Топливо, используемое в дизельных двигателях, имеет более высокую температуру кипения и испаряется намного медленнее, чем топливо, используемое в бензиновых двигателях. Кроме того, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, вследствие чего топливовоздушная смесь в дизельных двигателях формируется за очень короткий период времени и менее однородна. Именно по этой причине дизельные двигатели должны работать при большем соотношении воздух-топливо во всем рабочем диапазоне. Недостаточное количество воздуха приводит к неполному сгоранию и повышенному выбросу твердых частиц (сажи).
Когда нажимается педаль акселератора, впрыскивается большой объем топлива. В результате происходит обогащение топливовоздушной смеси. В этой довольно обогащенной среде капли топлива из-за недостатка кислорода сгорают не полностью, образуя сажу, которая выходит в виде черного дыма. Чтобы предотвратить образование черного дыма, максимальный объем впрыска топлива для заданной массы воздуха на впуске ограничивается (итоговый объем впрыска ограничивается MAF).
Черный дым на выпуске появляется:
1) при недостатке кислорода во время сгорания;
2) при впрыске чрезмерного количества топлива для заданной массы воздуха на впуске, когда топливовоздушная смесь временно становится обогащенной.