柴油機(jī)的CO和HC排放量相對(duì)汽油機(jī)來(lái)說(shuō)要少得多，但NO_x與汽油機(jī)在同一數(shù)量級(jí)，而微粒和碳煙的排放要比汽油機(jī)大幾十倍甚至更多。因此，柴油機(jī)的排放控制，重點(diǎn)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(jī)燃燒過(guò)程是完全一致的，不過(guò)NO_x排放往往與之矛盾，這就為柴油機(jī)的排放控制造成特殊的困難。由于汽油機(jī)排放的NO_x可以通過(guò)三效催化劑或稀燃來(lái)解決，而柴油機(jī)排氣中富氧條件下的NO_x催化劑尚在研究開(kāi)發(fā)中，目前尚無(wú)成功的催化劑可用，如何在保持柴油機(jī)良好性能的同時(shí)減少NO_x的生成，是目前面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)。
 
       柴油機(jī)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，平均過(guò)量空氣系數(shù)a一般都在1.3以下，如果達(dá)到理想的混合，碳煙是不可能生成的，NO_x的生成也不會(huì)很多。但混合不好導(dǎo)致局部缺氧，使碳煙大量生成。同時(shí)存在很多a=1.0~1.1的高NO_x生成區(qū)。所以，柴油機(jī)的排放控制要圍繞改善油氣混合這一中心任務(wù)，防止局部a超過(guò)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(jī)排放最為常見(jiàn)和治本的措施。
 
       一、柴油機(jī)內(nèi)的凈化措施
       1、選擇低污染燃燒系統(tǒng)。在柴油機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化措施中，燃燒室的結(jié)構(gòu)型式、形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)污染物排放的影響占有主要地位。相對(duì)于直噴式燃燒系統(tǒng)而言，間噴式燃燒系統(tǒng)（渦流室、預(yù)燃室）就屬于低污染燃燒系統(tǒng)。
 
       國(guó)外生產(chǎn)的地下用柴油動(dòng)力設(shè)備一般都采用間噴式燃燒系統(tǒng)，如DeutzFL413FW系列柴油機(jī)（二級(jí)燃燒系統(tǒng)）、Caterpillar3306PCT型柴油機(jī)（預(yù)燃室）及Deutz——MWMD916/D932系列柴油機(jī)（預(yù)燃室）等。
 
間噴式柴油機(jī)的污染物比直噴式柴油機(jī)低得多的原因是，間噴式燃燒系統(tǒng)有強(qiáng)烈的氣流運(yùn)動(dòng)，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(yù)燃室內(nèi)的混合與燃燒，二是當(dāng)燃?xì)鈴妮o助燃燒室流出之后，在主燃燒室內(nèi)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(yuǎn)比直噴式的低。
 
       對(duì)HC來(lái)說(shuō)，由于間噴式柴油機(jī)混合氣形成質(zhì)量大為改善，因此減少了混合氣中的過(guò)濃區(qū)和過(guò)稀區(qū)，進(jìn)而減少了過(guò)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?xì)淙剂蠠o(wú)法完全燃燒而留下HC，這樣就減少了HC排放。
 
       間噴式柴油機(jī)NO_x排放也比直噴式低，因?yàn)闇u流室（或預(yù)燃室）中溫度雖高，但氧的濃度很低，不利于NO_x生成。當(dāng)燃燒不完全的高溫燃?xì)鈯A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(shí)氧雖有富余，但活塞已開(kāi)始下行，燃?xì)鉁囟冉档停覛怏w在高溫下停留的時(shí)間較短，也不利于NO_x生成。
 
       對(duì)碳煙微粒而言，間噴式柴油機(jī)亦比直噴式低，原因是間噴式燃燒系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的空氣渦流運(yùn)動(dòng)，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(dāng)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(dòng)性能好的顯著優(yōu)點(diǎn)，因而在柴油機(jī)上獲得了廣泛應(yīng)用，但其主要缺點(diǎn)是排污嚴(yán)重。目前人們力求通過(guò)研制新的直噴式燃燒系統(tǒng)來(lái)兼顧低油耗、低排放的要求，具有代表性的是微渦流型半開(kāi)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(yùn)動(dòng)、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(shí)降低排氣污染。
 
       2、改進(jìn)供油系統(tǒng)包括以下幾個(gè)步驟:
       1）延遲噴油定時(shí)。延遲噴油定時(shí)是柴油機(jī)降低NO_x排放的一項(xiàng)行之有效的措施。由于延遲噴油定時(shí)，因而降低了氣缸內(nèi)最高燃燒溫度，故抑制了NO_x的生成。但延遲噴油定時(shí)會(huì)引起碳煙和微粒排放增加以及動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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?yàn)楹笳邥?huì)引起熱束縛效應(yīng)，并使燃油高溫裂解而形成碳煙及微粒。所以，柴油機(jī)應(yīng)有較高的噴油速率。但提高噴油速率會(huì)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(duì)HC排放有很大的影響。無(wú)壓力室（VCO，即針閥關(guān)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(duì)噴油嘴來(lái)說(shuō)，可采用無(wú)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(duì)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(dá)110~130MPa，泵-噴嘴系統(tǒng)對(duì)高速柴油機(jī)可提供150MPa或更高的噴油壓力。
       5）采用泵-噴嘴結(jié)構(gòu)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(diǎn)，因此引起人們?nèi)找嬷匾暸c青睞。采用泵-噴嘴的柴油機(jī)，不僅燃油經(jīng)濟(jì)性好，而且排放低，特別是HC、碳煙和微粒排放低。如再適當(dāng)延遲噴油，則可使NO_x降低。