柴油機以其高壓縮比而具有比汽油機更高的燃油效率，由于它具有良好的燃油經濟性、動力性、耐久性而廣泛應用于客貨車上。柴油車的HC、CO、CO2排放量比汽油車低，并能夠作為生物柴油等新能源的最佳使用平臺，因此柴油車應用前景非常好。但是柴油車排放的NOx（氮氧化物）和PM（顆粒物）遠高于汽油車，且無法像汽油車那樣使用三效催化劑而達到國Ⅳ排放，圖1為2008年我國三項空氣污染物負荷系數，可知這兩種排放物占了80%以上，嚴重污染空氣質量，制約著柴油機的發展。
NOx可形成有毒的光化學煙霧和具有腐蝕作用的酸雨，硫氧化物和氮氧化物正是導致酸雨的主要物質，由上述我國三項空氣污染物負荷系數可知：氮氧化物占形成酸雨物質的比例已接近70%。據環境保護局近日剛發布的《2008年環境狀況公報》顯示，2008年酸雨頻率為64.4％，比上年上升7.9個百分點。2009年第一季度深圳降水pH值為4.89，酸雨頻率為64.1%，雖然比2008年略有好轉，但酸雨的防控形勢仍然比較嚴峻，而氮氧化物是這一階段的防控重點。
PM（顆粒物）對人體呼吸系統有極大的危害，可引起慢性肺病或致癌[1]。PM組分主要由固態碳煙、可溶性有機物、硫酸鹽三部分組成。其排放顆粒中的可溶性有機物具有誘變作用，90%以上是致癌物質。除此之外，PM還可導致人體患慢性肺病。由于柴油機排放顆粒的粒徑較小，統計資料表明90%(質量百分數)以上的顆粒小于lμm，這些顆粒懸浮于空氣中停留時間很長，這樣就增加了接觸人體的機會，也增加了顆粒在大氣中參與其它化學反應的機會。此外，我國較多霾日（見圖2和圖3）也與顆粒物有關。據環境保護部副部長張力軍介紹，細顆粒是造成灰霾天氣的主要原因，由于機動車保有量迅速增長，導致機動車排放迅速增加，空氣中PM2.5這種細顆粒的累積就越來越多，由此造成灰霾天氣比較頻繁。
因此柴油機NOx和顆粒排放對人類健康及大氣環境具有不容低估的危害作用，限制著柴油發動機的發展，世界各國都致力于減少這兩項排放物的研究
