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废气排放与控制
近年来船用发动机设计师不得不解决更严格地控制有害废气排放实行区域的挑战，以及应对国家和国际机构对大气污染的关注。
船舶柴油机废气排放主要包括氮气，氧气，二氧化碳和水蒸气，少量的一氧化碳，硫氧化物和氮氧化物，部分反应和未燃烧的碳氢化合物和颗粒物
氮氧化物(NOx)——在高温燃烧缸体生成的热氮气和氧气被特别关注,是因为他们被认为是致癌,导致光化学烟雾形成的城市和酸雨(因此造成多余的土壤的酸化)的主要原因。内燃机产生的主要是氮氧化物，但其作为排气气体而排出时低于10％氧化为二氧化氮。
来源于燃料中的氧化硫会产生令人不愉快的气味刺激粘液膜，并且是酸雨的主要来源之一（与水反应形成亚硫酸）。酸沉积是一个跨国界污染问题:一旦发出,Sox可以在大气中数百英里之前存入湖泊和溪流,减少他们的碱度。硫沉积中硫酸盐含量也会导致增加土壤,培育形成不溶性铝磷酸盐造成磷缺乏症。地下水酸化已经出现在欧洲的许多地区,这可能会导致饮用水供应系统的腐蚀，造成溶解金属给人类健康带来危害。森林土壤的污染也有可能高于正常水平的有毒金属, 损坏历史建筑和名胜古迹。
碳氢化合物(HC)——来源于不完全燃烧的燃料和润滑油，蒸发产生刺激性气味,部分致癌,烟雾形成和刺激mucusmembrane(然而排放通常比现代柴油机更低)。
一氧化碳(CO)——产生于因当地缺乏空气造成的不完全燃烧和二氧化碳的分离——在高浓度的情况下是剧毒。
可吸入颗粒物(PM)是一个复杂的无机和有机化合物的混合物产生的不完全燃烧,混合物包括：部分未燃的润滑油,热分裂HC的燃料和润滑油,火山灰的燃料和润滑油,硫酸盐和水。超过一半的总颗粒物是烟尘（无机碳颗粒），其明显的证据是烟。煤烟颗粒(未燃的元素碳)本身并不是有毒但他们可以引起水碳氢化合物的积累,其中一些被认为是致癌物质。颗粒组成不超过周围的发动机排气0.003％。
有害气体排放量的0.25％-0.4％的排气量，取决于燃料的低热值的硫的量，和发动机的类型，速度以及效率。由MAN B&W柴油提供一些想法的实际产生的污染物，其中引用了一个18 V 48 / 60中速发动机，形成满负荷运行在典型重质燃料油的硫含量， NOx形式优化了4个百分点。总共大约460公斤的有害化合物每小时排放约136吨的废气，所形成的废气污染物的0.35%,氮氧化物占0.17%,二氧化硫占0.15%,碳水化合物占0.02%,一氧化碳和烟尘/灰占0.003% 和0.007%。
二氧化碳:从这台发动机排放的废气约6%是二氧化碳。虽然二氧化碳本身无毒,但它会导致温室效应(全球变暖),从而改变地球的大气层。气是所有化石燃料燃烧的必然产物, 但排放的柴油发动机由于其热效率是所有热机最低。较低的燃料消耗相当于减少二氧化碳排放生产数量是直接与燃料的体积成正比,因此引擎或工厂的效率。作为一个粗略的向导,1吨柴油燃料的燃烧会产生大约三吨二氧化碳。
国际对二氧化碳影响大气的关注刺激抑制二氧化碳排放计划的产生,海洋产业必须为未来的立法做好准备。(其他运输方式的转换——空运,公路和铁路以及水运，由于使用效率较高的柴油发动机，其整体所产生的温室气体的排放量将大幅降低。)
通过提高效率改进现有的高水平现代柴油发动机的视野是狭隘的，必须另辟新径:操作发动机在节能服务;使用石油或天然气船；用柴油机油代替低硫重油;采用柴油电力推进(引擎可以连续运行在最高效率),或利用柴油联合循环结合汽轮机。蒸汽喷射的柴油发动机也大有可为。
与陆上动力装置相比，燃烧燃料的航运具有极高的硫含量(4.5%甚至更多), 在海上和港口地区，很大程度上加大了全球硫氧化物排放的总量。硫污染的研究显示,在1990年欧洲船舶排放SOx大约占全球总量的4%。2001年温室气体排放约占总数的12%左右, 2010年可能将会上升到高达18%。
柴油机排放的废气SOx——主要包括二氧化硫和少量的硫三氧化的硫量——是不能控制的燃料硫化和燃烧过程。如果燃料包含3%的硫 , 每吨的燃料燃烧生成SOx的体积大约是64公斤;如果使用燃料硫含量为1%每吨燃料燃烧排放的SOx达到21公斤左右。
化学和洗涤/洗涤法脱硫过程可以从废气中除去SOx但是较为复杂, 舰载应用笨重又昂贵，增加整体维护成本。最经济和最简单的方法是燃烧低硫含量的掩体。(如果选择性催化还原系统安装实现氮氧化物排放水平最低,参见后面的一节,则低硫燃料决定如何避免过早污染系统的催化剂包。)
全球重油硫含量超过4.5%和4.5%的燃料硫限制在某些指定的硫排放控制区域(seca)——比如国际海事组织(IMO) 正在寻求减少海上和港口SOx污染的波罗的海、北海和英吉利海峡。欧盟战略控制空气污染要求所有船只在欧盟港口燃烧燃料最大硫含量为0.2%,这将迫使船只专为这一目的携带低硫燃料的单一燃料。(见燃料和润滑油一章。)

控制氮氧化物的排放

全球氮氧化物排放控制方法详见国际海事组织的附件六公约73/78 (规定船舶防止空气污染),约在1997年外交会议上被采用。据报道船舶船用柴油机燃烧石油和燃油占当时全球NOx排放的7%左右,全球约4%的二氧化硫排放和全球二氧化碳排放量的2%。
附件六将于12个月后起在不少于15个州生效,共同组成高于世界商船总吨位50%的标准。在2000年1月1日建造船舶(龙骨铺设日期)仍然需要遵守。附件规定安装在新船输出功率大于130千瓦的引擎，从那时起和现有的船只引擎在经历巨变。
发动机必须满足国际海事组织设定的氮氧化物排放限制曲线，这是与发动机转速有关。为了显示合规,发动机必须根据氮氧化物技术认证代码和交付一个EIAPP(引擎国际空气污染预防)合规的来信。认证过程包括氮氧化物测量发动机类型,冲压的组件影响氮氧化物的形成和技术文件的交付与引擎。
国际海事组织当前允许氮氧化物排放的最高水平取决于发动机的速度类别和范围从17克/千瓦时的引擎速度< 130 /分钟到引擎速度> 9.84克/千瓦时2000转速/分钟(图3.3)。加州空气资源委员会和其他地方政府制定更加严格的限制氮氧化物的排放政策;瑞典也引入了一个系统分化的港口和航道费使附带NOx排放支付更高的费用高于更环保相似规模的吨位。
在国际海事组织严格的控制计划下,对于关心的是确保环境可接受性的引擎设计者来说，减少氮氧化物的排放仍然是一个优先级的问题，近年来，发动机燃油经济性和可靠性取得了令人瞩目的成果。(热效率的进步,具有讽刺意味的是,直接导致了氮氧化物排放上升。) 已取得相当大的进展 (图3.4)。
影响氮氧化物形成的主导因素是温度和氧气浓度: 在高温缸内，温度越高，停留时间越长,产生的热氧化氮量将会越多。延长燃烧时间间隔意味着低速二冲程发动机因此产生的氮氧化物排放量高于中、高速四冲程发动机的等效输出。除了替代燃料的使用,如甲醇、两种主要的方法可以追求降低NOx排放水平:
初级(发动机)措施旨在减少在燃烧过程中通过优化发动机参数(气门正时、燃油喷射和涡轮增压) 形成的氮氧化物排放。排放水平可以减少30％ – 60％。
De-NOx技术方案如图3.5所示
主要的氮氧化物减排措施可以分类如下
>水补充:通过直接注入汽缸或乳化燃料。
>改变燃油喷射: 推迟注射喷油率调制并优化NOx燃油喷射模式。
燃烧空气处理：米勒增压；涡轮冷却；进气加湿；废气再循环；和选择性非催化还原。（米勒增压和涡轮冷却覆盖增压章。）
>引擎的变化过程:压缩比和进气压力。
这些措施的基本目标是降低气缸的最高温度，因为这结果固有的降低氮氧化物的排放。
新一代的中速发动机有着较长的中风,更高的压缩比和增加处理氮氧化物排放点火压力的挑战(图3.6)。低NOx燃烧系统利用瓦锡兰在中速发动机项目,例如,基于压缩比的优化组合,注入时机和注射速率。发动机参数影响燃烧过程的操作以确保汽缸压力通过增加更高的压缩比。燃油喷射设备后期的优化注入比其它注射周期短。据说氮氧化物高达50%的削减不影响热效率, 一个实现氮氧化物5 - 8克/千瓦时的速度比15克/千瓦时的典型的传统引擎几乎对燃料的消耗没有影响。
低NOx燃烧是基于:
Ó更高温度的燃烧空气的注入,大大降低了点火延迟。
Ó后期开始喷射, 最佳喷射点的燃烧周期越短效率越高。
Ó改善燃油雾化和燃烧空间的匹配与促进空气和燃料的混合燃料的喷雾。
一些瓦锡兰瓦萨号32引擎为了满足美国地区权威的严格的氮氧化物控制，配备了“加州按钮”。 当船进入加州的水域时，在引擎运行时行星齿轮装置允许必要的小型注射时间暂时延迟。

水上技术

液体乳剂通过喷油器注入使氮氧化物排量显著减少。受到发动机型号的影响，通常1%的水可以减少1%的氮氧化物排放量。水也可以通过单独的喷嘴或相同燃料喷嘴分层隔离注入到燃烧室。
直接注水(DWI)通过水蒸发时从燃烧过程中添加质量和带走热量有效地减少了氮氧化物。瓦锡兰在第一次调查扩张中风时将氨注入汽缸的优点后，研制出DWI的中速发动机。发现在压缩冲程将水注入燃烧室可以获得同样程度的氮氧化物还原为氨。
瓦锡兰中速发动机与DWI系统功能组合喷射阀和喷嘴注入水和燃油缸(图3.7)。喷嘴有两个独立的针分别控制,因此两种模式(关水/开水)都不会影响发动机的运行。发动机在任何负载下都可以转换到无水的运作模式,在报警情况下自动瞬时转移。注水发生在燃油喷射之前,导致燃烧空间冷却,因此降低氮氧化物生成;注水前停止燃油注入汽缸,所以点火和燃烧过程不干扰。
清洁的水通过共轨系统在压力210 – 400帕(取决于发动机类型)被供给气缸,压力来自于高压泵的泵浦模块;为了确保有充足稳定的水流到高压泵，低压泵也必不可少。水进低压泵前要过滤除去固体颗粒,为了减轻装置。水泵和过滤器安装在内置模块。
流量保险丝作为安全装置安装在汽缸内, 如果水针卡住，则关闭水流入气缸; 若有过度水流或水泄漏则立即关水。水喷射定时和持续时间是由电子控制单元控制，并接收来自发动机的输出输入；定时和持续时间可以便利地通过不同应用的键盘优化。便于改造中的应用，对设备的空间要求最小。
0.4–0.7:1比例的水和燃料是典型的注入燃料，降低NOx排放量的50％–60％对发动机输出功率和部件百利而无一害。柴油机油运行时氮氧化物排放量通常是4–6克/千瓦时，重燃料油燃烧时是5–7克/千瓦时。降低NOx排放是最有效的40％的负荷和较高的发动机标称输出。
上述DWI系统的许多应用程序对不同的船舶类型瓦锡兰32和46引擎驱动都有好处。一些W46 EnviroEngines”(参见后面的一节)电控共轨燃油喷射与DWI结合，然后通过专用阀水分别从气缸盖的一侧将水喷入燃烧室。
三菱重工开发的分层燃料注水（sfwi）使用一个普通阀注入塞的燃料/水/燃油依次进入燃烧室系统。该系统在工作稳定的状态下，在船上用三菱UEC 52 / 105D低速发动机为动力的广泛试验表明：NOx排放减少与注入的水量成比例。

增压空气加湿

将水引入到燃烧带的另一种方法是通过加湿扫气:温水从进气口注入和蒸发,从而增加绝对湿度。一个早期的缺点是，空气中的水分过多会对气缸情况有害，但缸套的耐磨环的引入（见本章中高速发动机简介）允许更高的湿度被接受。
瓦锡兰和诺基亚Marioff公司之间在燃烧的空气饱和系统（CASS）方面进行合作，特别在雾喷嘴引入水直接进入空气流中的非常小的液滴形成的涡轮增压器。在一个200∞C和75 m/s风速环境下，只有几微米大小的液滴蒸发得很快。进一步蒸发的热量由空气冷却器提供（但现在行动作为加热器），导致每千克燃烧空气湿度约60克。据Wärtsilä报道，实验证明用一定量的水可以保证小于3克/千瓦时的排放水平（假设初始值为10–15克/千瓦时）。
MAN B&W柴油机通过增加水蒸气与增压空气的湿度来实现氮氧化物排放的减少。这个过程是基于德国公司开发的潮湿空气压缩机(HAM)系统，例如Euroform(图3.8)。来自涡轮增压器被压缩的热空气通过一个单元,使潮湿空气冷却和蒸发水,蒸馏过程使海水的使用比淡水更容易实现。入风的相对湿度保持在99%不变, 利用发动机的废热，生产的氮氧化物还原的最大电位在70%左右。
一个SEMT-Pielstick 3 pc2.6配备了HAM原型系统中的速发动机的测试结果显示，氮氧化物从13.5克/千瓦时减少到13.5克/千瓦时。对燃油消耗率没有明显影响,没有显著增加一氧化碳和碳氢化合物的排放,也没有烟恶化。这些结果在随后的没有水的润滑油,无腐蚀和更清洁的航海装置发动机内部重演，在改造项目中,HAM系统取代了原来的中间冷却器。

废气再循环装置

废气再循环（EGR）是一种改变进气降低NOx排放的方法，广泛应用在汽车上的应用方法。一些废气的冷却和再循环到扫气之前清理干净。对NOx生成的影响部分是由于减少了燃烧区内的氧浓度，部分原因是由于水和废气中的二氧化碳的含量。较高的摩尔热容的水和二氧化碳降低最高燃烧温度,反过来,限制氮氧化物的形成。
EGR技术是一种非常有效的降低NOx排放的方法（50％–60％）不影响发动机的功率输出，但被认为是发动机燃烧更实用地清洁燃料如低硫、低灰分燃料，以及酒精。引擎燃烧高硫燃料可能招致涡轮增压器,中间冷却器和扫气管道的腐蚀。
瓦锡兰承认EGR技术导致氮氧化物排放的减少，但同时其实际应用是有限的,因为它快速开始影响燃烧,导致油耗,颗粒,未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳增加。更糟糕的缺点是,即使一个微不足道的硫含量的燃料,冷却的废气导致硫酸产品的粘稠的液体,水和烟尘。这使得它很难以维持的冷却装置和功能，瓦锡兰说以上所有的困难，导致了对柴油机EGR技术应用的放弃。
低速发动机,特别是那些与电子控制排气气门正时,瓦锡兰表明，水冷剩余气体(WaCoReG)技术给减少氮氧化物提供了一个机会。在这个概念中的一部分废气在气缸内被留下，这在正常情况下会增加热负荷伪劣燃烧。这些缺点在很大程度上避免,然而,如果剩余气体由内部水喷雾冷却。当周围燃烧空间构成比较热，金属表面就不会有冷凝酸产品。

燃油喷嘴
燃油喷嘴类型和设计的不同会对氮氧化物的形成产生重大影响,燃油喷射的强度也会有影响。
现代发动机的平均有效压力增加评级需要增加整个燃料阀流动领域,反过来,会增加囊卷燃油喷嘴本身,气阻的风险更高。因此,更多的燃料可能会从囊体积进入燃烧室,导致烟雾的排放和燃烧的碳氢化合物以及增加燃烧室的存量。在一个设计标准的燃油喷嘴,相对大的囊体积对烟尘颗粒和碳氢化合物的形成具有负面影响。
所谓的“迷你”燃料阀囊MAN B&W柴油机引入了传统的锥形轴座以及燃油喷嘴内滑动。迷你囊叶在喷嘴孔的附近流动，类似于传统的燃料喷嘴的水流条件。但其大大减少囊体积只有15%左右，常规燃料阀对燃烧室和排气口管道的清洁度具有正面影响。这种阀门也减少NOx在燃烧中形成。
一种新的燃料阀式是MAN B&W随后推出的柴油标准其较大的低速发动机（图3.9）。
由MAN B&W随后开发并推出的一种新燃料阀基本上消除囊体积,作为较大低速发动机的柴油标准（图3.9）。这个滑板式燃油阀的主要优点是是降低NOx，CO，烟和未燃烧的碳氢化合物排放。据说通常汽缸产生积极影响。
12 k90mc集装箱船应用滑动燃料阀门引擎产生的烟与minisac装有阀的引擎相比减少40%(BSN10),而烃和碳氢化合物从较低的水平分别减少了33%和33%。NOx是下降了14%，而燃料消耗量基本保持不变，只在部分负荷时略有减少。

选择性催化还原

国际海事组织对NOx排放限制的主要方法一般，但用废气处理技术或发动机的改装组合决定区域控制的次要方法更为严格，这里的重点是选择性催化还原（SCR）系统，从船上的应用，水力发电站设备的开发，可以减少超过90%的氮氧化物排出。
在SCR系统中，废气和氨混合（最好以40%尿素水溶液形式）之前在温度290 C和450∞∞C之间经过了一层特殊的催化剂。下限主要取决于燃料的硫含量:在温度低于270∞C氨和SOX会做出反应,产物为硫酸铵。温度过高，催化剂会分解。
将NOx还原成气体，水和氮等无害废物；尾气中的碳氢化合物和烟尘部分也是通过SCR在反应器中氧化去除。
催化剂的特质之一是:低惯量,这意味着氨滑(催化剂数量下滑)极低,即使在瞬态操作;压降较低,升温时间短;和低污染的趋势下,确保性能随时间的劣化最小。
SCR系统催化转化率高度依赖于尿素用量剂量：剂量的增加会使转换产量随之增加。然而，过量的尿素导致氨从反应器的下游逃逸，这对过程和运行经济性是有害的。因此，在不同的负载条件下尿素剂量必须非常准确。设置点的剂量主要来自发动机的转速和负荷；此外，通过测量反应器剩余的NOx水平进行控制调整。氮氧化物测量数据用于调优化学计量氨/ NOx比率以及将氨滑维护在恒定水平。
这个过程的温度要求一般规定，低速二冲程发动机的SCR反应器安装在涡轮增压器之前；然而四冲程发动机后涡轮增压器的排气温度对催化过程来说已经足够。如果指定一个废气锅炉安装在SCR装置后。温度窗口则一直是影响催化剂发展的主因。
自1990年初以来，SCR技术令人印象深刻的de-Noxing效率已经在深海和沿海船舶设施被证明。为了满足朝鲜和加州之间严格的专用贸易环境法规，近95%的氮氧化物减排由散货船的船用SCR装置MAN B&W6s50mc低速发动机实现。注入排气管的氨量由远程计算机控制安排，引擎产生的氮氧化物的比例作为发动机负荷的依据(图3.10)。
通常,船舶在加州的正常贸易将绕过SCR反应器在海洋上航行的支柱, 通过控制氮氧化物排放的原始方法来遵守国际海事组织的法规。接近加州管制的水域,发动机要从重油燃料提升到符合加州空气资源委员会(油气)规则。当温度被提高到合适的水平，然后逐步通过废气SCR反应器, ,氨配量开始对几乎全部的氮氧化物控制起作用。
早期安装在中速船用引擎的SCR装置，在1992年被安装在一辆折短丹麦和瑞典之间的过境点的柴油-电力渡船上。在运行12000小时后，其最初的NOx还原率由96％提高到98％。
在包括快速车客渡船更严厉的法规和来自不同吨位和主副机寻求2克/千瓦时或低NOx排放水平的情况下，SCR系统服务数量如船主所预期的一样激增。造船和改造项目中的应用系统设计师的努力下，促进了对反应器空间需求的减少并提供紧凑的解决方案。反应器现在可以作为一种加倍高效消声器，单独安装在机舱或集成的四冲程和二冲程发动机的排气管。
西门子SCR系统的目的是减少不同废气污染物的排放，尤其是氮氧化物，碳氢化合物和烟尘以及达到消声效果。根据德国设计师，以下是可预期的表现：
Ó NOx减排——————90–99％
ÓHydrocarbon/CO减排————————80–90％
Ó煤烟减排——————30-40％
Ó噪音消减——————30-35分贝

2002年，随着15 - 20升/小时每兆瓦40%的尿素溶液消耗,系统每千瓦40 - 70美元的投资成本和3 - 4美元/千瓦时的操作成本。
系统设计的决定因素是排气温度和数量、组成以及所需的清洁气体的纯度水平。控制系统可以确保监督过程正确的最佳计量还原剂;一个特殊算法的引擎保证了全自动电源与发动机的NOx排放水平线正确的尿素水溶液的量。还原剂消耗量因此达到最小，排放减少到限制规定。发动机废气排放装置在不同负荷和导出值编程到控制系统来确保在不同载荷时测量正确的剂量。
二硝甲酚系统是基于一个完全陶瓷,微细孔蜂窝催化剂由二氧化钛和作为活性物质的五氧化二钒。蜂窝元素装进预制钢单独模块,可以快速地单独更换。转化器的设计根据应用不同的催化剂寿命，从10 000到40 000个小时，来适应特定的化学和物理条件给定的安装。该变换器的特点是具有高的催化活性，高选择性，高抗侵蚀和化学物质如硫，以及颗粒沉积和高的机械负荷和热负荷不敏感。
SCR系统设计师把研发更加紧凑，重量轻，无废物，延长寿命的催化剂作为目标，并降低运营和维护成本。催化剂本身以保持持续发展为主题来提高性能和寿命。
一个在苏尔寿公司研究的项目表明6 rta38低速发动机导致瓦锡兰SCR系统以下结论:
Ó 超过90%的氮氧化物削减可以实现商业化。
Ó 催化剂外壳(反应堆),包括绝缘的容积是2 - 5 cu.m.。每兆瓦的发动机功率,取决于催化剂的生成;外壳的大小或多或少独立于输入氮氧化物浓度。
Ó排气背压通过SCR设备增强15至25 mbar。
Ó该反应器可以被设计为一个可实现降低超过25分贝的噪声消声器。
Ó每兆瓦时需要30升浓度为40％的尿素溶液（相当于15公斤的尿素颗粒）。
Ó如果SCR装置只是作为暂时使用的燃烧器，引擎启动前加热催化剂是绝对必要;否则,催化剂将不可避免地成为堵塞的铵硫酸盐。
一种SCR示意图排列为一滚纸载体-苏尔寿7RTA52U二冲程发动机，如图3.11所示；SCR转换器是在涡轮增压器的涡轮机安装。
安装在苏尔寿公司7RTA52U滚装纸载体的二冲程发动机的SCR系统安装的示意图如图3.11所示,SCR转换器安装在涡轮增压器的涡轮。

微粒,油烟和烟雾

MAN B&W柴油说明柴油机的微粒生成是一个复杂的过程，取决于众多因素(如发动机类型、速度、引擎设置,操作模式,负荷、燃料甚至天气条件)。
颗粒组成包括所有固体和液体排气,在空气温度低于51.7∞C的自由环境，冷却后通过稀释废气过滤颗粒,收集在指定过滤器(稀释管取样)。所谓PM分数代表了广泛的混合物：部分燃烧或未燃烧的碳氢化合物；硫酸结合水；硫酸盐；粉煤灰；元素碳（煤烟）。
烟尘和灰烬只占总微粒的一部分。在高负载下,火山灰和烟尘微粒可能占比重不到20%,但在低负荷和空转这个比例会高得多。
假设燃烧重油硫含量为2%,现代的MAN B&W中速柴油机所有颗粒的最大连续功率质量比平均约为0.6克/千瓦时。降低颗粒值是可以实现的，然而，公司从一个浮动的驳船四18v48 / 60发动机引用了0.2克/千瓦时的PM值。
大部分的碳元素在柴油机的燃烧过程中形成，剩下的随着废气烟尘氧化离开燃烧空间，成为可见的黑烟从烟囱散发。烟的生成和使用燃料类型的水平有明显的关系；重质燃料油燃烧比清洁燃料的燃烧产生的颗粒（烟尘）体积更大，如船舶和海洋天然气油。而颗粒本身没有毒性， MAN B&W指出柴油的潜在危害，造成液态的碳氢化合物积聚被很多人批判。
在发动机的高负荷下,最先进的中速柴油机的燃烧可以模仿产生无形的烟雾。然而发动机负载较低,特别是在快速启动策略和负载变化,涡轮增压器提供给发动机的进气少于发动机完全燃烧的需要和 “抽烟”。
烟雾作为烟尘产品的明显表现对所有类型的船舶都是很不利的，尤其是客运轮渡和游轮。在敏感水域，如冰川地区和阿拉斯加的加拉帕戈斯群岛的海湾，船舶生产过量的可见烟尘（烟）甚至因此而被禁止巡航。实现零排放可能意味着在港口停留期间要关闭所有发动机和锅炉，接通地面供电系统。
MAN B&W柴油在长时间的缓慢蒸成功设计和实地的一揽子措施，在高增压中速发动机抑制烟尘的形成。
这些完整的方案（无烟）接近于零的低NOx排放烟尘引擎包括：
Ó 具有废气门的涡轮增压器优化部分负荷。
Ó 空气循环发动机负荷低于65％。
Ó增压空气预热(80 C∞)低于20%负载。
Ó小注入孔。
Ó喷嘴与短囊孔。
Ó辅助鼓风机运行负载在20%以下。
Ó燃油掺水乳化（15%–20%的水）。
Ó发动机负荷在80%以下，喷油推迟。
博世最大规模烟读数为0.3,以非常低的引擎(MAN B&W L / V 48/60IS)加载甚至空转, 在稳定的操作条件下，烟尘生产大幅降低并在整个工作范围内的保持一个看不见的水平。在空转和10%负荷下, 烟雾减排分别增加了7倍和5倍。
在柴油燃烧产生的烟尘量是由更高的因素降低比这些由于非线性相关性的烟雾排放和烟尘质量。
柴油燃烧产生的烟尘质量由这更重要的非线性相关性因素烟雾排放和烟尘质量来实现减排。
IS程序包的基础成为MAN B&W中速发动机的准；在极严格的要求下，指定的其它措施须满足煤烟和氮氧化物的排放量。程序包可用于新引擎和改造现有的引擎。
瓦锡兰解释说采用接近无烟的中速发动机的不同是，烟在大型柴油机可以形成两种不同的形式：如果燃油喷雾接触金属表面,没有足够的剩余的燃烧时间烧掉的形成的烟尘 (这是因此低负载的问题);而当比可以燃烧更多的燃料注入汽缸的空气量(这可以很容易地发生在负载变化与传统的注射系统)。
瓦锡兰断言,共轨燃油系统可以解决这两个问题，因为它可以保持独立于发动机负载的高喷射压力，从而在即使非常低的负载下确保良好的雾化。如果燃烧空间也被优化，将不会有烟低负荷的风险。过度喷射燃料的风险也可以由共轨系统所避免，因为其计算机提供的空气温度、压力和转速数据可以计算空气困在气缸的数量。基于实证的管理分析与规划系统,计算机可以决定可注入燃料的多少。共轨燃油喷射发动机比传统注射机的加载和响应更快并且无烟。(瓦锡兰的共轨系统中速发动机燃油喷射一章中详细说明)。
瓦锡兰的Enviro W46和W32中速发动机概念设计利用电子控制共轨燃油喷射系统实现“无烟”的性能(图3.12)。

这个程序包包括：

Ó凸轮轴驱动的高压泵。
Ó消除压力波的蓄电池。
Ó热箱外壳的所有最安全元素。
Ó发动机驱动控制油泵的简单的“黑色”开始。
Ó为了高效率吸力控制燃油流量。
Ó高可靠性的凸轮低负荷。
系统提供了选择燃油喷射压力和时间的自由，完全独立于发动机负荷,而允许计算机控制的几个关键参数需要考虑每个喷射和燃烧负载条件的优化。在所有发动机负载和速度的能力（即使在最低水平的启动和瞬态负载变化期间），保持喷油压力足够高,有助于不可见的烟雾排放的清洁燃烧。福尔16v46 enviro引擎被指定为丘纳德女王玛丽2 codagelectric推进装置的柴油元。
瓦锡兰笔记表明，微粒排放量显著降低的范围是有限的，改善燃烧从废气中除去颗粒的方法范围有限。致密陶瓷过滤器可以成功的用于一些小型发动机，但似乎不适合操作重燃油引擎,因为他们会被金属物质堵塞。滤袋的使用有一定的效率,但对于大多数应用程序来说太笨重,因此是行不通的。静电除尘器对去除颗粒物很有效，但他们也非常庞大和昂贵。
传统的除尘器已被证明是相当低效的，因为废气和水之间的接触面有限。由瓦锡兰报道的有前景的结果,然而,对于一个基于超细水滴的洗涤器，高雾喷嘴产生的气体和液体之间有更大的表面积。

摘要总结

总结了瓦锡兰建议的减少有害废气排放的各种选项:
第一个选择是调整引擎的修改，与1990标准的发动机相比，可以实现高达39 %的NOx的减排
最合适的解决方案;试验台的技术证明了其降低排放的能力，与今天的引擎标准相比，减少约60％的排放水平。
废气后的选择性催化还原(SCR)在降低90%或更多的NOx，被证明是一个有效的解决方案,尽管使用高硫燃油有特殊困难。
排放要求较低的硫氧化物(SOx)是利用具有降低硫含量的燃料油。虽然通过排气后处理技术减少SOX是可行的，运输是硫化过程不可避免地要处理的问题, 将不会接受。
如果有必要, 将一氧化碳和碳氢化合物以及氧化催化剂安置在一个SCR反应器可以实现减排。
发动机在重油条件下运行,颗粒的减少构成了挑战。技术解决方案是可行的(例如,静电除尘器),但需求空间及代价较大。，然而，通过一个馏分燃料油的开关，微粒排放可以减少50％ - 90％。