Первичные структуры, из которых состоит сажа, образую­щаяся в дизелях, представляют   собой   частицы   сферической" формы диаметром 150—1700 А с удельной поверхностью до 76 м²/г. Однако еще в процессе сгорания происходит коагуля­ция частиц сажи, приводящая к образованию вторичных и тре­тичных структур. Сажа в отработавших газах дизелей представ­ляет собой образования неправильной формы с линейными раз­мерами 0,3—100 мкм. Большая часть сажевых образований имеет размеры 0,4—5 мкм [3]. В процессе расширения газов в цилиндре дизеля к частицам сажи поступает кислород (вслед­ствие движения газов и диффузии кислорода), т. е. создаются условия, благоприятные для выгорания сажи. Исследования образования и выгорания сажи в цилиндре дизеля, выполненные методом спектрального анализа [37], показали, что значитель­ная часть сажи выгорает в процессе расширения. Выделение сажи с отработавшими газами дизеля зависит, следовательно, как от процесса образования, так и от процесса выгорания ее. Однако некоторые исследователи процессу выгорания сажи при расширении придают меньшее значение [58].

Исследование образования сажи в цилиндре дизеля 12/14 с камерой сгорания в поршне, выполненное с использованием газоотборного клапана стробоскопического типа [24], показало, что выгорание сажи в процессе расширения может быть значи­тельно.

При турбулентном перемешивании горящей смеси образова­ние сажи уменьшается, а выгорание ее увеличивается. Интерес­но сопоставить экспериментальные данные с концентрацией С, полученной расчетом из условий равновесия для средних пара­метров газа в цилиндре. Равенство нулю равновесной концент­рации С является дополнительным подтверждением того, что образование сажи происходит в местных переобогащенных топ­ливом зонах.

Образование сажи в дизелях может происходить также при попадании струй топлива на сравнительно холодные стенки цилиндра [2].

Окись углерода. В двигателях внутреннего сгорания образо­вание окиси углерода может происходить в ходе холоднопламенных реакций (в дизелях), при сгорании топливовоздушных смесей с некоторым недостатком кислорода, а также вследст­вие диссоциации двуокиси углерода, происходящей при высоких температурах. В процессе последующего сгорания и расшире­нии при наличии кислорода возможно горение окиси углерода. Оно происходит по цепному механизму, который установлен на основе работ советских ученых (Я. Б. Зельдовича, Н. Н. Се­менова, В. Н. Кондратьева) и который может быть представ­лен следующими элементарными стадиями.

Скорость процесса определяет наиболее медленная реакция (4). Таким образом, окисление СО за­висит от концентрации водорода и гидроксила в продуктах сгорания. Так как при нормальной эксплуатации дизелей концентрация СО в отработавших газах обычно невели­ка (не превышает 0,1—0,2%), то основное внимание в последние годы было уделено анализу ме­ханизма образования и сгорания окиси углерода в карбюра­торных двигателях [39, 77, 85].