CN101837828A

CN101837828A - 用于控制船只驱动设备的方法及装置

Info

Publication number: CN101837828A
Application number: CN201010135797A
Authority: CN
Inventors: A·柯恩
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions Ltd.
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: US9290254B2; CN101837828B; US20100235023A1; DE102009012813A1

Abstract

本发明提出用于控制船只驱动设备(1)的方法，在该方法的第一运行模式中，指令发射机(2)在感测区域、前向位置区域或后向位置区域中的位置被设备调节器(3)解释为期望的功率和期望的行驶方向并且被设定为船只驱动设备(1)的额定值。本发明的特征在于，在第二运行模式中，指令发射机(2)在感测区域内的位置被设备调节器(3)作为船只驱动设备(1)的额定值而消隐，在第二运行模式中，指令发射机(2)在前向位置区域或后向位置区域中的位置被设定为船只驱动设备(1)的额定值，并且无论在第一运行模式(MOD1)中还是在第二运行模式(MOD2)中，当船只控制者松开时，在感测区域中偏摆的指令发射机(2)都自动复位到中间位置。

Description

用于控制船只驱动设备的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于控制船只驱动设备的方法及一种相应匹配的装置。

背景技术

船只驱动设备的机械部件通常包括内燃机、传动装置及定距螺旋桨或可调距螺旋桨或者水喷射器形式的驱动装置。船只控制者利用指令发射机(Kommandogeber)，通过使得指令发射机从中间位置(Neutralposition)例如沿向前-行驶方向偏摆相应的角度，来设定行驶方向和期望的功率。由设备调节器识别出偏摆方向(在此处为向前)和偏摆角度，其中偏摆角度被解释为期望的功率。随后，设备调节器然后将偏摆方向和期望的功率作为相应的额定值输出至电子马达控制设备和电子传动控制设备。由于设备调节器已将指令发射机的很小的偏摆设定为额定值，并且被船只驱动设备转变成相应的推力，在拥挤的港口中巡航在实践中十分重要。在具有两台内燃机的双驱动设备中，更为严重的是，两个指令发射机会并非所愿地位于不同的位置，并由此产生不同的推力。

DE 10 2005 001 552 A1公开了一种具有慢速行驶模式和快速行驶模式的指令发射机。当指令发射机位于前向转换位置与后向转换位置之间的区域中时，激活慢速行驶模式。在上述区域之外，激活快速行驶模式。前向转换位置和后向转换位置由机械式的掣子功能来限定。如果该指令发射机从中间位置例如沿向前-行驶方向偏摆，则在离开中间位置时设定相应的驱动装置转速。如果船只控制者只想短暂地需要驱动功率，则他必须在第一步骤中手动地使得指令发射机例如沿向前-行驶方向偏摆，在第二步骤回摆至中间位置，并且在有些情况下在第三步骤和第四步骤中针对于向后-行驶方向以相似的方式对指令发射机进行操作。这在船只靠岸和离岸时十分重要，使得指令发射机和上述方法对于所有的行驶状况还不是最优的。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种改进的方法及一种改进的指令发射机。

为了实现此目的，提供一种用于控制船只驱动设备的方法，在该方法的第一种运行模式中，指令发射机在感测区域(Tastbereich)、前向位置区域或后向位置区域中的位置被设备调节器解释为期望的功率以及期望的行驶方向，并且设定为船只驱动设备的额定值，在该方法的第二种运行模式中，指令发射机在感测区域内的位置被设备调节器作为船只驱动设备的额定值而消隐。消隐的额定值使得内燃机保持空转转速，并且使得传动装置保持在中间位置。相反，如果在第二种运行模式中识别到指令发射机的处于前向位置区域或后向位置区域中的位置，则通过设备调节器设定船只驱动设备的相应的额定值。补充地规定，无论在第一种运行模式中还是在第二种运行模式中，当船只控制者松开时，在感测区域中偏摆的指令发射机都以操纵杆的方式自动复位到中间位置。自动复位的优点在于，可使得指令发射机的起始位置变得明确，也就是说，在感测区域中松开的指令发射机不会保持在不确定的位置。

由船只控制者手动地例如通过按键(Taste)进行第一种运行模式或第二种运行模式的设定。为此，在第一方案中需考虑船只速度。如果船只速度大于/等于界限值，则设定第一种运行模式。如果船只速度相反地小于界限值，处于港口时即为此种情况，则设定第二种运行模式。在第二方案中，代替船只速度，通过GPS系统读取当前的船只位置，并在港口中设定第二种运行模式。在具有多个操控台的船只驱动设备中，对应于已被操控的指令发射机的位置跟踪(nachführen)未被操控的指令发射机。

用于执行根据本发明的方法的改良的指令发射机或改良的指令发射机单元具有感测区域，该感测区域通过向前-行驶方向上的机械掣子以及向后-行驶方向上的机械掣子确定，并且在感测区域中呈v形滑槽状，用于使得松开的指令发射机机械地复位。作为备选方案，在指令发射机上设置有电子驱动单元，例如电动机。通过所述电动机模仿向前-行驶方向上的机械掣子以及向后-行驶方向上的机械掣子，感测区域中的指令发射机在松开时复位至中间位置。

本发明的优点在于，将指令发射机及键控器(Tastgeber)例如操纵杆的功能结合在一个单元内。除了相应的空间及成本优点之外，对于船只控制者而言还可简化操作。船只控制者通过掣子得到触觉反馈，这在人体工程学方面具有有利的优点。

附图说明

附图中示出了优选的实施例。其中：

图1为船只驱动设备的系统图；

图2示出指令发射机单元的滑槽(Kulisse)；

图3A为额定值曲线图(第一种运行模式)；

图3B为额定值曲线图(第二种运行模式)；

图4为主程序流程图；

图5为子程序流程图；以及

图6为子程序流程图。

具体实施方式

图1为船只驱动设备1的系统图。机械组件是：指令发射机单元17，其具有用于由船只控制者设定行驶方向和期望功率的指令发射机2；内燃机4；传动装置5以及定距螺旋桨(FPP)或可调距螺旋桨(CPP)形式的驱动装置6。电子组件是：电子马达控制设备(ECU)7、电子传动控制设备(GS)8以及设备调节器3。指令发射机单元17、电子马达控制设备7、电子传动控制设备8以及设备调节器3连接在数据总线9例如CAN总线上。电子马达控制设备7、电子传动控制设备8以及设备调节器3如图中以双箭头所示在数据总线9上既是接收方又是发送方。相反地，指令发射机单元17仅是发送方。在具有多个并联的操控台(Fahrstand)的船只驱动设备中，其它的指令发射机单元同样连接在数据总线系统9上。

电子马达控制设备7根据输入参数通过输出参数控制内燃机4的工况。电子马达控制设备7的输入参数是：专属于马达的特征参数、线路信号10以及专属于设备的特征参数。在具有共轨系统的内燃机中，专属于马达的特征参数例如为轨压力和马达转速。专属于设备的特征参数例如为由设备调节器3置于数据总线9上的额定值。电子马达控制设备7的输出参数即线路信号11是用于控制内燃机的调节信号，例如用于控制吸气节流的PWM信号和喷射器的控制信号(喷射开始/喷射结束)。电子传动控制设备8根据输入参数通过输出参数确定传动装置5的状态。输入参数是：专属于传动装置的特征参数、线路信号12以及必要时被置于数据总线9上的专属于设备的特征参数。专属于传动装置的特征参数例如是离合器的开关状态和油温。专属于设备的特征参数例如是行驶方向，即向前或向后。电子传动控制设备8的输出参数即线路信号13是用于控制传动装置5的调节信号，例如用于激活促动器的信号，离合器通过所述调节信号被接通用于向前行驶。设备调节器3是船只控制者与船只驱动设备1之间的接口。用虚线表示线路信号14，当使用可调距螺旋桨(CPP)时使用线路信号14。设备调节器3可以通过线路信号14读取可调距螺旋桨的实际参数，并通过调节参数控制可调距螺旋桨。

在第一种运行模式中，在感测区域(Tastbereich)、前向位置区域或后向位置区域内的指令发射机2的位置被设备调节器3解释为期望的功率和期望的行驶方向，并且作为船只驱动设备的额定值被置于数据总线9上。随后，该额定值被电子马达控制设备7转换为用于控制内燃机的相应的调节参数。指令发射机2的偏摆方向同样被设备调节器3作为额定值置于数据总线9上，该额定值随后被电子传动控制设备8转换为用于控制传动装置5的相应的调节信号。现在，本发明规定，在第二种运行模式中，感测区域内的指令发射机2的位置被设备调节器3作为船只驱动设备1的额定值而消隐(ausblenden)。也就是说，将额定值设定为零。额定值为零使得，即使指令发射机偏离中间位置，内燃机仍保持空转转速，并且传动装置保持在中间位置。相反，如果在第二种运行模式中，指令发射机2偏摆到前向位置区域或后向位置区域中，则指令发射机2的位置被设备调节器3设定为船只驱动设备的额定值。补充地规定，在被船只控制者松开时，偏摆到感测区域中的指令发射机2无论在第一种运行模式中还是在第二种运行模式中，均自动地复位至中间位置。由此，指令发射机将现有技术的指令发射机的功能与操纵杆的功能集合在一个装置即指令发射机单元17中。可以通过指令发射机单元17上的按键手动地由船只控制者设定运行模式。备选地，可以根据船速自动设定运行模式。如果船速大于或等于界限值，则设定第一种运行模式。相反，如果船速小于界限值，则设定第二种运行模式。在另一备选方式中，通过GPS系统确定当前的船只位置，并且基于当前的船只位置设定第一种运行模式或者特别是在港口中设定第二种运行模式。

图2示出了指令发射机单元17的滑槽15。球体16在滑槽15上滚动，其中球体16与指令发射机2机械地作用连接。滑槽15具有三个明确的几何位置，即中间位置N、向前-行驶方向的机械掣子(Raste)RVW和向后-行驶方向的机械掣子RRW。用于向前-行驶方向的掣子RVW和用于向后-行驶方向的掣子RRW限定成感测区域TB。在感测区域TB中构造有v形的滑槽15。因此，指令发射机2在感测区域TB之外的位置要么位于前向位置区域PB(VW)中，要么位于后向位置区域PB(RW)中。滑槽15在前向位置区域PB(VW)和后向位置区域PB(RW)中水平延伸。感测区域TB中的v形滑槽15的第一作用在于，船只控制者在指令发射机从中间位置N偏摆离开时，通过增加的较大的调节力(Verstellkraft)得到触觉反馈。第二作用在于，当船只控制者松开指令发射机时，感测区域TB中的指令发射机2以操纵杆的方式自动复位至中间位置N。如果船只控制者使得指令发射机例如沿向前-行驶方向偏摆出感测区域TB，则船只控制者通过机械掣子(在此处为用于向前-行驶方向的掣子RVW)得到触觉反馈。不言而喻，滑槽15也能够通过电驱动单元(电动机)模仿球体16，这产生同样的触觉效果和同样的复位功能。

现在参照图3A和图3B进一步对图2进行说明，图3A和图3B示出了在第一种运行模式MOD1中(图3A)和在第二种运行模式MOD2中(图3B)额定值SL关于指令发射机2的位置POS的变化曲线。在图3A和图3B中，用实线表示具有定距螺旋桨FPP的驱动设备的额定值SL，用虚线表示具有可调距螺旋桨CPP的驱动设备的额定值。

如果设定第一种运行模式MOD1并且使用可调距螺旋桨CPP(虚线)，则指令发射机从中间位置N沿向前-行驶方向的偏摆被转换成直线增加的额定值SL即直线区段18。对于向后-行驶方向，上述情况对应于直线区段19。如果使用定距螺旋桨FPP，则在到达用于向前-行驶方向的掣子RVW或用于向后-行驶方向的掣子RRW时，才设定额定值SL1。如果指令发射机2偏摆越过掣子，则额定值SL从位置VW1或位置RW1开始直线增加。如果设定第二种运行模式MOD2，则与使用可调距螺旋桨CPP还是使用定距螺旋桨FPP无关地，在感测区域TB内无法给出额定值SL。换句话说：指令发射机2在感测区域TB内的位置被设备调节器作为船只驱动设备的额定值SL而消隐，即额定值为零。相反，指令发射机2在感测区域TB之外的位置数值被转换为相应的额定值SL。

图4示出了作为部分主程序的程序流程图。在步骤S1询问运行模式MOD。在第一实施方式中，由船只控制者通过在指令发射机2上的按键手动地设定运行方式。在第二实施方式中，如果船速大于或等于界限值，则设定第一种运行模式MOD1。如果船速小于界限值，则设定第二种运行模式MOD2。在第三实施方式中，通过GPS系统确定当前的船只位置，并且基于当前的船只位置设定第一种运行模式MOD1或第二种运行模式MOD2。通常地，当船只控制者必须在港口中巡航时，则始终设定第二种运行模式MOD2。如果设定第一种运行模式MOD1，则程序块执行步骤S2和可能的步骤S3。如果设定第二种运行模式MOD2，则程序块执行步骤S4和可能的步骤S5。如果在步骤S1中确定了设定第一种运行模式MOD1，则在步骤S2中检查指令发射机是否位于中间位置N。如果确实位于中间位置N，即S2：是，则回溯至点A，并且程序在步骤S1处重新继续执行。如果在步骤S2确定指令发射机并非位于中间位置N，即S2：否，则在步骤S3中转至子程序UP1，将参照图5对该子程序UP1进行说明。在子程序UP1执行完之后，在步骤S6中流程继续进行。在步骤S6中检查是否存在结束判据。在船只驱动设备或操控台被去激活时，就存在结束判据。如果在步骤S6中未发现结束判据(Endekriterium)，即S6：否，则程序流程转至点A。如果存在结束判据，即S6：是，则图4的主程序结束。

如果在步骤S1识别出设定了第二种运行模式MOD2，则在步骤S4中检查指令发射机是否位于中间位置N。如果确实位于中间位置N，即S4：是，则转至点A。如果指令发射机并非位于中间位置N，即S4：否，则在步骤S5中转至子程序UP2，将参照图6对该子程序UP2进行说明。在子程序UP2执行完之后，返回图4的主程序，并且在步骤S6中流程继续进行。

图5示出了子程序UP1，当设定第一种运行模式MOD1且指令发射机并非位于中间位置N时，转至该子程序UP1。在步骤S1中检查指令发射机(KG)是否位于感测区域TB中。如果确实位于感测区域TB中，则程序块执行步骤S2至步骤S5。否则，程序块执行步骤S6和步骤S7。如果在步骤S1确定指令发射机位于感测区域TB中，即S1：是，则在步骤S2中根据指令发射机的位置POS(图3A)设定额定值SL。在步骤S3中检查船只控制者是否已松开指令发射机。如果是并非松开指令发射机的情况，即S3：否，则回溯至图4的主程序HP。如果相反地松开了指令发射机，即S3：是，则指令发射机在步骤S5中复位至中间位置N。随后返回图4的主程序HP。如果在步骤S1确定指令发射机(KG)并非位于感测区域TB中，即S1：否，则在步骤S6中将指令发射机的位置设定为恒定，并且在步骤S7中根据指令发射机的位置POS确定额定值SL。随后返回图4的主程序HP。

图6示出了子程序UP2，当设定第二种运行模式MOD2且指令发射机并非位于中间位置N时，转至该子程序UP2。当船只控制者必须在港口中巡航时，始终设定第二种运行模式MOD2。在步骤S1中检查指令发射机(KG)是否位于感测区域TB中。如果确实位于感测区域TB中，则程序块执行步骤S2至步骤S5。否则，程序块执行步骤S6和步骤S7。如果在步骤S1中确定指令发射机位于感测区域TB中，即S1：是，则在步骤S2中将额定值SL设定为零。在步骤S3中检查船只控制者是否已松开指令发射机。如果是并非松开指令发射机的情况，即S3：否，则回溯至图4的主程序HP。如果相反地松开了指令发射机，即S3：是，则指令发射机在步骤S5中复位至中间位置N。随后返回图4的主程序HP。如果在步骤S1中确定，指令发射机(KG)并非位于感测区域TB中，即S1：否，则在步骤S6中将指令发射机的位置设定为恒定，并且在步骤S7中根据指令发射机的位置POS确定额定值SL，见图3B。随后返回图4的主程序HP。

附图标记列表

1 船只驱动设备

2 指令发射机

3 设备调节器

4 内燃机

5 传动装置

6 驱动装置

7 电子马达控制设备(ECU)

8 电子传动控制设备(GS)

9 数据总线

10 线路信号

11 线路信号

12 线路信号

13 线路信号

14 线路信号

15 滑槽

16 球体

17 指令发射机单元

18 直线区段

19 直线区段

Claims

1.一种用于控制船只驱动设备(1)的方法，其中，在第一种运行模式(MOD1)中，指令发射机(2)在感测区域(TB)、前向位置区域(PB(VW))或后向位置区域(PB(RW))中的位置被设备调节器(3)解释为期望的功率以及期望的行驶方向，并且被设定为所述船只驱动设备(1)的额定值(SL)，其特征在于，在第二种运行模式(MOD2)中，所述指令发射机(2)在所述感测区域(TB)内的位置被所述设备调节器(3)作为所述船只驱动设备(1)的额定值(SL)而消隐(SL＝0)，在第二种运行模式(MOD2)中，所述指令发射机(2)在前向位置区域(PB(VW))或后向位置区域(PB(RW))中的位置被设定为所述船只驱动设备(1)的额定值(SL)，并且无论在所述第一种运行模式(MOD1)中还是在所述第二种运行模式(MOD2)中，当船只控制者松开时，在所述感测区域(TB)中偏摆的所述指令发射机(2)都自动地复位到中间位置(N)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由船只控制者手动地设定所述第一种运行模式(MOD1)或所述第二种运行模式(MOD2)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当船只速度(v)大于或等于界限值(GW)(v≥GW)时，设定所述第一种运行模式(MOD1)，或者当船只速度(v)小于界限值(GW)(v＜GW)时，设定所述第二种运行模式(MOD2)。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过GPS系统来确定当前的船只位置，并且基于当前的船只位置设定所述第一种运行模式(MOD1)或者特别是在港口中设定所述第二种运行模式(MOD2)。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在具有多个操控台的船只驱动设备(1)中，对应于已被操控的指令发射机的位置跟踪未被操控的指令发射机。

6.用于执行如权利要求1所述的方法的装置，其特征在于，感测区域(TB)通过向前-行驶方向上的机械掣子(RVW)以及向后-行驶方向上的机械掣子(RRW)被确定，并且指令发射机单元(17)在所述感测区域(TB)中呈v形滑槽状，用于使得指令发射机(2)复位。

7.用于执行如权利要求1所述的方法的装置，其特征在于，在指令发射机(2)上设置有电子驱动单元，通过所述电子驱动单元模仿向前-行驶方向上的机械掣子以及向后-行驶方向上的机械掣子，通过所述电子驱动单元使得所述感测区域(TB)中的指令发射机(2)在松开时复位至中间位置(N)。