乳化柴油喷入气缸后，由于乳化油液滴中的水分先达到沸点，气化而发生“微爆”现象，可使得油滴进一步微粒化，雾滴的“2次雾化”大大改进了燃油的燃烧过程，更加快了燃烧速率，使油分子燃烧趋近完全，达到节油的目的。

一般柴油机中产生碳氢化合物的主要原因是混合不均匀，以及在燃烧过程后期低速离开喷油器的燃油混合及燃烧不良所致;一氧化碳是一种不完全燃烧产物;柴油机碳烟的生成机理，概括地说是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。

与纯柴油相比，乳化柴油能发生“2次雾化”，其雾化质量是任何柴油机喷嘴都难以达到的，它使柴油分子与高温空气的混合更均匀，使油分子的燃烧更加完全，避免了柴油在瞬时间由于雾化不好，油滴直径过大，表面积小，不能与氧充分接触，而生成较多的碳烟、CO和碳氢化合物造成油耗高及环境污染。

大量研究和实践证明，乳化柴油的燃烧环境能显著减少烟尘排放。

NO X是柴油机的主要污染物，其生成过程为:在温度大于1600℃的条件下，
O2→2O
N2+O→N+NO
N+O2→N+NO
NO进一步氧化生成NO2。

可见温度、氧浓度在NO X生成过程中起着重要作用，一般认为，当温度高于1600℃时，NO X的生成才比较明显，并且温度越高越容易生成。

乳化柴油中水的存在降低了燃烧温度和烟气温度，不利于NO X的生成，从而使NO X排放显著下降;另外，与纯柴油相比，乳化柴油能更充分的燃烧，使得烟气中未反应的氧大大降低，也减少了NO X的生成机会。

柴油乳化技术早在100多年前就有人提出，50年代末由于环境保护及石油危机等原因受到重视，70年代末达到实用性发展阶段，目前工业发达国家柴油掺水技术已达到广泛应用[4]并已有多项专利发表。

我国柴油掺水乳化技术起步较晚，八十年代初才有突破性进展，最近几年发展比较迅速，并有初步应用与少量乳化柴油专利申请。

由于对乳化柴油在燃烧过程中的物理、化学现象缺乏研究以及乳化技术的不完善使得内燃机锈蚀、节油效果不明显。

同时由于乳化柴油为热力学不稳定体系，存储时间短、易破乳分层，导致内燃机运行不正常。

而微乳化柴油水微滴直径小于0.1微米，为热力学稳定体系，色质透明，非常适合内燃机使用，但微乳所需乳化剂量较大，价格偏贵，推广应用仍有困难。

乳化液的形成与稳定理论仍不完整，其研究与应用尚少[2]。

我国每年柴油消耗量约为2000万吨左右，如果能够全部采用柴油掺水乳化技术，按节油率10%计，每年可以节省大约200万吨。

这样不仅可以缓解国内柴油的紧张的状况，带来上亿元的经济效益，还可以大大减少由于柴油燃烧不完全成的环境污染。

内燃机使用含水燃料之所以节能，不是水代用了燃料，而是促进了燃烧，使原有的燃烧更完全充分。

水的另外功能：一是微爆理论，促使二次雾化，由于水比油沸点低蒸发早，水蒸气产生的压力突破“油包水”所形成的薄膜，产生微爆效应，使油、水都得到了在化油器之后的再次雾化，不仅大大提高了燃烧利用率而节能，且增加功率，减少了排污。

二是利用水在一切固体和液体中比热最大的特性迅速吸收动力零部件热量而减少膨胀性摩擦，降低了自耗功而节省油耗，增加功率。

三是可减少积炭和结胶，含水燃料可减少局部高温缺氧脱氢裂解烃类结成炭颗粒，且使燃烧室内各壁面和喷油头、火花电极等突出部位温度均化，保证整体正常工作，从而达到降耗目的。

四是利用自身分解氧充分助燃，抑制了未燃碳的提前排放，使之更完全燃烧，从而节省了燃油。

乳化柴油的现状：
从目前国、内外乳化燃料试验资料来看，通常掺水量为5%-25%，乳化剂用量为1%一15%，节油率为5% } 20%，降低氮氧化物排放量为10%一70%，减少烟尘量为30% -90%，可见使用乳化燃料对节能和降低大气污染均有明显的效果。

但在实际工作中，人们却很少使用乳化燃料作为车用燃料，究其原因，主要是车用乳化燃料技术目前仍存在以下几方面缺陷，使其难以推广使用。

1改变了燃料的原来颜色。

目前世界各国研制的乳化燃料多属于乳浊液，呈乳白色，改变了燃料原来清澈透明的性状，让使用者难以接受；
2稳定性差、保存期短。

一般乳化燃料的油水分离时间为7-15天，由于保存时间短，因而作为商品周转使用时有一定困难；
3生产设备造价昂贵。

乳化燃料的设备多采用高速搅拌或超声波乳化装置，设备价格昂贵，投资大而且操作复杂，一旦损坏，很难维修；
4节油不省钱。

由于所用乳化剂的成本高，生产的乳化燃料成本较高，因此虽有一定的节油效果，但节油不省钱，直接经济效益不大。

发展趋势
1.乳化后的柴油外观呈透明状，与未乳化时柴油的颜色一样，且稳定性好，贮存时间长(一般在3个月以上)；
2.乳化设备简单。

它靠油中的添加剂与水分子之间相互作用的化学力，将水均匀地分散在油中，不需要专门的设备，只需搅拌混合均匀即可；
3.能与未乳化的柴油按一定比例混合使用，且不改变柴油的外观和性能。

克服了原来乳化柴油与未乳化柴油混合后变色混浊、使用性能下降的缺陷；
4.乳化剂成本较低。

克服了原来所使用的乳化剂成本高、节油不省钱的缺点；
5.能直接应用于汽车发动机上，不需要对机械进行调整和改动。

对机件的磨损、腐蚀，与使用未乳化燃料时一样，没有因为油中含有水分而增加。

6.对发动机尾气排放有较为显著的改善。

但用这种添加剂乳化的柴油在使用过程也存在一些问题，如当车辆高速行驶时，会出现动力不足的现象，因而还有待于进一步改善。