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(shù)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(fā)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(zhàn)。
 
       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(shù)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(qū)。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(tǒng)。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(shù)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(tǒng)而言，間噴式燃燒系統(tǒng)（渦流室、預燃室）就屬于低污染燃燒系統(tǒng)。
 
       國外生產(chǎn)的地下用柴油動力設備一般都采用間噴式燃燒系統(tǒng)，如DeutzFL413FW系列柴油機（二級燃燒系統(tǒng)）、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(tǒng)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(tǒng)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(qū)和過稀區(qū)，進而減少了過濃缺氧區(qū)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(tǒng)具有強烈的空氣渦流運動，混合氣經(jīng)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(jīng)主燃室的后續(xù)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(yōu)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(tǒng)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(tǒng)（HMMS）、微渦流燃燒室（MTCC）等。這些燃燒室依靠氣流運動、供油系統(tǒng)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(tǒng)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(jīng)濟性的損失。
       2）提高噴油速率。提高噴油速率，可使噴油持續(xù)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(tǒng)。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(xù)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(tǒng)的泵-管-嘴系統(tǒng)的噴油壓力可達110~130MPa，泵-噴嘴系統(tǒng)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(tǒng)。泵-噴嘴由于具有高的噴油壓力和噴油能量而又不易發(fā)生二次噴油及穴蝕的優(yōu)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(jīng)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。