《武汉工程大学学报》 2019年06期
532-540
出版日期：2021-01-24
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
燃油添加剂在控制废气排放中的研究进展
随着时间的推移，能源格局尽管发生了重大变动，但是全球能源的需求量仍持续增长。根据美国经济研究局的数据显示，2040年世界能源消费总量预计将比2010年增长20%~60%［1］。目前，全球的能源需求趋势逐步向东移动，虽然我国能源需求量在所有预测中都有所放缓，但东南亚国家（印度、印度尼西亚等）却推动了需求的增长。随着化石能源使用率的不断提高，所产生的废气已经造成了气候变化、全球变暖等长期环境问题。今天，化石燃料约占所需能源总量的80%，其中近50%与当地交通有关［2］。在交通运输中柴油发动机占有相当大的份额，同时也造成了大量废气污染物的排放。柴油机尾气中的氮氧化物（nitrogen oxides，NOx）会造成光化学烟雾和酸雨，长期低浓度的一氧化碳（carbon monoxide，CO）以及碳氢化合物（hydro carbon，HC）会对人体系统造成伤害，颗粒物（particulate matter，PM）的存在会造成大气能见度低和人体呼吸道疾病。相比汽油发动机而言，柴油机占据较多优势，例如， HC与CO的排放量较少、热效率较高等，但也存在部分缺点，如NOx与PM的排放含量较高，致使未能达到日益严格的限排标准 ［3］。对二氧化碳（carbon dioxide，CO2）而言，虽然目前在柴油机排放物中（特别是船用柴油机）CO2还未被列为重点污染排放物，但是CO2的大量排放会导致严重的温室效应。根据二氧化碳信息分析中心和BP能源公司发布的报告指出，全球CO2排放量在过去半个世纪内增长了3.5倍，更令人担忧的原因是该潜在的不利趋势预计到2040年将进一步增长1.5倍（图1所示）［3-4］。由此可见，柴油机正面临着限排要求的巨大压力。
1 尾气限排政策
随着柴油机尾气排放的影响，国内外都相继出台了相关限排政策。美国是全球范围内实施废气排放规定最早的地区，同时是限值标准最多且废气排放限制最严格的地区。美国汽车排放法规包括环境保护局（Environmental Protection Agency，EPA）排放法规（即联邦排放法规）和加州空气资源局（California Air Resources Board，CARB）排放法规［5］。自1960年开始，欧洲经济委员会（ECE）执行了第1项排放法令，至今早已颁布了109项限排法令。自1991年修改ECE R83-00法规后，相继执行了欧洲I、II、III阶段排放法规，其中欧洲III阶段加强了对HC和CO的排放限制，并且新增加了耐久性试验和车载诊断系统（on-board diagnostics system，OBD）功能检查等方面。欧IV、V阶段在原有法规的基础上，将HC与NOx的排放限值降低了50%左右，且对控制尾气排放的后处理技术要求也更加严格［6］。自2014年9月至2017年9月分别执行了欧VI b阶段、欧VI c阶段排放法规，从欧IV到欧VI c法规，其耐久性也有所提高（由10万增至16万公里里程）［7］。相比较欧美地区，我国的排放测试标准的执行较晚，但车用发动机的排放阶段接近于美国的排放阶段。自2000年开始，我国相继出台了GB17691-2001车用压燃式发动机污染物排放限值及测量方法，GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车污染物排放限值及测量方法（中国第III、IV、V阶段），GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）［8-10］。显而易见，随着环境与污染的加重，我国限排法令对柴油发动机排放的控制要求越来越严格。
我国最初阶段的发动机污染物排放规定（GB17691-2001）主要有两种试验：型式核准认证与生产一致性检查试验，其中型式核准认证试验采用13工况稳态循环试验对污染物排放进行检测限值。在第一实施阶段，型式认证试验的排放限值更严格；第二实施阶段的限值则统一化。在发动机污染物排放规定（GB17691-2005）中，稳态循环的发动机试验工况被稳态循环（european steady- state cycle，ESC）、瞬态循环（european transient cycle，ETC）及负荷烟度测试（european load response test，ELR）3种试验工况所替代，采用的试验工况主要取决于车辆类型及限排阶段。自国IV阶段开始，排放标准增加了车载测量系统（on-board measuring system，OBM）的要求，同时也增加了尾气排放控制的耐久性和运营车辆符合性的条件要求［11］。相较于国II标准，国III标准的CO、HC、NOx排放限值降幅接近于50%，国IV、V标准的降幅更高达70%左右（见表1）。而在2019年7月1日实施的国VI标准（GB17691-2018）中，其试验工况采用了全球统一的稳态循环（world harmonized steady-state cycle，WHSC）和瞬态循环（world harmonized transient cycle，WHTC），WHSC相比ESC有更低的工况点负荷，同时考虑到实际道路行驶时，重型汽车在非标准循环工况下造成的废气污染物超标问题。故新设立了非标准循环试验——即整车实际道路车载排放试验（portable emission measurement system，PEMS）、发动机台架试验 ［12］。从表2可见，国VI标准循环的NOx限值相较于国V排放限值降幅为77%，PM的限值降幅为67%，同时增加了颗粒物计数PN（particle number）的限值。由此可见，柴油机的技术革新正面临全新的挑战。
随着陆用柴油机排放控制的严格把控，船用柴油机的污染物排放问题也面临相同的考验。从国际角度来看，当前排水量超过10亿t的9.4万艘船舶承担了世界97%的海运贸易量，所造成的污染排放占全球污染量的3.5%~7.6%［13］。根据数据统计［14］，2000年全球船舶向大气排放的NOx和PM分别为[21.4×106 t]和[1.67×106 t]。还有报告表明［15］，2009年NOx与黑炭排放分别占世界总排放量的15%和5%。其中NOx为国际海事组织（international maritime organization，IMO）重点控制的船舶尾气排放污染物之一。目前IMO MARPOL73/78公约附则VI对于NOx的减排要求：2011年1月1日起执行的Tier2标准低于Tier1标准15%~20%；符合NOx排放控制区内的Tier3排放标准自2016年1月1日起执行，在基于Tier1排放标准上降幅80%（见图2） ［16］。
从国内角度来看，作为全球主要的航运国，我国的船舶总量及港口设备早已处于全球领先的位置。目前，在全球排名前20的港口中，我国占有10个位置，如上海、香港、深圳、青岛等城市的港口更是在全球十大港口中占有7席，其港口所拥有的巨大吞吐量则由我国约17万艘的船舶（多为内河船）所承担［17］。随着船舶数量增加，其废气污染物排放的比例越来越突显。根据2012年香港环境保护署的数据显示，船舶排放所产生的SO2、PM10和NOx成为香港最大的排放源，其分别占总排放量的50%、37%和32% ［18］；按照上海市环境监测中心的统计数据［19］，2010年该市船舶产生了SO2、NOx和PM2.5的排放，其比重分别为12.0%、9.0%和5.3%；张礼俊等［20］阐明，船舶作为珠三角洲地区非道路的主要运输工具，其所产生的SO2、NOx、PM10、CO废气排量分别占据运输总排量的96.4%、73.8%、50.5%、39.4%；通过青岛市环境监测中心的数据表明，相较于其他污染物的排放量，该市船舶废气排放产生SO2与NOx的含量较高，对该市的空气分别有8.0%和12.9%的贡献率［21］。为了能够有效控制船舶污染物的排放，2016年国家环境保护总局出台了GB15097-2016标准——船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段），并于2018年7月1日执行［22］。
随着车用和船用柴油机限排政策的颁布，柴油机减排技术正面临着巨大挑战。然而柴油机污染物排放量较大的原因之一是燃油品质的问题。目前，国产柴油的质量较差，柴油机部分存在油耗高、燃烧率低和产生黑烟等问题。为了能够达到降污减排与改善燃烧的目的，除控制燃油工艺流程等技术问题外，催化助燃的燃油添加剂的加入，能够加速燃油燃烧进程，尽可能促使完全释放燃油的燃烧，提高燃油的使用率，从而减少燃油的消耗量，降低废气污染物的排放［23］。因此，使用添加剂被认为是在不改变发动机内部构造或附加其他技术设备的情况下，减少污染物排放并且提高经济性的最佳方法之一。
2 燃油添加剂的分类及研究现状
一般而言，燃油添加剂同润滑油添加剂一样，它对提高燃料油品的性能起着重要的作用。其主要作用为：1）改善燃烧条件，促进完全燃烧，降低燃油消耗；2）提高发动机的使用性能，增加动力；3）降低废气污染物的排放，减少环境的污染；4）清洁杂质，防止油路堵塞，减少柴油机内积炭的形成，促进发动机正常运行。根据性能的差异，燃油添加剂可分为两大类：使用性燃油添加剂，主要用于处理燃料应用及燃烧过程中出现的各种状况；保护性燃油添加剂，主要用于处理燃油储运过程中的各种情况。同时，燃油本身的特性对添加剂效果也会有所影响，例如，燃油的烃类组成的差异性，即便添加剂的加入量一致，其改善性能或效果也会有所差异。基于改善燃烧、减少污染物排放的特性，本文将重点阐述使用性燃油添加剂的研究现状。
2.1 十六烷值改进剂
十六烷值是柴油燃烧性能的主要参考标准，对柴油发动机的冷启动、燃料消耗和废气污染物的排放均有很大的响应，并且十六烷值改进剂能够缩短点火延迟时间，从而避免柴油发动机 “粗暴”现象的发生［24］。十六烷值改进剂涉及硝酸酯化合物、二硝基化合物、有机硫化合物、有机过氧化物、醚类、脂肪酸衍生物等多种类型［25］。其中，有机过氧化物和脂肪酸衍生物对于排放废气污染物的控制有明显效果。
2.1.1 有机过氧化物 有机过氧化物中O元素含量较多，分解活化性能较低，能较好地提高燃油的氧化反应。该有机过氧化物包含烷基及环烷基过氧化物、二过氧化物等，其中最常用的为二叔丁基过氧化物（di-tertbutyl peroxide，DTBP），其效果与2-乙基己基硝酸酯接近，热分解后形成叔丁氧基自由基，通过与氧反应，促使燃油分子发生反应。研究表明，DTBP添加入柴油中，缩短了滞燃期，油耗率略微降低，在油门开度较小时，CO较燃用柴油时下降20%~45%，HC和NOx排放仅为燃用柴油时的25%~33%［26］。Patel等［27］报道了DTBP加入到B50柴油中，可以降低CI发动机排放物中NOx和CO的浓度。还有文献［28］在YZ4DB3直喷式增压中冷柴油机上，验证了DTBP能改善生物柴油的燃烧性能，缩短生物柴油的滞燃期，降低NOx排放。
2.1.2 脂肪酸衍生物 基于植物油产品作为燃油替代品的趋势发展，以天然植物油作为合成改进剂的原料，研制脂肪酸衍生物作为有效十六烷值改进剂，已经引起人们的关注。植物油通过不同的加工方式得到具有不同特性的硝酸酯，其特性也有所不同，例如C8~C18的脂肪酸乙二醇硝酸酯具有较好的添加性能，与硝酸酯化合物相比，其含氮量较少，有利于减少NOx污染物的排放问题。但是脂肪酸甲酯的易加工和成本低的特点，逐步取代脂肪酸作为原料用于化工和污染物处理。有文献表明，脂肪酸甲酯生物柴油会增加NOx的排放［29］。但张永辉等［30］研究表明，全负荷工况低转速下的NOx减少幅度最大为5.8%，相较于传统脂肪酸甲酯类生物柴油，该实验改性生物柴油在四冲程柴油机中的排放效果，能够满足当前柴油发动机的减排要求。
2.2 纳米燃油添加剂
2000年以前，纳米金属添加剂在柴油中的应用逐渐减少，但近年来，纳米金属添加剂辅助燃烧引起了人们的关注。与较大尺寸的材料相比，纳米金属颗粒具有不同的特性，例如，超塑性、低凝固点、高点火率、高催化活性等，同时可以降低燃油喷射器和过滤器堵塞的概率。这些添加剂通过两种不同的方式发挥作用［31］：1）金属与水反应生成羟基自由基，从而增强碳烟的氧化；2）与碳烟中的碳原子直接反应，从而降低氧化温度。
通常燃油中的金属纳米颗粒被用作为：单金属添加剂（Fe、Mn、Ce等）、双金属添加剂（如Pt-Ce等）、金属氧化物添加剂（如MgO、CuO等）及其配合物等。Ma等［32］阐述了在柴油中使用铁基纳米颗粒（配合物形式）的研究结果，表明CO排放减少了21%，HC最大降幅为12%。有报告表明，纳米添加剂Fe、Mn和Ce能显著降低PM排放。王亮等［33］将纳米添加剂Fe加入柴油，在Z2135柴油机的台架试验中验证出有减少NOx、CO排放的效果。Lenin等［34］阐述，与纯柴油相比，使用100 mg/L的Mn可以使CO排放减少37%，NOx的还原率为4%。纪常伟等［35］在SOFIM 8140.47型柴油机中添加适量金属添加剂铈，研究发现低转速区的催化效率高于高转速区，随催化效果逐渐增强，致使CO、HC和烟度有明显降幅。除了纯柴油，在生物柴油-柴油混合物中加入金属添加剂也有明显的积极作用，例如当以Mo和Mg为基础的金属添加剂（浓度比为4~12 mmol/L）加到生物柴油-柴油混合物中，同样有降低废气排放率的效果［36］。Keskin等［37］在混合柴油中添加Mn和Mg（浓度分别为8 mmol/L和16 mmol/L），并且表明Mn和Mg都在满负荷和各种速度下减少了排放的CO。通过分析表明，Mn的有效性略高于Mg，同时指出在发动机较低的转速下将会进一步降低CO排放。
大多数金属氧化物添加剂起到供氧/吸氧的催化作用，即可以为氧化CO提供氧气或吸收氧气以减少NOx。Soukht等［38］研究混合氧化铈和二氧化铈（creium oxide，CeO2）对发动机性能的影响。他们的研究表明，纳米添加剂的加入降低了发动机的燃油消耗率、HC排放和NOx排放。吴涛阳等［39］选用纳米二氧化钛（titanium dioxide，TiO2）作为添加剂，加入到甲醇溶液，配制了甲醇分散系。在柴油/甲醇双燃料模式下分析表明，添加适量纳米TiO2缩短了滞燃期，促进了燃烧，积聚态颗粒物排放有明显降幅，烟度最大降幅为26.8%；随着甲醇分散系替代率的增加，烟度和PM排放降幅更大。Mehta等［40］对柴油中多种金属添加剂的燃烧特性进行了研究，发现Fe2O3和Al2O3添加剂对CO排放有一定的降低作用，但与纯柴油相比，B2O3对CO排放的影响不大。他们认为，第二阶段的燃烧促进了纳米燃料液滴的微爆，导致了气缸压力和温度的上升，从而促进完全燃烧。张东恒等［41］合成了以水杨醛为基础的水杨醛亚胺型有机化合物，利用超重力反应工艺技术，且在其合成物为表面处理剂的情况下，得到了纳米二氧化铈均匀稳定分散系，按照13工况法对排放物测量显示，其PM、HC和烟度有6.45%~14%的明显降幅。Gumus等［42］研究了添加CuO和Al2O3纳米粒子对燃料性能、发动机性能和排放的影响，分析表明，添加剂起到供氧催化作用，促使HC、CO和NOx排放降低，其中Al2O3纳米柴油的HC排放量低于纯柴油和CuO纳米柴油，作者认为是由于氧化铝纳米颗粒的点火延迟期更短，点火特性更好的原因所引起的。Zhang等［43］在Cummins ISB4.5重型四冲程柴油机上，使用多壁碳纳米管和两种不同尺寸的纳米CeO2粉末作为燃料添加剂进行了对比研究，实验表明，所有含纳米添加剂的燃料总体上都低于纯柴油（pure diesel，DF）的排放，其中DF-CNT分别减少CO、HC和NOx为20%、22.6%和21%；在纳米CeO2粉末的实验中，相较于25 nm尺度的粉末，50 nm尺度的粉末在降低CO和HC排放方面有非常明显的效果。
据上述研究可知，使用纳米金属及其氧化物等作为燃油添加剂，可以有效控制污染物的排放，促使燃烧，达到改善燃烧特性的目的。
2.3 助燃型添加剂
助燃型添加剂作用是改善燃油燃烧特性，促进燃油完全燃烧。在大多数研究与实践证明，将助燃添加剂加入燃油中，能够降低燃油消耗及污染物排放。按照类型、作用及燃油燃烧产物的差异，通常归为两大类型：有灰型助燃剂与无灰型助燃剂。
2.3.1 有灰型助燃剂 有灰型助燃剂多数由非金属或金属固体氧化物所构成。根据其性质可大致分以下几类：碱金属及碱土金属盐类化合物；过渡金属化合物；稀土类化合物；贵金属及其配合物［23］。
上述各类化合物以可溶性的碳酸、脂肪酸及环烷酸盐、金属及其有机盐、有机配合物和有机磷酸盐等形式直接引入燃油，或者通过分解溶剂、活性剂等间接引入燃油，从而改善燃烧特性、降低污染物的排放。稀土作为有灰型助燃剂的材料之一，其元素的化学活性十分强，在稀土元素序列中，由钪（scandium，Sc）到镧（lanthanum，La）化学活性逐渐递增，由镧到镥（lutetium，Lu）化学活性逐渐递减，即La的活泼性最强。稀土类燃油添加剂以La、Ce及其化合物或环烷酸盐的形式复合用于燃油，其中Ce具有储氧功能，La具有强还原性，可以将部分CO、HC转化为CO2和H2O，将NOx还原为N2。李仙粉等［44-45］基于“液-液络合交换萃取法”制备异辛酸稀土，再经反应合成了异辛酸镧，通过台架试验表明，其NOx和CO排放有30%~50%的降幅；还采用环烷酸铈盐作为添加剂，在TY1100型柴油机上进行了负荷特性的排放性能试验，验证了高转速工况下烟度平均降低了80%，且降低NOx、HC和CO排放的效果也非常显著。
有灰型助燃剂主要通过金属效应或配位效应达到改善燃烧特性、降低排放的效果。在文献中经常报道金属及其氧化物、配合物添加剂对燃料性能和柴油排放（PM、CO，尤其是NOx）的改善作用，例如K、Ba、Ca、Fe、Mn、Zn、Ni、Co及其氧化物等都有较好的消烟助燃的效果。由于金属阳离子在燃烧过程中能够降低燃油分子的C-H键的活化性且催化碳粒氧化，促使燃油雾化扩散，从而改善燃烧特性、降低碳烟排放［46］。文献［32，47］报道，当铁基催化剂以FTC、FPC（金属配合物）的形式应用于柴油时，提高燃油燃烧效率和提高发动机高负荷燃烧温度是降低HC排放的两个主要原因。
2.3.2 无灰型助燃剂 无灰型助燃剂不含有金属元素，是含氧或含氮的单一类、复合类或多功能类纯有机物，其中包括羟基、胺基、羰基、羧基、醚键、酯键等多种官能团［23］。按照其化学结构及元素构成，通常将羧基、氨基、复合有机物、聚合物及多效复合类添加剂归为常见的无灰型助燃剂。燃烧初始阶段，该类有机物及其复合物可促使自由基强化燃烧，可为燃烧区提供氧，可降低燃料与空气的表面张力，进而强化燃油雾化效果，使燃油能够完全燃烧。
该类添加剂主要功能是催化助燃、降低污染物排放、清洁，并且燃烧后不会造成燃烧室与喷油嘴上的结焦问题。目前，Lubrizol公司、Infineum公司及Ethyl公司在燃油添加剂市场占有很大分量，并且国内外大多文献集中于含氧、含氮的羟基、胺基、羧基、醚键、酯键的研究。Wang等［48］将两种不同的含羟基添加剂与超低硫柴油（ultra-low sulfur diesel，ULSD）同时使用，结果表明，与纯超低硫柴油相比，乙醇-超低硫柴油混合燃料的NOx排放随氧含量的增加而增加，而乙二醇二甲醚-超低硫柴油（DGM-ULSD）混合燃料的NOx排放随氧含量的增加而降低，造成这一差异的原因是DGM的热值低（24.5 MJ/kg）和高十六烷值。有报告表明［49］，乙醇和甲醇等简单醇与柴油混合后，低速排放更多的氮氧化物，高速排放更少的氮氧化物，但这些差别的大小取决于空气/燃料比率。Yoon等［50］在不同的发动机运行条件下，阐明二甲醚-柴油混合燃料与柴油相比，PM含量显著降低。胡慧慧等［51］基于正丁醇的密度、黏度及低热值的特性，配制了正丁醇-柴油混合燃料（掺混比为5%、10%），研究表明，在低负荷工况下，NOx的排放略有降低，NOx与烟度的trade-off关系有所改善；在高低负荷中，碳烟的降幅趋势明显。而对于柴油机燃料燃烧不完全问题，主要原因是缺乏足够的氧气。这些化合物含氧量较高，导致更清洁的燃烧，为克服不完全燃烧现象提供了一种有效的解决方案。此外，研究表明，醇的碳/氢比率与CO排放量的减少有关［52］。Sayin等［53］研究表明，与纯柴油相比，在高负荷和不同发动机转速下，甲醇-柴油（M10和M5分别减少30%和27%）产生的CO排放量相比乙醇-柴油（E10和E5分别减少24%和7%）更低。
2.4 燃油乳化添加剂
燃油掺水最初目的是降低点火室的局部燃烧温度，降低污染物排放。柴油发动机燃油与水混合的方法有进气管喷水和乳化柴油等。
采用低压细水雾喷嘴，在不改变柴油机本身结构的情况下，将水注入气缸，当部分水进入燃烧气缸内且雾化良好时，水蒸汽的“微爆炸”效果将燃油进一步分解为更小的油滴，从而促使混合的燃烧。在进气管内喷水可以降低燃烧过程中最高燃烧温度和燃油密度，从而减少NOx排放量，改善CO排放和排气烟度。此外，通过控制注水量，可以最大限度地减少其对点火延迟的不利影响［54］。
乳化柴油是在标准柴油中使用特定的添加剂和表面活性剂来稳定体系的水乳液，通常包括水包油、油包水、油-水-油等方式。当乳化油喷射到燃烧室内，油滴在高温下被加热，内部压力上升，当超过环境压力后，油滴发生“微爆”（即二次雾化），从而改善了雾化效果。有研究表明［55］，通过增加乳化液中水的比例，可以同时降低NOx、PM及碳烟的排放，但会增加CO2和HC的排放。郑清平［56］等以ME-微乳添加剂为研究对象，表明了添加剂促使HC排放平均下降了68.4%，但CO、NOx的排放略有改善。
3 结 语
根据上述内容可知，燃油添加剂在改善燃烧特性和降低污染物排放方面的显著效果，逐渐引起了人们的关注。随着今后燃油的发展和相关减排政策的陆续出台，燃油添加剂必将成为减污排放的手段之一。然而，目前国内燃油添加剂的研发和开发与国外存在一定差距，因此研究适合国内燃油的新型、高效且合乎环保条件的添加剂必然有重大的经济和社会意义。
针对燃油添加剂的不足之处，在今后开展的研究工作中需要加强：1）在混合燃料中使用添加剂，应深入研究柴油机的燃烧工况对柴油机特性和排放参数的影响；2）在多数燃油添加剂的研究中，耐久性试验及柴油发动机腐蚀的影响均未考虑，如果投入市场，该因素为大多数企业的重点考虑参数，故应在今后研究中予以考虑，从而确保可靠性；3）应进一步研究以金属和非金属为基础的添加剂，以了解其确切的作用机理；4）燃料含氧量较高时，NOx的分布增加，含氧量较低时，烟尘的扩散量增加，为了控制trade-off关系，应深入研究使氧气与这两种污染物之间达到一定的比例；5）乳化燃油方面也需展开全面研究，以便确定最佳的混合比例；6）基于十六烷值改进剂对燃油闪点及残余炭等方面导致的影响，故应用该添加剂需考虑到柴油机的适用性；7）对于金属类添加剂而言，可通过加速燃烧速度、减少点火延迟、提高热值和提高氧化速率等，促使燃油更完全的燃烧。
燃油添加剂作为尾气前处理的减排手段，必定拥有广阔的前景和市场。未来，燃油添加剂的发展趋势可能涉及以下几个方面：
1）稀土元素镧、铈具有较强的化学性能，且我国拥有丰富的稀土矿产资源，相比较贵金属（铂、铑、钯等）添加剂的研发，成本较低，市场广阔，然而目前研究主要集中于镧（铈）无机物（如氧化物等）的研究，忽视了有机物的结构性能，故其镧（铈）基的有机物、有机配合物、镧基有机物多种复配、铈基有机物多种复配以及镧（铈）基有机物混合复配将成为新的研究热点。
2）单一性有灰型或无灰型燃油添加剂的降污效果具有局限性，无法达到多重效果，其多功能复合型添加剂能够弥补局限性，发挥协同作用，故多功能复合型添加剂的研发将会成为可行的发展方向。
3）纳米燃油添加剂作为新的技术方法，目前的较多研究范围仅限于单一的材料且综合性较差，故该类添加剂的发展将会趋向于单一材料的综合性能优化研究、多种材料的复配研究以及复配材料比例效果研究。