固態(tài)碳顆粒能量水準比較低，但是并不是燃燒過程的反應(yīng)物立即轉(zhuǎn)化成碳顆粒，而是經(jīng)過由化學(xué)動力學(xué)掌控的反映過程的副產(chǎn)物的凝結(jié)和成長階段后從而形成碳煙，如下圖2所顯示。在溫度過低1700K的時候多環(huán)芳族能量級別低而穩(wěn)定。當(dāng)高于該溫度時，聚乙炔及碳蒸氣的電子能級變低且更持久。在太濃而均勻混合氣得潔凈臺火苗表面，當(dāng)溫度過低1700K時，在加熱攜帶碳煙的形成全過程經(jīng)歷多環(huán)芳族的副產(chǎn)物的形成和形成核的全過程。當(dāng)極速加熱至1700K以上時，聚乙炔及碳蒸汽變成副產(chǎn)物而形成碳煙。這時多環(huán)芳族失靈。
2、碳煙的形成標準
碳煙產(chǎn)生的第一個前提條件是點燃現(xiàn)場噴油量。分析表明碳煙一般在噴油量為5.25-5.65的狹小的范圍之內(nèi)產(chǎn)生。在這種條件下，當(dāng)預(yù)混合氣體貼近火苗帶時，遭受火苗面持續(xù)高溫?zé)醾鬟f的影響而產(chǎn)生持續(xù)高溫氧氣不足的局勢，這時然料里的烴分子結(jié)構(gòu)在高溫下氧氣不足條件下，產(chǎn)生一部分氧化和分解反應(yīng)而產(chǎn)生各種各樣低級不飽和烴類，如丁二烯、乙炔氣體以及相對較高的同系物和多環(huán)芳香烴。他們持續(xù)脫氫、匯聚成用碳為主體的直徑約2nm左右碳煙關(guān)鍵。液相的烴和其他物質(zhì)在這樣一個碳煙關(guān)鍵表面凝結(jié)，及其碳煙關(guān)鍵互相碰撞而出現(xiàn)凝結(jié)，使碳煙關(guān)鍵擴大成直徑約20～30nm的碳煙基元。最后經(jīng)過匯聚功效被堆積成直徑約1μm以內(nèi)的球團礦狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)匯聚物（圖3）。
碳煙造成的另一個前提條件是溫度梯度。對預(yù)混和火苗，在2100～2400K的環(huán)境溫度碳煙生成量較大。當(dāng)火焰的溫度超出該環(huán)境溫度時，從化學(xué)反應(yīng)平衡視角氧原子無法在此高溫環(huán)境凝結(jié)成碳煙；與此同時高溫下火苗紫外光線抗壓強度不變?nèi)酰挂呀?jīng)形成的碳煙從火苗排出來以前就有可能被空氣氧化，因而碳煙生成量反倒降低。在火苗溫度比較低條件下，低等氮氧化合物顆粒也會變得粗壯，產(chǎn)生多環(huán)芳族氮氧化合物（PAH），在化學(xué)反應(yīng)過程中生長成平均直徑為50nm水平極大的碳煙顆粒物。而高溫下因為氮氧化合物的脫氫反應(yīng)，促使轉(zhuǎn)化成碳蒸汽的速度比低溫時快，并迅速匯聚而產(chǎn)生碳煙。因此，碳煙的形成全過程與溫度有直接的關(guān)系。
3、碳煙的形成特性
針對柴油發(fā)電機，因其邊噴涌邊燃燒混合氣體形成和加熱方式的特征，在氣缸內(nèi)混合氣體極不勻。雖然總體上是富氧燃燒，可是燃燒倉內(nèi)部分地區(qū)持續(xù)高溫氧氣不足是造成柴油發(fā)電機造成碳煙的重要原因。因而，在邊噴涌邊點燃期內(nèi)碳煙生成量快速增加，當(dāng)油泵完成后沒多久，碳煙生成量達到高峰，在澎漲環(huán)節(jié)中已產(chǎn)生的碳煙發(fā)生氧化反應(yīng)，使之成分迅速降低。碳煙（顆粒）表層的氧化速率與溫度和氧氣的分壓電路相關(guān)。如上所述，當(dāng)火焰的溫度為2100K以上時，伴隨著火苗溫度升高，碳煙的氧化加速。當(dāng)火焰的溫度超出2100K時，碳煙的氧化速率減慢。氧氣的分壓電路越大，碳煙的氧化速率就越快。圖5所示為柴油發(fā)電機燃燒倉內(nèi)碳煙及NO廢氣排放等體積（或克分子）成績隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律，圖上Soot指不溶性碳煙。不難看出，一般碳煙的形成全過程先于NO的形成，而碳煙最后的消耗量在于澎漲環(huán)節(jié)中碳煙的氧化水平。可是，因為碳煙的氧化條件及NO2的形成標準基本一致，因此加快碳煙氧化對策，通常會與此同時產(chǎn)生NO消耗量的提高。因為柴油發(fā)電機的NOx和碳煙的形成均與其說混合氣體的形成和燃燒現(xiàn)象息息相關(guān)，對一定的燃燒倉，柴油發(fā)電機的噴涌系統(tǒng)軟件直接關(guān)系混合氣體的建立。因而，對柴油發(fā)電機噴涌系統(tǒng)的控制要求也越來越高。
4、碳煙的系統(tǒng)原理
對柴油發(fā)電機，燃燒火焰環(huán)境溫度和局部混合氣體的噴油量是決定碳煙形成的重要因素。圖6所示為柴油發(fā)電機NOx和PM（顆粒）的形成地區(qū)。因而，操縱碳煙兩條基本上途徑就是：第一，提升火焰的溫度，但是這種方法和控制NOx排出相悖，因此對車用發(fā)動機不可行；第二，操縱火苗領(lǐng)域里混合氣體的噴油量，防止部分混合氣體為太濃情況。
因而，操縱碳煙的原理就是控制燃燒溫度和混合氣體的噴油量。因此，必須機構(gòu)燃燒倉里的氣旋健身運動，推動滲流混和，同時促進噴霧器的顆粒化。對預(yù)混和火苗，必須提供足夠的O2，這同時有利于抑止迅速NO的形成；但對擴散火焰，必須推動混合氣體的建立。具體辦法是，使噴涌速度高效運轉(zhuǎn)或采用高壓噴涌，為此推動噴霧器顆粒變的與此同時減少噴涌階段。這會對操縱點燃前期部分混合氣體的噴油量和點燃中、后期滲流擴散火焰是一種很有效的辦法。改善燃燒倉構(gòu)造，合理機構(gòu)燃燒倉里的氣旋健身運動，保證一定的氣旋抗壓強度維持性，是推動蔓延燃燒速率和碳煙空氣氧化的有效手段。
三、柴油機的排出操縱
當(dāng)代柴油發(fā)動機集中體現(xiàn)在進氣道、燃燒系統(tǒng)、噴涌系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)的發(fā)展上。操縱和減少柴油機的排出關(guān)鍵從以下幾個方面下手。
（1）通過提升汽柴油質(zhì)量，進氣口品質(zhì)等方式，如果采用增加中冷，多氣缸技術(shù)性，EGR等。
（2）當(dāng)代柴油發(fā)動機對柴油機噴涌科技的要求是：精確的汽柴油計量檢定，靈活多變的油泵按時，最理想的噴油壓力，提升油泵規(guī)律性。通常把這種手段稱之為機身凈化處理方式。
（3）選用在發(fā)動機排氣管尾端改裝廢氣凈化裝置以進一步降低有危害廢氣排放直接進空氣，如果采用De-NO催化轉(zhuǎn)換器和顆粒捕集器等都可以有效地降低NOX和顆粒物排放。此方法稱之為主機凈化處理方式。
（4）科學(xué)合理的維護和管理。過載應(yīng)用、維護和保養(yǎng)不當(dāng)或維修調(diào)節(jié)異常等使用過程中難題，都會讓柴油機的特性惡變，造成污染物質(zhì)提升，使用維修中，必須采取嚴格的管理制度和工程措施。要選擇要求品質(zhì)等級黏度的汽車機油。要選擇十六烷值適中柴油機，要盡可能地采用高硫柴油機。在柴油機中摻加XS30.30高效率柴油添加劑，有效地控制碳煙排放.
匯總：
柴油發(fā)電機組里，柴油機的工業(yè)廢氣是造成環(huán)境污染的主要來源，在其中成分中除了99.7%（75.5%的N2、10%的CO2、8%的水蒸氣和6%的O2）對人們沒害外，其余0.3%（0.2%的NO、0.01%的NO2、0.03%的HC和0.05%的CO、0.01%的SO2和低于0.01%的PM）全是有害物，這是產(chǎn)生霧霾和污染環(huán)境的直接原因。柴油發(fā)動機排出的廢氣中包含了汽態(tài)、液體及固態(tài)的污染物質(zhì)。氣體污染物內(nèi)含CO2、CO、H2、NOX、SO2、HC、金屬氧化物、有機化學(xué)氮化合物及硫含量混合物質(zhì)等。近些年來科技實力發(fā)展和對柴油發(fā)動機研究的深入,根據(jù)機身主機凈化處理對策早已大大改善了柴油機的排放水平。為避免髙壓噴涌所帶來的氮氧化物排放提升,務(wù)必延遲時間油泵,那樣又導(dǎo)致熱效降低。若想有效解決排出難題,必須對NOx和顆粒這幾種關(guān)鍵廢氣排放的形成原理有清晰的認識。