Dieselöl und Benzin bestehen aus einer Vielzahl unterschiedlicher Kohlenwasserstoffe. Zur Gewinnung von Energie wird der jeweilige Kraftstoff im Motor unter Zufuhr von Luft verbrannt. Bei einer vollständigen Verbrennung oxidieren die Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser. Wenn zu wenig Sauerstoff im Zylinder eines Motors vorhanden ist, kann der Treibstoff nicht vollständig verbrannt werden. Hierdurch entstehen Rückstände wie Rußpartikel [MeSt99].

Die von einem Dieselmotor emittierten Rußpartikel weisen eine Größe von 0,01 bis 0,1 µm auf. Sie zählen damit zu den als besonders gesundheitsschädlich eingestuften ultrafeinen Partikeln, die nicht von der natürlichen Filterwirkung des Körpers zurückgehalten werden und bis in die Blutbahn eindringen können [ISAP07a].

Die Menge der emittierten Partikel ist abhängig von der Verbrennungsphase im Dieselmotor. Zur Energiegewinnung wird dem Motor Luft zugeführt, die im Zylinder so stark verdichtet wird, bis sie eine Temperatur von 700 bis 900 °C erreicht. Anschließend wird Dieselöl in den Brennraum eingespritzt, das sich unter der heißen Luft entzündet (Selbstzündung). Im Dieselmotor laufen die Vorgänge der Luft-Kraftstoff-Gemischbildung und der Verbrennung simultan ab. Hierdurch entsteht ein inhomogenes Gemisch mit lokal schwankenden Luftverhältnissen, mit der Folge, dass in einigen Bereichen unvollständige Verbrennungen stattfinden und Rußpartikel entstehen. In der Hauptverbrennungsphase bilden sich die meisten Rußpartikel. Die Anzahl lässt sich grundsätzlich mit dem Zeitpunkt und der Art der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum beeinflussen, steht jedoch in einem Trade-Off mit der Menge der Stickstoffoxid-Emissionen sowie dem Kraftstoffverbrauch (welcher wiederum in direktem Verhältnis zu den CO2-Emissionen steht).

In der Nachverbrennungsphase wird der Großteil der entstandenen Rußpartikel im Brennraum wieder abgebaut [MeSt99]. Auch die motorischen Verbesserungen der letzten Jahre haben zu niedrigeren Rußpartikelemissionen geführt [UBA03f]. Zur Reduzierung der Partikelzahl wird heute in Dieselfahrzeugen ein Dieselpartikelfilter eingebaut. Der Einsatz des Filters erhöht jedoch ebenfalls den Kraftstoffverbrauch und zudem ist er nicht in der Lage, die ultrafeinen Partikel herauszufiltern.

Bei einem Ottomotor (ohne Direkteinspritzung) wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch bereits äußerlich im Saugrohr gebildet, bevor es im Motor durch eine Zündkerze entflammt wird (Fremdzündung). Hierdurch kann dem Motor ein fast homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt werden. Das Benzin wird durch das ausreichende Verhältnis von Sauerstoff annährend vollständig verbrannt. Von Ottomotoren werden demzufolge fast keine kraftstoffbedingten Rußemissionen emittiert [MoTs07].

Bei Ottomotoren mit direkter Benzineinspritzung wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch analog zum Dieselmotor im Zylinder gebildet. Je nach Einspritzzeitpunkt kann sich ein homogenes oder inhomogenes Gemisch im Motor bilden. Dementsprechend werden von Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung erhebliche Rußemissionen gebildet [CzHe17]. Aus diesem Grund haben neue Fahrzeuge mit direkter Benzineinspritzung einen Ottopartikelfilter [MOBI19a]. Benzinmotoren mit Direkteinspritzung sind heute im wesentlichen Standard bei Benzinfahrzeugen, da sie einen deutlich niedrigeren Kraftstoffverbrauch aufweisen und besser regelbar sind [Böge07, S.91].