柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí)，排氣就容易冒黑煙。黑煙的生成過程，目前還不完全清楚，一般認(rèn)為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷高時(shí)，噴入燃燒室的燃料增多，燃燒室中的溫度又較高，加上柴油機(jī)混合氣形成不均勻的特點(diǎn)，這樣就會(huì)造成燃燒室內(nèi)局部地區(qū)空氣不足的燃燒，燃料在高溫缺氧的情況下分解，聚合形成炭煙(炭黑)。

炭煙不是純粹的碳，而是一種聚合體，主要成分是碳(85%以上)，但還含有少量的氧、氫和灰分，并且其成分隨柴油機(jī)的負(fù)荷不同而有所改變。

將黑煙通過過濾器把炭煙收集起來放在電子顯微鏡下觀察，可以看到大的炭煙粒子直徑在0.05μm左右。柴油機(jī)中燃燒的高溫裂解反應(yīng)是不可避免的，特別是在空間混合燃燒的柴油機(jī)中，高溫的氣體包圍著液態(tài)的油滴，造成了進(jìn)行裂解反應(yīng)較有利的條件，燃燒過程的高速攝影證實(shí)，在上止點(diǎn)附近都會(huì)出現(xiàn)大量的黑煙，但在一般情況下，炭煙都能在隨后的燃燒中找到空氣而完全燃燒，使排氣無黑煙。

但是如果氣缸空氣不足，混合過程進(jìn)行緩慢，那么由于膨脹而使氣缸溫度下降，則碳不能燃燒而被聚合成炭煙。形成炭煙就使燃燒不完全，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降，排溫升高，排氣冒黑煙，燃燒室表面積炭，并使負(fù)荷不能再行提高。積炭還會(huì)引起活塞環(huán)或活塞卡住、氣門咬死等故障。因此不允許柴油機(jī)在長時(shí)間超負(fù)荷的狀態(tài)下工作。