Нагарообразование является результатом неполного сгорания топлива с образованием твердого остатка - нагара. Нагар, откладываясь на деталях двигателя (в камерах сгорания, на днищах поршней и в канавках поршневых колец, распылителях и иглах форсунок), приводит к значительному падению мощности, перерасходу топлива и увеличению их изнашивания. При отложении на стенках камеры сгорания и днище поршня ухудшается их теплоотдача, что приводит к перегреву двигателя. Нагар в канавках поршневых колец ухудшает их подвижность, в результате чего нарушается компрессия, а следовательно, повышается утечка отработавших газов в картер двигателя. Нагар на впускных клапанах нарушает плотность посадки их в гнездах и вызывает потерю герметичности.
Особенно нежелательно отложение нагара на распылителях форсунок, так как это приводит к искривлению факела и ухудшению качества распыления топлива, неполному его сгоранию и снижению экономичности работы двигателя. Нагар, отложившийся на иглах распылителей форсунок, часто приводит к их зависанию, т. е. к такому положению, когда игла перестает плотно садиться в гнездо и перекрывать сопло распылителя. В результате ухудшается отсечка впрыска и наблюдается подтекание топлива в соплах форсунок, что приводит к значительному падению мощности и даже остановке двигателя. Вместе с тем снижается экономичность двигателя, быстрее выходят из строя форсунки в результате предельного изнашивания иглы и сопла распылителя.
Процесс нагарообразования зависит от режима работы двигателя, степени сжатия и качества дизельного топлива.
В первые часы работы двигателя происходит интенсивное отложение нагара в камерах сгорания. Затем оно несколько уменьшается и через какое-то время прекращается. Кроме того, при работе двигателя на пониженном пусковом режиме отложение нагара на днищах поршней и в камерах сгорания увеличивается. С увеличением степени сжатия количество нагара несколько возрастает.
Чем тяжелее фракционный состав топлива, тем больше образуется нагара. Так, например, топливо, выкипающее в пределах температур 160...360°С, дает нагара 245...265 мг/кг, выкипающее при 400...420°С - до 360 мг/кг. Поэтому в ГОСТах на дизельные топлива температура выкипания 90% строго регламентируется. Она не должна превышать для летних сортов топлива 360°С и для зимних - 340°С.
С увеличением в топливе серы увеличивается нагарообразование. Если при отсутствии серы в дизельном топливе количество нагара на днище поршня не превышает 5,4 г, то при наличии 1% оно достигает 18,1 г. При этом сера повышает плотность и абразивное действие нагара, увеличивая механическое изнашивание деталей двигателя. Снизить количество серы в дизельном топливе можно с помощью гидроочистки, после которой нагарообразование снижается в 1,5...2 раза.
Из углеводородов, входящих в состав дизельных топлив, наиболее сильное влияние на нагарообразование оказывают ароматические и непредельные углеводороды, а также фактические смолы и другие смолистые соединения. Так, например, при сгорании топлива с содержанием фактических смол 70 мг/100 мл количество нагара на поршнях и кольцах двигателя составляет 22 г, а при наличии 100 мг/100 мл - около 42 г.
Оценку нагарообразовательной способности дизельного топлива производят по коксуемости 10%-ного остатка и наличию фактических смол. Коксуемость такого остатка определяют в специальном приборе, в фарфоровый тигль которого заливают около 5 г от оставшихся 20 мл после перегонки в колбе 200 мл дизельного топлива, который нагревают до полного испарения жидких фракций. Оставшийся в тигле твердый остаток (кокс) взвешивают и умножают на 100. В результате получают коксуемость в процентах, которая согласно ГОСТу на дизельные топлива не должна превышать для различных их марок 0,2...0,3%.
Количество фактических смол в дизельном топливе определяют так же, как и в бензинах. Оно не должно превышать 30...50 мг/100 мл для обычных и 5...25 мг/100 мл для дизельных топлив, аттестованных государственным Знаком качества.