理系统的好坏，可能其关联程度要比常规污染物更高。
这项工作表明了在使用不同燃油、在不同工况下、不同发动机规格下、不同发动机尾气处理技术下的常规污染物与非常规污染物的排放规律。除了增加了怠速工况下和使用混合生物燃油两种新的信息，结果包含了多种有毒物质，可以将这些有毒物质的来源与所含比例制成受体模型，受体模型的基本思想是受体与源之间的污染物呈质量平衡的关系，因为污染物从发生源排出后，经扩散混合，在大气中比较均匀分部的（此点是本模型假设中与实际情况差异较大之处）。基于这一思想，可将受体处大气颗粒物及其中元素的来源和质量，认为都是由周围不同污染源输送过来叠加的结果，所以可用简单的数字表达式来表示。