W wyniku przerobu ropy naftowej w rafineriach otrzymuje się takie produkty jak: gazy, benzyny, oleje napędowe, paliwa lotnicze, naftę, oleje opałowe, oleje bazowe do wytwarzania środków smarowych. Olej napędowy jest paliwem ciekłym wykorzystywanym do zasilania silników z zapłonem samoczynnym. Wrze w zakresie temperatur 170-350°C. Można go otrzymać z destylacji pierwotnej lub procesów wtórnych z frakcji pozostałościowej po destylacji (są to tak zwane procesy katalitycznego rozkładu – kraking katalityczny i hydrokraking). W wyniku spalania paliwa w silniku Diesla obok takich zanieczyszczeń jak: tlenek węgla, niespalone węglowodory oraz tlenki azotu, powstają tzw. cząstki stałe (PM), które są emitowane do atmosfery jako substancje niezwykle szkodliwe. W spalinach z silnika z zapłonem iskrowym praktycznie nie obserwuje się emisji cząstek stałych w odróżnieniu od silników z zapłonem samoczynnym.
Za piętę Achillesową silników Diesla można by uważać ich emisję zanieczyszczeń, czyli spaliny obfitujące w NOx oraz cząsteczki stałe, zarówno widzialne (dym) jak i niewidzialne. Powstają one w różnych procesach pod wpływem różnych mechanizmów. Największe stężenie tlenków azotu NO i NO2 występuje w rejonach o stężeniu stechiometrycznym paliwa. Jeżeli chodzi o emisję niespalonych węglowodorów (HC) to pochodzą one z miejsca, w którym zbyt mała ilość paliwa uniemożliwia rozpoczęcie procesu spalania. Takie miejsca w komorze spalania silnika można odnaleźć wokół ścianek cylindra, krawędzi tłoka i ponad pierścieniami. Z racji tego, iż panuje tam temperatura niższa od temperatury płomienia, zachodzi zjawisko samoistnego wygaszania płomieni. W rejonach cylindra, gdzie mieszanka paliwowo-powietrzna jest zbyt bogata, aby ulec całkowitemu spalaniu, tworzy się tlenek węgla, którego emisja jest niewielka. Często wchodzi on w reakcję z tlenem, tworząc dwutlenek węgla. Jak zatem tworzą się cząstki stałe? Jeżeli paliwo nie ulegnie całkowitemu spaleniu, zostanie ono wyemitowane jako krople cieczy lub cząstki węglowego materiału. Wydzielanie cząstek stałych obserwuje się podczas wtryskiwania ostatniej porcji paliwa w cyklu lub, gdy silnik pracuje pod wysokim obciążeniem lub na wysokich obrotach. Zmniejsza się wtedy czas przeznaczony na spalanie [1].
Na szkielecie węglowym, zbudowanym z ok. 106 atomów węgla, sorbować mogą się wysokowrzące substancje aromatyczne w ilości do 60% objętości cząstki sadzy. PM (particle matter) posiadają zróżnicowany kształt i wymiary. Mikroskopijne rozmiary umożliwiają ich wnikanie i gromadzenie się w drogach oddechowych. O szkodliwości tego zjawiska będzie mowa w dalszej części referatu. W budowie przestrzennej cząstek stałych można wyróżnić obszary, charakteryzujące się pewnymi właściwościami. Faza nierozpuszczalna zawiera węgiel w postaci sadzy, produkty niepełnego spalania dodatków do paliwa (związki te stanowią tzw. część IOF (insoluble organic fraction) oraz popioły, siarczany, żelazo, fosfor, chrom, wapń, krzem, które stanowią część nieorganiczną (tzw. INSINOF – insoluble inorganic fraction). Na fazę rozpuszczalną składają się również substancje organiczne (tzw. SOF – soluble organic fraction) adsorbowane na cząstkach sadzy, oraz substancje nieorganiczne (SINOF - soluble inorganic fraction). Te ostatnie powstają w paliwie w wyniku obecności siarki, z parą wodną tworzą kwas siarkowy.
Mechanizm tworzenia cząstek stałych zależy od konstrukcji i warunków pracy silnika oraz od chemicznego składu paliwa. W pierwszym przypadku stosuje się wysokie temperatury spalania, jak również podwyższone ciśnienie w cylindrze oraz używa się mechanizmów bezpośredniego wielopunktowego wtrysku paliwa. Zabiegi te zwiększają ekonomikę spalania, a więc przyczyniają się do mniejszego wydziela produktów niepełnego spalania [2]. W końcowej ocenie obserwuje się spadek zawartości cząstek stałych wprowadzanych do otoczenia [4,5,7]. Emisja cząstek stałych z silników wyposażonych w małe cylindry jest znacznie wyższa niż w silnikach z dużymi cylindrami. Jest to związane z wymiarami końcówek wtryskiwaczy. Siarka obecna w oleju napędowym ma znaczący wpływ na wydzielanie się cząstek stałych do środowiska [3]. W wyniku spalania oleju zawierającego związki siarki powstaje dwutlenek siarki, jak również niespalone wysokoaromatyczne związki siarki mogą zostać zaokludowane na powierzchni cząstek stałych. Obok siarki, składnikami przyczyniającymi się do zwiększenia emisji cząstek stałych do atmosfery są związki aromatyczne. Wzrost zawartości tych substancji charakteryzujących się niskimi liczbami cetanowymi wydłuża okres między wtryskiem paliwa a jego samozapłonem [1].