20世纪60年代以来，柴油机排放污染物的控制与净化问题已成为内燃机技术发展上的一个重要内容，国内外都取得了一些成果，其中包括排放污染物的测定设备与方法、排放污染物的控制标准以及各种控制措施与净化措施等。
降低排气污染，首先在柴油机本身的燃烧上采取措施，也就涉及到燃烧室、供油和进气的问题。分开式燃烧室的排放污染比直喷式要低，而且直喷式的排放对各种因素的变化很敏感（如压缩余隙对CO、HC、碳烟的生成有一定影响，应该努力减小压缩余隙），但因经济性的原因，燃烧室从分开式发展向直喷式的趋势是明显的。直喷式燃烧室的NOx生成量高是个突出的问题，采用延迟喷油和排气再循环可以起到降低NOx排放的作用，但产生了对功率和经济性不利的影响。新型燃烧室中如四角形燃烧室可以使燃料分布均匀，降低燃烧温度，四角处引起紊流，使NOx和排烟减少；涡流预燃室结合预燃室与涡流室的特点，适当控制了涡流，可以消除强涡流引起的高温火焰集中现象，使得这种燃烧室在具有良好经济性和动力性的同时，NOx生成不多；预燃室式燃烧室生成的NOx较低，但HC和CO生成量却偏高，为此提出了可变几何参数的预燃室，由于活塞顶部凸块伸入预燃室喷孔改变了喷孔的气流速度，改善了燃烧过程，除了可以降低耗油率使接近直喷式外，也降低了HC，碳烟和最高爆发压力及燃烧噪声；还有的直喷式在延迟喷油的同时加强气流运动，使得在保持足够热效率的同时可以降低循环平均温度，减少NOx和碳烟的生成；有的涡流室和活塞顶凹槽构成两级燃烧，减少了各污染成分的生成量。
供油系统各项参数，例如喷油定时、喷油压力、喷油速率、喷嘴结构形式等，对排放污染影响较大。喷油延迟显著降低了最高燃烧压力和温度，缩短了反应物在缸内的滞留时间，所以对降低NOx的生成是一种简便有效的措施，现已得到广泛应用，但在部分负荷时则应使喷油适当提前以减少HC的生成。在采用喷油延迟后，为不使燃烧后拖，可以使喷油加快，缩短喷油延续，并加强气流运动以强化燃烧反应，使比油耗和后燃产物CO、碳烟不致过分增多，最好能采用喷油提前角的自动调节器（机械作用的或电子控制的）以求尽量达到延迟喷油的最佳值。正确调整喷射压力保证喷雾质量对于降低排放HC和碳烟是个很重要的使用因素，在使用中喷射压力的变化应该进行定期的检测和调整。
燃烧室内的空气运动对污染成分的生成也有很大的影响，涡流大小对燃烧完全与否和排烟多少有影响，NOx的排放浓度往往随涡流强度的增大而增加，所以涡流强度的大小只能在兼顾HC、CO、碳烟和NOx的生成之间进行选择。采用增压后，由于进气量增多，循环温度升高，有利于CO、HC、碳烟的排放降低，缓和了延迟喷油带来后燃的不利影响，但NOx的生成量增多；采用增压中冷，则可以兼顾动力性、经济性与排放性能，由于中冷后降低了进气温度，使燃烧温度不致升高过多，因而控制了NOx的生成。增压后应该加装油量限制器（限烟器）以减小加速时的排烟。改善进气系统的一个重要使用因素是对空滤器的保养、气门定时的安装、气门间隙的调整，这些会影响到充量系数和余气系数，从而影响到缸内污染物的生成量。
对空气与燃料进行预处理可以改变气缸内燃烧反应物的性质，改变燃烧反应的条件，如采用排气再循环、进气管喷水、采用掺水乳化燃料，改变燃料性质和使用燃油添加剂、使用磁化燃油以达到消烟节油的效果等。
排气再循环方法在汽油机上也已采用，是柴油机降低NOx的有效措施之一，由于废气引回缸内而稀释了缸内反应物，使缸内增多了三原子分子（排气中的燃烧产物CO2、H2O等为三原子分子），因而明显降低了燃烧室高峰温度，使NOx生成量减少
