碳氢化合物燃料在发动机燃烧室内完全燃烧时，如果不考虑燃料中的微量杂质，将只会生成二氧化碳和水蒸气。然而，实际上发动机燃烧过程占用的时间极短，燃料与空气也不是完全均匀混合，燃烧室内温度场快速变化且不均匀，燃料氧化反应不可能完全，排放的气体中会出现如一氧化碳和碳氢化合物等未燃及未完全燃烧物。同时，发动机的燃烧高温会使空气中的氮被氧化成各种氮的氧化物（如一氧化氮、二氧化氮等）。在压燃式发动机中，局部缺氧的燃料还会在高温高压环境下生成颗粒物，并在其后降温过程吸附和凝聚其他物质，形成排气颗粒物。发动机排放控制系统始于1966年美国颁布的世界上第一个汽车排放法规。随着人们环保意识的不断加强，世界各国的汽车排放法规日益严格。

采用恰当的排放控制方法和设备，降低这些有害排放物，是非常具有挑战性的任务。排放控制技术主要分为缸内控制技术和缸外控制技术，大多数情况下是两者结合。对点燃式发动机而言，主要控制一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的排放，也涉及颗粒物的排放。普遍采用的缸内控制技术包括空燃比精确控制技术、缸内直喷技术及排气再循环技术。此外，点燃式发动机普遍配有缸外的三效催化转化器控制排放。压燃式发动机由于是富氧燃烧，排放的一氧化碳和碳氢化合物相比于均燃的汽油发动机来说要少得多，主要排放控制重点是氮氧化物和颗粒物。普遍采用的缸内控制手段有废气涡轮增压（提高进气压力）、高压共轨系统（提高喷油压力）及排气再循环技术（缸内降低氮氧化物）。缸外控制技术主要是利用SCR后处理系统（将还原剂喷入排气管，排气中氮氧化物在催化器的作用下与还原剂反应，氮氧化物被还原成氮气和水的系统）降低氮氧化物排放，利用氧化催化转化器和颗粒物捕集器降低颗粒物。