2.4.2. Lý thuyết tính toán quá trình cháy
Để mô tả quá trình cháy trong động cơ diesel có nhiều mô hình khác nhau. Hãng AVL đã phát triển mô hình cháy AVL MCC tính toán quy luật cháy trên cơ sở kết hợp mô hình cháy Vibe và mô hình cháy xét đến năng lượng động học rối của tia nhiên liệu. Quá trình cháy trong động cơ diesel gồm 4 giai đoạn: cháy trễ, cháy nhanh, chảy chính và cháy rớt (Hình 2.7). Tuy nhiên nhiệt lượng do nhiên liệu cháy tỏa ra yếu ở giai đoạn cháy nhanh và cháy chính, còn giai đoạn cháy rớt hầu như không có sự tỏa nhiệt và giai đoạn cháy rớt tốc tỏa nhiệt rất thấp, nhiệt này không sinh công mà chỉ làm nóng các chi tiết. Do vậy quá trình cháy có thể được mô tả như sau:
𝑑𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑑𝛼 = 𝑑𝑄𝑀𝐶𝐶
𝑑𝛼 +𝑑𝑄𝑃𝑀𝐶
𝑑𝛼 (2.13)
trong đó: dQota da: biến thiên nhiệt lượng tổng trong xylanh, dQPMc/da: biển thiên nhiệt lượng trong giai đoạn cháy nhanh, dQMcc/da: biến thiên nhiệt lượng trong giai đoạn chảy chính. Giai đoạn này diễn ra ngay sau cháy trễ, phần hòa khí được chuẩn bị trong giai doạn trước bốc cháy rất nhanh làm cho áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng vọt. Tốc độ
tỏa nhiệt rất lớn trong khi thể tích xylanh thay đổi ít nền giai đoạn cháy nhanh gần với cấp nhiệt đẳng tích. Tốc độ tỏa nhiệt của giai đoạn này được tính toán theo công thức Vibe:
𝑑𝑄𝑃𝑀𝐶 𝑄𝑃𝑀𝐶 𝑑𝛼 = 𝑎 ∆𝛼𝑐 . (𝑚 + 1). 𝑦 𝑚. 𝑒−𝑎.𝑦(𝑚+1) trong đó:
𝑄𝑃𝑀𝐶 : tổng lượng nhiệt trong giai đoạn cháy nhanh : 𝑄𝑃𝑀𝐶 = 𝑚𝑓𝑢𝑒𝑙,𝑖𝑑. 𝐶𝑃𝑀𝐶
𝑚𝑓𝑢𝑒𝑙,𝑖𝑑: lượng nhiên liệu phun vào trong giai đoạn cháy trễ;
𝐶𝑃𝑀𝐶 : hệ số cháy (-);
∆𝛼𝑐 : tổng thời gian cháy nhanh; m : thông số hình dạng (m=2); a : thông số Vibe (a-6,9). - Giai đoạn cháy chính
Giai đoạn này diễn ra tiếp sau giai đoạn cháy nhanh, hòa khí vừa chuẩn bị vừa cháy nên quá trình cháy diễn ra từ từ theo dạng khuếch tán. Tốc độ chảy được quyết định bởi tốc độ hòa trộn nhiên liệu và không khí hay tốc độ chuẩn bị hòa khí, vì vậy quá trình cháy diễn ra êm dju hơn. Giai đoạn này gần giống với quá trình cấp nhiệt đẳng áp, tốc độ cháy giảm do nồng độ oxy giảm dần. Như vậy, tuy quá trình này diễn ra êm nhưng hiệu quả biển đổi nhiệt thành công không cao (tỉnh kinh tế giảm). Trong thực tế, khoảng 50-60% lượng nhiên liệu của chu trình cháy trong giai đoạn này
Tốc độ tỏa nhiệt trong giai đoạn này được tính toán theo (2.15):
𝑑𝑄𝑀𝐶𝐶
𝑑𝛼 = 𝐶𝑐𝑜𝑚𝑏. 𝑓1(𝑚𝑓.𝑄𝑀𝐶𝐶). 𝑓2(𝑘, 𝑉)
trong đó:
𝑄𝑀𝐶𝐶 : lượng nhiệt tích lũy trong giai đoạn MCC (kJ);
𝐶𝑐𝑜𝑚𝑏 : hằng số cháy (kJ/kg/độ);
𝐶𝑟𝑎𝑡𝑒 : hằng số tốc độ hỏa trộn (s),
k: mật độ năng lượng động học rối (m³/s³);
𝑀𝐹 : khối lượng nhiên liệu phun (kg); LVC: nhiệt trị thấp (kJ/kg):
V: thể tích xylanh tức thời (m);
𝛼 ∶ góc quay trục khuỷu (độ);
𝑊𝑜𝑥𝑦𝑔𝑒𝑛,𝑎𝑣𝑎𝑖𝑙𝑎𝑏𝑙𝑒∶ : khối lượng oxy có sẵn tại thời điểm bắt đầu phun (- );
𝐶𝐸𝐺𝑅 : hệ số luân hồi khí thải (-). EGR
Hàm số fi phụ thuộc vào lượng nhiên liệu phun vào và lượng nhiên liệu đã cháy, hàm số f; đánh giá sự hỏa trộn của không khí - nhiên liệu trong giai đoạn này nên chịu ảnh hưởng lớn bởi năng lượng động học. Năng lượng động học sinh ra bởi: xoáy, lốc và tia phun mà phần lớn sinh ra bởi tia phun. Năng lượng động học của tia phun gồm: năng lượng rồi động học và năng lượng tiêu hao. Năng lượng rối động học là phần năng lượng có ích giúp cho sự hòa trộn không khí – nhiên liệu tốt hơn. Năng lượng tiêu hao là phần bị mắt đi do có sự trao đổi năng lượng của bề mặt hạt nhiên liệu với không khí bao phủ quanh nó.
Tổng năng lượng động học sinh ra bởi tia phun được tinh toán theo:
𝑑𝐸𝑢 𝑑𝛼 = 𝑑𝐸𝑖 𝑑𝛼 − 𝑑𝐸𝑑𝑖𝑠𝑠 𝑑𝛼 (2.16) trong đó:
𝐸𝑢: Năng lượng động học rối sinh ra bởi tia phun tại một thời điểm góc quay trục khuỷu
𝐸𝑑𝑖𝑠𝑠: năng lượng động học tiêu hao;
𝐸𝑖: Năng lượng động học tổng. 𝑑𝐸𝑖 = 𝐶𝑡𝑢𝑟𝑏.1 2. 𝑑𝑚𝑓. 𝑣2 (2.17) hay 𝑑𝐸𝑖 𝑑𝛼 = 𝐶𝑡𝑢𝑟𝑏. 18. 𝜌𝑓. ( 𝑛 𝐶𝑑𝐴𝑛)2(1 𝜌𝑓 𝑑𝑚𝑓 𝑑𝛼 )3 (2.18) trong đó: 𝑑𝐸𝑖
𝑑𝛼 : năng lượng động học của tia nhiên liệu khi phun vào xylanh (J/độ);
𝐶𝑡𝑢𝑟𝑏 : hằng số đặc trưng cho năng lượng rối động học của tia phun; n: tốc độ động cơ;
𝜌𝑓 : khối lượng riêng của nhiên liệu;
𝐶𝑑 : hệ số dòng chảy;
𝐴𝑛 : diện tích tiết diện lỗ phun; 1
𝜌𝑓
𝑑𝑚𝑓
𝑑𝛼 : Lượng nhiên liệu phun vào xylanh theo góc quay trục
khuỷu.
Năng lượng động học tiêu hao:
𝑑𝐸𝑑𝑖𝑠𝑠 𝑑𝛼 =
𝐶𝑑𝑖𝑠𝑠
6𝑛 . 𝐸𝑢 (2.1)
với: 𝐶𝑑𝑖𝑠𝑠là hằng số tổn thất, 𝐶𝑑𝑖𝑠𝑠=0.01𝑠−1
Mật độ năng lượng động học rối k tính bằng:
𝑘 = 𝐸𝑢
trong đó:
𝐴𝐹𝑅𝑠𝑡𝑜𝑖𝑐ℎ ∶ tỉ số nhiên liệu/không khí theo lý thuyết của động cơ diesel;
𝜆𝐷𝑖𝑓𝑓 ∶ hệ số lamda cháy khuếch tán = 1,4;
𝑀𝐹 : lượng nhiên liệu phun vào. -Mô hình giai đoạn cháy trễ
Thời gian cháy trễ được tính toán dựa trên phương trình sau
𝑑𝐼𝑖𝑑 𝑑𝛼 =
𝑇𝑈𝐵 − 𝑇𝑟𝑒𝑓
𝑄𝑟𝑒𝑓 (2.21)
trong đó:
𝐼𝑖𝑑: tổng tích phân thời gian cháy trễ;
𝑇𝑟𝑒𝑓 : nhiệt độ tham chiếu, T= 505 K; ref ref
𝑇𝑈𝐵 : nhiệt độ vùng chưa cháy (K);
𝑄𝑟𝑒𝑓 : năng lượng hoạt động tham chiếu (J);
𝜏𝑖𝑑 : thời gian cháy trễ (s);
𝛼𝑖𝑑 : góc cháy trễ (độ);
𝛼𝑠𝑜𝑖 : thời điểm bắt đầu phun (độ). soi
Khi tổng tích phân 𝐼𝑖𝑑 = 1, nghĩa là khi năng lượng hoạt động của môi chất trong xylanh bằng với năng lượng cần thiết đễ hỗn hợp tự cháy, thì góc a, được xác định và thời gian cháy trễ được tính theo công thức:
𝜏𝑖𝑑 = 𝛼𝑖𝑑 - 𝛼𝑠𝑜𝑖 (2.22)
Các thông số đặc trưng của giai đoạn cháy trễ là thời gian cháy trễ (s) hay góc cháy trễ (độ), phụ thuộc trước hết vào thành phần và tính chất của nhiên liệu như trị số Xetan, độ nhớ... Ngoài ra, thời gian cháy trễ còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác như nhiệt độ và áp suất trong xylanh tại thời điểm phun, độ phun tơi, mức độ chuyển động rối của môi chất...Do vậy thực tế khó khảo sát cháy trễ bằng tắt cả các hệ số, các phương trình
liên quan trong quá trình tính toán mô phòng vì quá phức tap. Đơn giản hơn với các nhiên liệu khác nhau có thể thay đổi hệ số hiệu chinh thời gian cháy trễ, tham số cháy và hệ số cháy nhanh, tuy nhiên cần kết hợp với kết quả thực nghiệm để lựa chọn các hệ số này một cách hợp lý. Nói chung, các hệ số của các mô hình kể trên đều cần được hiệu chinh trên cơ sở các kết quả thực nghiệm.
2.4.3. Lý thuyết tính toán truyền nhiệt
Quá trình truyền nhiệt từ trong buồng cháy qua thành xylanh, piston, nắp máy ra ngoài được tính toán dựa vào phương trình truyền nhiệt sau.
𝑄𝑊𝑖 = 𝐴𝑖. 𝛼𝑊. (𝑇𝑐 − 𝑇𝑊𝑖) (2.23) Trong đó:
- 𝑄𝑊𝑖 nhiệt lượng truyền cho thành xylanh, piston, nắp máy - 𝐴𝑖 : diện tích truyền nhiệt (thành xylanh, piston, nắp máy) - 𝛼𝑊: hệ số trao đổi nhiệt
- 𝑇𝑐 : nhiệt độ môi chất trong xylanh
- 𝑇𝑊𝑖 : nhiệt độ thành xylanh, piston, nắp máy.
Mô hình tính toán xác định hệ số truyền nhiệt trong bài toán mô phỏng chu trinh công tác của động cơ được sử dụng là mô hình Woschni 1978. Do mô hình Woschni 1978 sử dụng cho động cơ diesel cỡ nhỏ, phun trực tiếp, buồng cháy thống nhất. Hệ số truyền nhiệt của mô hình Woschni 1978 tính cho quá trình nén và cháy giãn nở theo phương trình sau:
𝛼𝑊 = 130. 𝐷−0.2. 𝑝𝑐0,8. 𝑇𝑐−0,53[ 𝐶1. 𝑐𝑚 + 𝐶2. 𝑉𝐷.𝑇𝑐,𝑎 𝑝𝑐,1.𝑉𝑐,1. (𝑝𝑐− 𝑝𝑐,0)] 0,8 (W/m².K) (2.24) trong đó: - 𝐶1 = 2.28 + 0.308.c/Cm (-)
- 𝐶2 = 0.00324 đối với động cơ phun trực tiếp (-) - 𝐶3 = 0.00622 đối với động cơ phun gián tiếp (-)
- 𝐶𝑢: tốc độ tiếp tuyến; (𝐶𝑢 =𝜋. 𝐷. 𝑛𝑑/60, với 𝑛𝑑 - tốc độ xoáy của môi chất,
𝑛𝑑= 8,5n) (m/s)
- 𝑉𝐷: thể tích công tác của 1 xylanh (m³); - 𝑝𝑐: áp suất môi chất trong xylanh (bar)
- 𝑝𝑐,𝑣: áp suất xylanh ở chế độ động cơ bị kéo (bar)
- 𝑇𝑐,1: nhiệt độ môi chất trong xylanh tại thời điểm đóng xupáp nạp (K)
- 𝑃𝑐,1: áp suất môi chất trong xylanh tại thời điểm đóng xupáp nạp (K).
Truyền nhiệt tại cửa nạp, thải пар,
Sự truyền nhiệt tại các cửa nạp thái trong quá trình trao đổi khí là khá lớn do hệ số truyền nhiệt và nhiệt độ trong vùng giữa xupáp và để xupáp cao. Mô hình cho quá trình truyền nhiệt này như sau (64].
[𝑇𝑑 = (𝑇𝑢− 𝑇𝑊). 𝑒(
−𝐴𝑊 𝛼𝑝
𝑛𝐵𝑐𝑝) + 𝑇𝑤] (2.25)
2.4.4. Lý thuyết tính toán lượng phát thải trong động cơ diesel
2.4.4.1. Mô hình tinh toán hàm lượng phát thải CO
Mô hình tính toản hàm lượng phát thải CO dựa trên hai phản ứng sau: 𝐶O + OH = C𝑂2+ 𝑯 𝐶𝑂2+ 𝑂 = 𝐶𝑂 + 𝑂2 Tốc độ phản ứng: 𝑟1 = 6,76. 1010. 𝑒( 𝑇 1102,0). 𝑐𝐶𝑂. 𝑐𝑂𝐻 𝑟1 = 2,51. 1012. 𝑒(−24055,0𝑇 ). 𝑐𝐶𝑂. 𝑐𝑂2
Nồng độ CO được tính toán theo công thức:
𝑑[𝐶𝑂]
𝑑𝑡 = (𝑅1 + 𝑅2)(1 − [𝐶𝑂]
[𝐶𝑂]𝑒) (2.26)
Trong đó (CO), là hàm lượng cân bằng của CO và các giá trị tốc độ
𝑅1, 𝑅2 cho bởi công thức:
𝑅1 = 𝑘1+[𝐶𝑂]𝑒[𝑂𝐻]𝑒 (2.27) 𝑅1 = 𝑘1+[𝐶𝑂]𝑒[𝑂𝐻]𝑒 (2.28)
2.4.4.2. Mô hình tính toán hàm lượng phát thải NOx
Quá trình hình thành của chúng được thể hiện qua sáu phương trình phản ứng theo cơ chế Zeldovich được trình bày trong Bảng 2.3
Phản ứng Tỉ lệ 𝑘𝑖 = 𝑘𝑜,𝑖. 𝑇𝑎. 𝑒(−𝑇𝐴𝑖𝑇 𝑅1 𝑁2+ 𝑂 = 𝑁𝑂 + 𝑁 𝑟1 = 𝑘1. 𝐶𝑁2. 𝐶𝑂 𝑅2 𝑂2+ 𝑁 = 𝑁𝑂 + 𝑂 𝑟2 = 𝑘2. 𝐶𝑂2. 𝐶𝑁 𝑅3 N + OH = NO + H 𝑟3 = 𝑘3. 𝐶𝑂𝐻. 𝐶𝑁 𝑅4 𝑁2𝑂 + 𝑂 = 𝑁𝑂 + 𝑁𝑂 𝑟4 = 𝑘4. 𝐶𝑁2𝑂. 𝐶𝑂 𝑅5 𝑂2+ 𝑁2 = 𝑁2𝑂 + 𝑁𝑂 𝑟5 = 𝑘5. 𝐶𝑂2. 𝐶𝑁2 𝑅6 𝑂𝐻 + 𝑁2 = 𝑁2𝑂 + 𝑂 𝑟6 = 𝑘6. 𝐶𝑂𝐻. 𝐶𝑁2 Bảng 2. 3. Chuỗi phản ứng hình thành NOx Hệ số tốc độ của mô hình: 𝑘 = 𝐴𝑇𝐵exp (−𝐸 𝑇) (2.29)
Sự hình thành NO, được tỉnh toán theo thông số nhập đầu vào như tốc độ động cơ, nhiên liệu cũng như áp suất, nhiệt độ, hệ số dư lượng không
tính toán được bắt đầu lúc thời điểm cháy bắt đầu. Nồng độ N,O được tỉnh theo công thức
𝑁2𝑂
𝑁2√𝑂2 = 1,802.10−6𝑇10,6125exp [−18,71
𝑅𝑇 ] (2.30) Tốc độ hình thành NOx được tính như sau:
𝑑[𝑁𝑂] 𝑑𝑡 = 2(1 − 𝛼 2) [ 𝑅1𝑒 1 + 𝛼𝐾2 + 𝑅4𝑒 1 + 𝐾4] 𝑝 𝑅𝑇 (2.31) Tốc độ phân huỷ NO [mol/cm') được tính toán như sau:
𝑟𝑁𝑂 = 𝐶𝑝𝑜𝑠𝑡𝑃𝑟𝑜𝑐𝑀𝑢𝑙𝑡. 𝐶𝑘𝑖𝑛𝑒𝑡𝑖𝑐𝑀𝑢𝑙𝑡. 2,0(1 − 𝛼2) 𝑟1 1+𝛼.𝐴𝐾2 𝑟4 1+𝐴𝐾4 (2.32) Với 𝛼 = 𝐶𝑁𝑂,𝑎𝑐𝑡 𝐶𝑁𝑂,𝑒𝑞𝑢. 1 𝐶𝑃𝑜𝑠𝑡𝑃𝑟𝑜𝑀𝑢𝑙𝑡 ; 𝐴𝐾2 = 𝑟1 𝑟2+𝑟3 ; 𝐴𝐾4 = 𝑟4 𝑟5+𝑟6
2.4.4.3.Mô hình tính toán hàm lượng Soot
𝑑𝑚𝑠𝑜𝑜𝑡 𝑑𝜑 = 𝑑𝑚𝑠𝑜𝑜𝑡.𝑓𝑜𝑟𝑚 𝑑𝜑 − 𝑑𝑚𝑠𝑜𝑜𝑡.𝑜𝑥 𝑑𝜑 (2.33) Trong đó 𝑑𝑚𝑠𝑜𝑜𝑡𝑓𝑜𝑟𝑚 𝑑𝜑 = 𝐴𝑓𝑜𝑟𝑚. (𝑑𝑚𝑓𝑢𝑒𝑙 𝑑𝜑 ) 𝑛2. ( 𝑃𝑜2 𝑃𝑜2𝑟𝑒𝑓) 𝑛3. 𝑒− 𝑇𝑎−𝑓𝑜𝑟𝑚 𝑇𝑎𝑟𝑒 (2.35) - 𝐴𝑓𝑜𝑟𝑚: hệ số hình thành soot (-)
- 𝐴𝑜𝑥 : hệ số oxi hóa (-)
- 𝜏𝑐ℎ𝑎𝑟 : đặc tính thời gian (độ)
- 𝑚𝑓𝑢𝑒𝑙: lượng nhiên liệu đốt cháy (kg)
- 𝑇𝑎−𝑓𝑜𝑟𝑚: nhiệt độ kích hoạt – hình thành soot (K) - 𝑇𝑎−𝑜𝑥 : nhiệt độ kích hoạt – oxi hóa soot (K) 52
- 𝑇𝑎𝑣𝑒 : nhiệt độ trung bình trong xilanh (K) - 𝑝𝑐𝑦𝑙/𝑝𝑟𝑒𝑓: áp suất tiêu chuẩn trong xilanh (-) - 𝑝𝑂2/𝑝𝑂2𝑟𝑒𝑓: áp suất oxi tiêu chuẩn (-)
2.4.5. Mô hình nhiên liệu
Nhiên liệu sử dụng trong tính toán cần được định nghĩa đầy đủ các tính chất lý, hóa, nhiệt như: công thức hóa học, tỷ lệ khối lượng thành phần C, O, H, nhiệt trị của nhiên liệu... Đồng thời, các thông số nhiệt động của phản ứmg cháy nhiên liệu với không khí được xác định theo các phương trình sau đây : 𝐶𝑝 𝑅 = 𝑎1 + 𝑎2𝑇 + 𝑎3𝑇 2 + 𝑎4𝑇4 + 𝑎5𝑇4 (2.36) 𝐻0 𝑅𝑇 = 𝑎1 + 𝑎2 2 𝑇 + 𝑎3 3 𝑇 2 + 𝑎4 4 𝑇 4 +𝑎5 5 𝑇 4 + 𝑎5 5 (2.37) 𝑆0 𝑅𝑇 = 𝑎1ln 𝑇 + 𝑎2𝑇 + 𝑎3 2 𝑇 2 +𝑎4 3 𝑇 3 +𝑎5 4 𝑇 4 + 𝑎7 (2.38)
Trong đó, 𝐶𝑝, là nhiệt dung riêng đẳng áp: 𝐻0 và S° lần lượt là entanpy và entropy; 𝑎1, đến 𝑎7, là các hệ số được xác định riêng cho mỗi loại nhiên liệu.
2.5. Cơ sở phương pháp lấy mẫu và đếm hạt trong khí thải động cơ động cơ
Các động cơ hiện đại được tối ưu thông số kết cấu, thông số điều chinh và được trang bị hệ thống xử lý khí thải nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng ngặt nghèo. Đối với động cơ diesel, tiêu chuẩn khí thải Euro 5a (áp dụng ở Châu Âu năm 2009) trở về trước quy định về giới hạn các thành phần HC, CO, NOx, khối lượng chất thải hạt PM và độ khói (đối với động cơ diesel hạng nặng). Tuy nhiên, trong tiêu chuẩn từ Euro 5b đối với động cơ diesel xe hạng nhẹ (áp dụng ở Châu Âu năm 2011) và từ Euro 6 đối với động cơ diesel xe hạng nặng (áp dụng ở Châu Âu năm 2013), bên cạnh giới hạn về khối lượng hạt PM còn bổ sung thêm giới hạn về số lượng hạt. Khối lượng hạt PM ở các động cơ từ Euro 5 rất nhỏ, làm giảm độ chính xác của phương pháp đo khối lượng, do đó thông số về số lượng hạt được bổ sung vào tiêu chuẩn nhằm khắc phục vấn đề này. Tuy nhiên các hạt trong khi thải có thành phần, kich thước khác nhau và thay đổi tùy theo điều kiện làm việc cụ thể của động cơ. Điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo. Vi vậy phương pháp lấy mẫu và đếm số lượng hạt được quy định thống nhất trong tiêu chuẩn và được trình bày tóm tắt dưới đây. Trong khuôn khổ của luận án, đối tượng thử nghiệm là động cơ diesel đang lưu hành với mức tiêu chuẩn khí thải thấp, tuy nhiên với hệ thống lấy mẫu và đếm hạt sẵn có được phát triển tại Trung tâm nghiên cứu động cơ, nhiên liệu và khí thải, NCS cũng thực hiện phép đo này. Cùng với kết quả đo độ khói, kết quả đo số lượng hạt trong khí thải cho phép đánh giá định lượng hơn ảnh hưởng của nhiên liệu hỗn hợp diesel-ethanol-biodiesel tới phát thải dạng hạt của động cơ diesel đang lưu hành.
2.5.1. Thành phần và phân bố hạt theo kích thước
Phát thải dạng hạt P-M được định nghĩa là những thực thể (trừ nước) của khi thải sau khi được hoà trộn với không khí (làm loãng) đạt nhiệt độ nhỏ hơn 51,7C và được tách ra bằng một bộ lọc qui định. Theo đó, phát thải dạng hạt trong khí thải động cơ diesel có thành phần khá phức tạp với các hạt rắn và các hợp chất hữu cơ từ nhiên liệu và dầu bôi tron, các hạt sunphat bám trên đỏ. Các hạt rắn gồm: cacbon tự do và tro còn gọi là bồ hóng (soot), các chất phụ gia dầu bôi trơn, các hạt và vảy tróc do mài mòn... Hình 2.16 mô tả thành phần phát thải dạng hạt tạo ra trong quá trình cháy với nhân
cácbon (hạt rắn) bao quanh bởi các hợp chất hữu cơ, các hạt nhiên liệu, dầu bôi trơn và hạt sunphat.