柴油機的CO和HC排放量相對汽油機來說要少得多，但NO_x與汽油機在同一數量級，而微粒和碳煙的排放要比汽油機大幾十倍甚至更多。因此，柴油機的排放控制，重點是NO_x與微粒，其次是HC。降低微粒和碳煙排放與改善柴油機燃燒過程是完全一致的，不過NO_x排放往往與之矛盾，這就為柴油機的排放控制造成特殊的困難。由于汽油機排放的NO_x可以通過三效催化劑或稀燃來解決，而柴油機排氣中富氧條件下的NO_x催化劑尚在研究開發中，目前尚無成功的催化劑可用，如何在保持柴油機良好性能的同時減少NO_x的生成，是目前面臨的重大技術挑戰。
 
       柴油機造成污染物排放的根本原因在于燃油與空氣混合不好。柴油機運轉時，平均過量空氣系數a一般都在1.3以下，如果達到理想的混合，碳煙是不可能生成的，NO_x的生成也不會很多。但混合不好導致局部缺氧，使碳煙大量生成。同時存在很多a=1.0~1.1的高NO_x生成區。所以，柴油機的排放控制要圍繞改善油氣混合這一中心任務，防止局部a超過0.9（這有利于NO_x生成）和低于0.6（這有利于碳煙生成），做到油、氣、室（燃燒室）三者的最佳匹配，這是降低柴油機排放最為常見和治本的措施。
 
       一、柴油機內的凈化措施
       1、選擇低污染燃燒系統。在柴油機的機內凈化措施中，燃燒室的結構型式、形狀和結構參數對污染物排放的影響占有主要地位。相對于直噴式燃燒系統而言，間噴式燃燒系統（渦流室、預燃室）就屬于低污染燃燒系統。
 
       國外生產的地下用柴油動力設備一般都采用間噴式燃燒系統，如DeutzFL413FW系列柴油機（二級燃燒系統）、Caterpillar3306PCT型柴油機（預燃室）及Deutz——MWMD916/D932系列柴油機（預燃室）等。
 
間噴式柴油機的污染物比直噴式柴油機低得多的原因是，間噴式燃燒系統有強烈的氣流運動，而且又是兩次混合和兩次燃燒（一是在輔助燃燒室，即渦流室或預燃室內的混合與燃燒，二是當燃氣從輔助燃燒室流出之后，在主燃燒室內的混合與燃燒），又存在壓縮渦流和燃燒渦流。因此，間噴式燃燒系統的混合氣形成和燃燒比較充分及完善，故CO排放遠比直噴式的低。
 
       對HC來說，由于間噴式柴油機混合氣形成質量大為改善，因此減少了混合氣中的過濃區和過稀區，進而減少了過濃缺氧區HC的未燃、裂解和不完全燃燒，降低了在稀燃極限以外的碳氫燃料無法完全燃燒而留下HC，這樣就減少了HC排放。
 
       間噴式柴油機NO_x排放也比直噴式低，因為渦流室（或預燃室）中溫度雖高，但氧的濃度很低，不利于NO_x生成。當燃燒不完全的高溫燃氣夾帶著未燃燒的燃油一起噴人主燃室后，很快與空氣混合，這時氧雖有富余，但活塞已開始下行，燃氣溫度降低，而且氣體在高溫下停留的時間較短，也不利于NO_x生成。
 
       對碳煙微粒而言，間噴式柴油機亦比直噴式低，原因是間噴式燃燒系統具有強烈的空氣渦流運動，混合氣經兩次混合、兩次燃燒。在輔助燃燒室里生成的碳煙，在相當程度上經主燃室的后續燃燒而被氧化。
 
       味直噴式燃燒室具有油耗低和冷起動性能好的顯著優點，因而在柴油機上獲得了廣泛應用，但其主要缺點是排污嚴重。目前人們力求通過研制新的直噴式燃燒系統來兼顧低油耗、低排放的要求，具有代表性的是微渦流型半開式燃燒室，例如四角形燃燒室、微混合燃燒系統（HMMS）、微渦流燃燒室（MTCC）等。這些燃燒室依靠氣流運動、供油系統與燃燒室的合理匹配，因而可以在保持低油耗的同時降低排氣污染。
 
       2、改進供油系統包括以下幾個步驟:
       1）延遲噴油定時。延遲噴油定時是柴油機降低NO_x排放的一項行之有效的措施。由于延遲噴油定時，因而降低了氣缸內最高燃燒溫度，故抑制了NO_x的生成。但延遲噴油定時會引起碳煙和微粒排放增加以及動力性、經濟性的損失。
       2）提高噴油速率。提高噴油速率，可使噴油持續期縮短，這樣可防止著火后有較多的燃油噴到高溫火焰中去。因為后者會引起熱束縛效應，并使燃油高溫裂解而形成碳煙及微粒。所以，柴油機應有較高的噴油速率。但提高噴油速率會使NO_x排放增加。
       3）減小噴油嘴壓力室容積。噴油嘴壓力室容積對HC排放有很大的影響。無壓力室（VCO，即針閥關閉噴孔式）的噴油嘴，HC排放明顯低于有壓力室噴油嘴。因此，要獲得低的HC排放，對噴油嘴來說，可采用無壓力室或減小壓力室容積到最小程度。但壓力室容積的減小受噴油嘴壽命的限制。
       4）采用高壓噴射系統。研究表明，較高的噴油壓力對改善燃油霧化、油氣混合、縮短燃燒持續期和改善排放有利，它可使HC、煙度及微粒排放降低。目前傳統的泵-管-嘴系統的噴油壓力可達110~130MPa，泵-噴嘴系統對高速柴油機可提供150MPa或更高的噴油壓力。
       5）采用泵-噴嘴結構的供油系統。泵-噴嘴由于具有高的噴油壓力和噴油能量而又不易發生二次噴油及穴蝕的優點，因此引起人們日益重視與青睞。采用泵-噴嘴的柴油機，不僅燃油經濟性好，而且排放低，特別是HC、碳煙和微粒排放低。如再適當延遲噴油，則可使NO_x降低。