德国汉堡－“Fure West”并不是一艘邮轮，而且它比“Queen Mary 2”要小很多。然而，这艘化学品集装箱船配备了市场上最先进的中速船用发动机之一：其MaK 7 M 43 C低排放发动机 (LEE) 如今已经符合未来预期的IMO排放标准。这不但使Fure West 成为配备符合IMO II 标准的重燃油(HFO) 发动机的第一艘船，还为未来任何邮轮或货船树立了一个技术里程碑。
瑞典 Donsö 的 Furetank Rederi AB 公司在欧洲运输路线上经营着五艘现代化的成品油和化学品集装箱船。 Fure West 及其姊妹船“Fure Nord”由中国上海市的Edward Shipbuilding Co Ltd（爱德华造船有限公司）R. 分别于2006年和2004年建造。这些16,000 DWT船长144 米、宽21 米、吃水深9 米，最大航速达15.4 节。这两艘船采用的都是符合目前IMO标准的MaK 7 M 43 C主发动机，转速为500 转/分时额定功率为6,180 kW。
然而，Furetank 船主Lars Höglund 特别重视环保运营，而且总是对尽早应用创新技术充满兴致。“我们致力于成为环境保护方面的先行者！”他说。
逐步减少排放的战略
卡特彼勒已将可持续发展作为“2020 年愿景”战略的宏伟目标。公司关注排放标准的发展和客户期望，相信电控发动机将逐渐成为业界标准。此外，卡特彼勒凭借其用于发动机燃烧的专有模拟与分析工具以及在燃油系统制造及其内部电控设计的专业技术，为设立环保型柴油发动机的业界标准做好了充分的准备。卡特彼勒构筑于业界最广泛的产品、应用和制造基础之上的投资5亿美元的成果，即ACERTTM技术有力地证明了这一点。
“MaK中速船用发动机的目标非常明确”，设在基尔的Caterpillar Motoren的研发经理Udo Schlemmer－Kelling博士说道。“通过将排放降到最低并最大化产品价值超越客户期望。因此，我们的战略必须符合MaK 的品牌声誉：重燃油操作中的超强可靠性、一流的燃油效率和杰出的耐用性！”
早在2000年，Caterpillar Motoren就为MaK船用产品确立了三个排放级别，以应对短期到中期的排放标准。它们是遵守MARPOL 73/78（《73/78 防污公约》）附则VI的基准型IMO发动机、符合IMO规定的无烟排放发动机以及符合预期的IMO II NOx排放范围的无烟低排放发动机(LEE)。此外，由于发动机内部改造措施在成本、复杂性和维护方面具有明显优势，因此此战略更看好采用发动机内部改造措施。
低NOx排放的LEE
实现低NOx排放的关键是增大基本发动机的压缩比。十年前，标准的压缩比是11－12；对于IMO I，压缩比被提升到14－15；对于IMO II，压缩比则需要达到17。MaK LEE概念的另一个基础是Miller Cycle（米勒循环），即改变发动机的气门正时以达到更低温度的燃烧。对于IMO I，仅利用了5% 的少部分米勒效应，但IMO II要求20%的米勒效应。这对涡轮增压器是一个很大的挑战，因为它的增压比必须达到5才能保持如今的平均有效压力 (BMEP) 值。
通过将增加压缩比和米勒效应相结合，NOx排放可减少约30%，而不会降低发动机效率(BSFC)。然而，这种简单的LEE发动机在怠速时提升负荷能力差，且在部分负荷时有可见煤烟排放。由于这个原因，MaK LEE 概念使用“活动凸轮轴”以实现低NOx排放，达到优越的负荷提升能力和在任何负荷时都消除煤烟。
减少煤烟的FCT
活动凸轮轴技术(FCT) 可在部分负荷操作时令燃油系统变化和空气系统变化。通过提前启动燃油喷射和增加喷射压力，燃烧率将提高，煤烟排放也会减少50%。转换后的进气阀正时可关闭“米勒循环”并将煤烟减少另外的25%。总的说来，MaK FCT在部分负荷时可将煤烟排放减少75%，同时提高了发动机在瞬态操作时的性能。
该系统主要由经修改的下气门系、气动调节装置和“可编程逻辑控制器(PLC)”组成。FCT 是一种非常可靠的机械解决方案，以自动影响喷射正时、压力和气门正时的偏心挺杆曲轴为基础。可根据操作员的需要灵活设定启动控制杆所需的发动机负荷。不管是哪种情况，可见烟雾都得以消除，同时在所有负荷情况下均符合IMO标准。到目前为止，我们已售出80余台配备了FCT的MaK M 32 C和M 43 C发动机。
翻新到MaK LEE 标准的工作简单快捷
在对2001至2003年的MaK LEE技术进行全面模拟和原型构建并做一些最终调整和改进后，Caterpillar Motoren 协同卡特彼勒船舶动力系统自愿对其专有技术进行了测试。在Furetank Rederi的协作下制定了一个时间表，根据LEE标准改装Fure West上的现有MaK 7 M 43 C。
于2007年10月在德国罗斯托克港的计划中途停留期间，Pon Power A/S 的一个维修组在Caterpillar Motoren位于基尔和罗斯托克的工厂的工程师们提供的支持下仅在四天内就完成了翻新工作，包括船级社 (MCS) 审批。Pon Power A/S是卡特彼勒位于斯堪的纳维亚的 MaK 代理商。
在如此紧迫的时间内，该维修组对连杆、凸轮轴段和下气门系进行了返工，以满足先进的LEE要求。第一步，安装了一个间隔连杆以延长分轴连杆，以此减小燃烧容积并增大压缩比。结果，防磨损环需要更换更短的型号。
在第二步中，将凸轮轴段更换为经修改的FCT型号，实现了燃油和空气系统随负荷而变化。并相应更换了下气门系、喷油泵和喷油嘴。此外，ABB的专业人员翻修了涡轮增压器，使负荷压力得以增大，还更换了扩压器和喷嘴环。Fure West的试航以及 Germanischer Lloyd（德国劳氏）的最后审批肯定了此次翻新的质量。
操作员和环境的双赢局面
与Fure West 的翻新类似，所有的现役MaK M 20 C、M 25 C、M 32 C 和M 43 C系列船用发动机都可改装以符合MaK LEE标准 － 成本仅为符合IMO II标准的新发动机的15－25%。MaK LEE 发动机采用成熟的技术，为船主和操作员提供了许多优势。
如今，MaK LEE 已经能提供符合未来预期的IMO排放标准的动力装置。船运公司也以此提高了他们运营环保船舶业务的声誉。 此外，船运公司凭借 MaK LEE 达到的排放级别可从船级社获得特殊的环保认证等级，包括DNV Clean Design（DNV 清洁设计）、GL Green Passport（GL 绿色护照）、LR Character N或德国政府的Blauer Engel（蓝天使）。这些环保认证等级不仅提升了船主的形象，还降低了在全球某些地区的泊港费。
IMO II 不再是一种威胁
自2007年10月起，Fure West 就一直在使用MaK 7 M 43 C低排放发动机，该发动机超越了船主Furetank和卡特彼勒团队的期望。 全球首台符合IMO II的中速重燃油船用发动机，工作安静无噪音、性能可靠，一如成千上万的MaK前辈们。而一个极大的差别在于：与符合当前IMO I标准的船用发动机相比，它的排放量显著减少。
“NOx 排放量下降到8.3 g/kWh，即比目前的IMO规定低36%，煤烟排放量在整个负荷范围内减少到不足0.5 FSN（滤纸式烟度单位），我们的MaK LEE 技术显然称得上是真正的低排放发动机”，Schlemmer-Kelling说，他还强调了Fure West的最后试航结果，减少了FCT系统的NOx排放并满足了ISO E2循环条件。“这些成绩还保证了 MaK 长冲程船用发动机设计的前景。 我相信，结合我们的技术方法和Caterpillar Motoren 的内部工程专业技术，一定也能找到合适的方法应对未来更严格的IMO III规定。”
站在船主的角度上，Höglund 表示，“多年来，我们一直信赖MaK船用发动机的性能和可靠性。同时我们非常感谢Pon Power、我们本地的Cat® 和MaK代理商的卓越服务。 在为我们的最新的船选择MaK LEE技术时，我们深信，这将为我们宏伟的环境目标提供理想的支持，同时维持MaK产品久经验证的耐用性。 在六个月约2,500小时的无限制操作后，我们对结果非常满意。”
在接下来的几个月中，我们将向客户交付更多的MaK低排放发动机。 其中有两台型号分别为3x 12 M 43 C和3x 16 M 43 C的发动机将用于正在法国 Aker 船坞建造的挪威邮轮船队的“F3”新船。这些发动机将具备客户指定的额定功率每缸950 kW，符合“DNV 清洁设计”认证并达到176 g/kWh 的燃油消耗－实际上比M 43 C每缸1,000 kW 的IMO I额定值更低。
到2010年，所有MaK M 20 C、M 25 C、M 32 C 和M 43 C船用发动机中大约半数将采用LEE设计。最后，一旦IMO II排放标准生效，Caterpillar Motoren位于基尔、罗斯托克或R. 工厂制造的每台中速船用发动机都将成为领先的MaK 低排放发动机。
