关于微粒在柴油机中的生成机理，虽然各国已经做了长时间的大量工作，但由于柴油机燃烧过程的复杂性，至今还缺乏较理想的定型模型。目前对于柴油机排出的白烟、蓝烟、和炭烟的不同成因，有研究者认为温度起了决定性作用。即250℃以下形成白烟，在250℃至着火温度之间形成蓝烟，炭烟是在着火之后才出现。由于白烟和蓝烟都是不正常工作时产生的，这里不予考虑。下面主要是炭烟微粒的生成机理，一般来说烃类在高温缺氧的缸内环境中容易裂解从而生成炭烟微粒。炭烟生成根本原因还是柴油机混合气极度不均匀，尽管总体是富氧燃烧，但局部的缺氧还是导致了炭烟的形成。从微观上来讲，从燃料变成炭烟微粒的具体物理化学变化过程尚不清楚，需要进一步研究。一般认为，当缸内温度高时，轻质烃主要存在形式是气态，而重质烃会以液态暂时存在。粒度较大的炭粒一般为液相析出型炭粒，呈焦炭状，一般来自液态的重质烃在高温缺氧条件下的脱氢炭化。而粒度相对较小的气相析出型炭粒一般来自蒸发气化的轻质烃成分。

在高温缺氧的条件下，气相的燃油分子首先发生部分氧化和热裂解，其生成物为乙烯、乙炔等不饱和烃以及较高的同系物和多环芳香烃；这些烃类的脱氢就生成了组成炭核的材料，即原子级炭粒。炭核的生成就是这些原子级炭粒的聚合作用生成的。虽然这些炭核一般直径只有2nm左右，但是它们可以通过凝聚气相烃和其他一些物质而长大，它们也会通过互相碰撞等作用相互凝聚成20～30nm的炭烟基元；而炭烟就是这些基元相互凝聚形成的多孔性聚合物，一般呈球状或者链状，大小在1μm以下。微粒就是这些炭烟吸附了重质烃、硫酸盐和水分等所形成的。(www.daowen.com)