CN114207262A - 用于控制船的推进功率输出的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于控制施加于船的螺旋桨轴（6）的推进功率输出的方法和系统（10）。如果推进功率源（4）的推进功率的当前值等于或低于功率下限值，和/或如果操作参数的当前值达到第一参数极限值/参数下限值，则控制单元（16）被配置成：增加推进功率源（4）的内燃机（14）的功率输出。因此，避免了发动机（14）在功率下限以下的操作。

Description

用于控制船的推进功率输出的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的方法，以及一种用于控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的系统。本发明还涉及一种计算机程序和一种包括指令的计算机可读存储介质，该指令当由计算机执行时使计算机执行控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的方法。
背景技术
船包括推进功率源，该通过螺旋桨轴与螺旋桨连接。以这种方式，推进功率源被布置成推进船。
推进功率源包括至少一个内燃机ICE。这样的船是例如用于商业交通中的大型船，例如油轮、滚装船（RORO vessel）、客渡船或沿海船只，仅举几例。
船的推进由其船桥控制。在那里，人员可访问用于控制船的支持信息。该信息例如可通过地图、仪器和船内部通信设备中的一种或多种提供。船桥上还设有用于控制船的速度和航线的控制设备。
WO2019/011779公开了一种用于控制船的推进的用户板和控制单元，该船包括发动机和可控螺距螺旋桨。扭矩和发动机速度被调整为对应于输出设定点值。该调整使得所述船在具有如下所述发动机的发动机速度和所述可控螺距螺旋桨的螺旋桨螺距的操作状况下操作，即使得所述船的燃料消耗被带入和/或保持在期望的燃料消耗范围内。该输出设定点值可使用该用户板来设定。
发明内容
将有利的是，实现用于控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率的方法和/或系统，其使得不仅能够考虑到由推进功率源产生的推进功率，而且还能够考虑到推进功率源的内燃机的操作。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的方法，该船包括推进功率源和螺旋桨轴。该推进功率源包括连接到螺旋桨轴的内燃机。该方法包括以下步骤：
- 借助于推进功率源产生推进功率，
- 确定推进功率源的推进功率的当前值，
- 确定内燃机的操作参数的当前值，该操作参数是与推进功率不同的参数，
- 将推进功率的当前值与功率下限值比较，以及
- 将操作参数的当前值与第一参数极限值比较。如果推进功率的当前值等于或低于功率下限值，和/或如果操作参数的当前值达到第一参数极限值，则该方法包括以下步骤：
- 增加内燃机的功率输出。
由于该方法包括增加内燃机ICE的功率输出的步骤，该步骤不仅在推进功率的当前值等于或低于功率下限值时执行，而且还在操作参数的当前值达到第一参数极限值的情况下执行，因此控制推进功率输出的方法考虑到推进功率源的ICE的操作状况，以便防止ICE在不利的低功率输出状况下操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的系统，该系统包括推进功率源和控制装置。该推进功率源包括连接到螺旋桨轴的内燃机。该控制装置包括控制单元、用于感测内燃机的至少一个操作参数的至少一个传感器以及推进功率源的至少一个功率输出测量设备。该控制单元被配置成：
- 利用功率输出测量设备来确定推进功率源的推进功率的当前值，
- 利用该至少一个传感器来确定内燃机的操作参数的当前值，该操作参数是与推进功率不同的参数，
- 将推进功率的当前值与功率下限值比较，以及
- 将操作参数的当前值与第一参数极限值比较。如果推进功率的当前值等于或低于功率下限值，和/或如果操作参数的当前值达到第一参数极限值，则控制单元被配置成：
- 增加内燃机的功率输出。
类似地，如上面结合所述方法所论述的，由于系统的控制单元被配置成不仅在推进功率的当前值等于或低于功率下限值时，而且还在操作参数的当前值达到第一参数极限值的情况下，增加ICE的功率输出，因此用于控制推进功率输出的系统也考虑到推进功率源的ICE的当前操作状况，以便防止ICE在不利的低功率输出状况下操作。
该第一参数极限值表示操作参数的如下值，即：该值指示ICE以ICE的较低功率输出水平操作，即当ICE低于其操作时例如可能损害ICE和/或导致ICE不稳定和/或低效地操作的水平。
更具体而言，连接到船的螺旋桨轴的推进功率源在功率窗内向螺旋桨轴提供推进功率。该功率窗由功率下限值和功率上限值限定。当船行进时，即当船由推进功率源推进时，监测从推进功率源施加于螺旋桨轴的当前推进功率输出，并且控制推进功率源，使得施加于螺旋桨轴的推进功率保持在功率窗内。与控制推进功率源的推进功率相关，功率下限值可形成下限设定点，并且功率上限值可形成上限设定点。在功率窗外操作推进功率源，至少持续较长的时间段可能会损害ICE和/或导致ICE低效地操作。
在实践中，这意味着推进功率源被控制成使得施加于螺旋桨轴的推进功率不能超过功率上限值并且不能低于功率下限值，至少不能持续任何较长的时间段。适当地，船的船桥上的人员用于控制推进功率源的控制装置被配置成用于将施加于螺旋桨轴的推进功率限制在功率窗内。
传统上，这样的控制装置所具有的范围从处于其最简单的形式的船桥上的人员与船的发动机舱中的发动机操作人员之间的直接通信，到自动防止推进功率源超过功率上限值的安全系统。
本发明人已认识到，如果推进功率源的较低功率输出不仅由推进功率源的预定功率下限值限定，而且还由推进功率源的ICE的操作状态限定，将是有益的。即，根据ICE的操作状态，以设定的预定功率下限值操作推进功率源可能导致ICE的不利操作。更具体而言，在船的特定操作状况下，例如在特定海况和/或天气状况下，和/或在ICE的特定操作状况下，例如在由ICE的维护需求和/或燃料能量含量（例如取决于使用的燃料类型）引起的特定操作状况下，对螺旋桨轴施加接近推进功率源的功率下限值的推进功率输出将损害ICE，和/或导致其低效和/或以对环境有害的方式和/或不稳定地操作。而在船的正常操作状况下以及对于最近维修过的ICE，推进功率源的功率下限值将提供ICE的安全操作。因此，根据本发明，不仅将推进功率的当前值与功率下限值比较，而且还将ICE的操作参数的当前值与第一参数极限值比较，通过增加内燃机的功率输出来防止ICE的不利操作。因此，ICE在其较低功率输出水平之上操作。
所述船可以是例如用于商业交通中的大型船，例如油轮、滚装船、客渡船或沿海船舶。该船的长度可为至少90 m。通常，船的载重吨位可为至少4200吨。推进功率源的最大功率输出可为至少3 MW。推进功率源的最大输出功率可在3–85 MW的范围内。ICE的最大功率输出可为至少2 MW。
推进功率源包括至少一个ICE。根据一些实施例，推进功率源包括连接到螺旋桨轴的至少一个另外的ICE，即至少两个ICE。
控制装置可专用于执行本文论述的对施加于螺旋桨轴的推进功率输出的控制。可替代地，控制装置可被配置成用于执行与船的推进和/或ICE相关的另外的控制任务。类似地，控制单元可以是用于执行本文论述的控制的专用控制单元。可替代地，控制单元可被配置成用于执行另外的控制任务。根据另一替代方案，控制单元可以是分布式控制单元，即其可包括多于一个处理器或类似设备，它们被配置成共同执行本文论述的控制。
推进功率的当前值可替代地被称为推进功率的瞬时值或推进功率的主要值。类似地，操作参数的当前值可替代地被称为操作参数的瞬时值或操作参数的主要值。
如上所述，第一参数极限值表示操作参数的如下值，即：该值指示ICE以较低功率输出水平操作。取决于特定的操作参数，低于或超过第一参数极限值指示操作参数已达到指示ICE的较低功率输出水平的值。参考对各种示例性操作参数的论述，进一步参见下文。
因此，在操作参数的当前值达到第一参数极限值的上下文中，术语“达到”意味着操作参数等于或低于或相应地超过第一参数极限值。操作参数从对应于ICE的较低功率输出水平之上的水平的操作参数的水平达到第一参数极限值。
根据该方法的实施例，其中如果操作参数的当前值达到第一参数极限值，则该方法可包括以下步骤：
- 增加功率下限值。以这种方式，推进功率源的功率下限值可适应ICE的当前操作状况，并且对施加于螺旋桨轴的推进功率输出的控制可主要基于推进功率的当前值与更新的、即增加的功率下限值的比较。
根据该方法的实施例，其中已执行增加功率下限的步骤，该方法可包括以下步骤：
- 视觉和/或听觉地指示功率下限值的增加。以这种方式，可使人员知晓船的改变的操作状况。船的速度范围已减小，这是通过功率下限值的增加，并且因此可控制船的条件也降低。
根据实施例，该方法可包括以下可选步骤：
- 确定内燃机的另一操作参数的当前值，该另一操作参数是与推进功率不同的参数，其中
该方法可包括以下步骤：
- 将推进功率的当前值与功率上限值比较，以及
- 将操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值与第二参数极限值比较。如果推进功率的当前值等于或超过功率上限值，和/或如果操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值，则该方法可包括以下步骤：
- 降低内燃机的功率输出。以这种方式，可防止推进功率源的ICE在不利的高功率输出状况下操作。即，由于该方法包括降低ICE的功率输出的步骤，该步骤不仅在推进功率的当前值等于或超过功率上限值时执行，而且还在操作参数或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值的情况下执行，因此控制推进功率输出的方法考虑到推进功率源的ICE的操作状况，以便防止ICE在不利的高功率输出状况下操作。
第二参数极限值表示操作参数或该另一操作参数的如下值，即：该值指示ICE以ICE的较高功率输出水平操作，即当ICE高于其操作时例如可能会损害ICE和/或导致ICE不稳定和/或低效操作的水平。
取决于特定的操作参数，超过第二参数极限值指示操作参数或该另一操作参数已达到指示ICE的较高功率输出水平的值。参考对各种示例性操作参数的论述，进一步参见下文。
因此，在操作参数或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值的上下文中，术语“达到”意味着操作参数等于或超过第二参数极限值。操作参数从对应于ICE的较高功率输出水平之下的水平的操作参数的水平达到第二参数极限值。
如上所述，在将操作参数的当前值与第二参数极限值比较的步骤中利用的操作参数可以是在将操作参数的当前值与第一参数极限值比较的步骤中利用的相同的操作参数。可替代地，在将操作参数的当前值与第二参数极限值比较的步骤中利用的操作参数可以是与在将操作参数的当前值与第一参数极限值比较的步骤中利用的操作参数不同的操作参数，即另一操作参数。
根据该方法的实施例，其中如果操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值，则该方法可包括以下步骤：
- 降低功率上限值。以这种方式，推进功率源的功率上限值可适应ICE的当前操作状况，并且对施加于螺旋桨轴的推进功率输出的控制可主要基于推进功率的当前值与更新的、即降低的功率上限值的比较。
根据该方法的实施例，其中已执行降低功率上限值的步骤，该方法可包括以下步骤：
- 视觉和/或听觉地指示功率上限值的降低。以这种方式，可使人员知晓船的改变的操作状况。船的速度范围已减小，这是通过功率上限值的降低，并且因此可控制船的条件也降低。
根据该方法的实施例，其中推进功率源包括连接到螺旋桨轴的另一内燃机，增加内燃机的功率输出的步骤可包括以下步骤：
- 降低该另一内燃机的功率输出。以这种方式，降低该另一ICE的功率输出的步骤可使ICE的功率输出增加，以便保持施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出与该另一ICE的功率输出降低之前相同。也就是说，ICE补偿该另一ICE的功率输出的降低，并且因此，可完成增加ICE的功率输出的步骤。
根据该方法的实施例，其中推进功率源包括连接到螺旋桨轴的另一内燃机，降低内燃机的功率输出的步骤可包括以下步骤：
- 增加该另一内燃机的功率输出。以这种方式，增加该另一ICE的功率输出的步骤可使ICE的功率输出降低，以便保持施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出与该另一ICE的功率输出增加之前相同。也就是说，ICE补偿该另一ICE的功率输出的增加，并且因此，可完成降低ICE的功率输出的步骤。
根据实施例，其中内燃机包括至少一个汽缸装置和涡轮增压器，其中该汽缸装置包括燃烧室、汽缸孔、配置成在汽缸孔中往复运动的活塞、连接到燃烧室的气体入口和连接到燃烧室的气体出口，其中该气体出口被连接到涡轮增压器的涡轮侧，并且该气体入口被连接到涡轮增压器的压缩机侧，该操作参数和/或该另一操作参数可与涡轮增压器和/或与汽缸装置相关。以这种方式，该操作参数和/或该另一操作参数可与ICE的操作参数相关，借助于该操作参数可识别在ICE的较低和/或较高功率输出水平下的操作。
根据该系统的实施例，控制单元可以可选地配置成：
- 确定内燃机的另一操作参数的当前值，该另一操作参数是与推进功率不同的参数。该控制单元可被配置成：
- 将推进功率的当前值与功率上限值比较，以及
- 将操作参数的当前值或另一操作参数的当前值与第二参数极限值比较。如果推进功率的当前值等于或超过功率上限值，和/或如果操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值，则控制单元可被配置成：
- 降低内燃机的功率输出。以这种方式，如上面参考该方法所论述的，可防止推进功率源的ICE在不利的高功率输出状况下操作。即，由于控制单元被配置成降低ICE的功率输出，这不仅在推进功率的当前值等于或超过功率上限值时执行，而且还在操作参数的当前值达到第二参数极限值的情况下执行，因此用于控制推进功率输出的系统考虑到推进功率源的ICE的操作状况，以便防止ICE在不利的高功率输出状况下操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括指令的计算机程序，当该程序由计算机执行时，该指令使该计算机执行根据本文论述的任何一个方面和/或实施例的方法的步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，当由计算机执行时，该指令使计算机执行根据本文论述的任何一个方面和/或实施例的方法的步骤。
当研究所附权利要求和以下详细描述时，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见。
附图说明
根据以下详细描述和附图中论述的示例性实施例，将容易理解本发明的各个方面和/或实施例，包括其特定特征和优点，附图中：
图1图示了根据实施例的船，
图2示意性地图示了用于控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的系统，
图3示意性地图示了内燃机的剖面图，
图4图示了控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的方法，以及
图5图示了根据实施例的计算机可读存储介质。
具体实施方式
现在将更全面地描述本发明的各方面和/或实施例。自始至终相同的附图标记表示相同的元件。为简洁和/或清楚起见，将不一定详细描述公知的功能或构造。
图1图示了根据实施例的船2。船2被配置成用于商业交通中，例如用于客运和/或货物运输。
船2包括推进功率源4、螺旋桨轴6和螺旋桨8。推进功率源4被连接到螺旋桨轴6并且配置成用于将推进功率输出施加于螺旋桨轴6。螺旋桨8被连接到螺旋桨轴6。因此，推进功率源4被布置成推进船2。
此外，船2包括用于控制施加于螺旋桨轴6的推进功率输出的系统10。
在这些实施例中，船2包括仅一个螺旋桨轴6和仅一个推进功率源4。在替代实施例中，船2可包括一个或多个另外的螺旋桨轴，以及连接到每个另外的螺旋桨轴的一个另外的推进功率源。
图2示意性地图示了用于控制施加于船的螺旋桨轴6的推进功率输出的系统10。该船可以是如上文参考图1所论述的船2。
系统10包括推进功率源4和控制装置12。推进功率源4包括连接到船的螺旋桨轴6的内燃机ICE 14。
控制装置12包括控制单元16、用于感测ICE 14的至少一个操作参数的至少一个传感器18以及推进功率源4的至少一个功率输出测量设备20、20'。
在图2中示出了两个功率输出测量设备20、20'。第一功率输出测量设备20可包括扭矩计，其配置成测量施加于螺旋桨轴6的扭矩。利用关于螺旋桨轴6的角速度ω的知识，其例如由旋转速度计提供或根据ICE 14的旋转速度数据计算，可计算施加于螺旋桨轴6的推进功率输出。第二功率测量设备20'可包括燃料架位置传感器，借助于该传感器估计喷射到ICE 14中的燃料量。例如，喷射到ICE 14中的估计燃料量和ICE 14的旋转速度可提供对施加于螺旋桨轴6的推进功率输出的量度。
控制装置12可包括所示的功率输出测量设备20、20'中的仅一者或两者。在后一种情况下，功率输出测量设备20、20'提供的测量结果可相互补充。
根据一些实施例，推进功率源4可包括连接到螺旋桨轴6的另一ICE 14'，如用虚线绘制的ICE 14'所示。在这样的实施例中，推进功率源4的第二功率测量设备20'将包括也用于该另一ICE 14'的燃料架位置传感器。
本发明不限于特定类型的输出测量设备。因此，替代地或附加地，控制装置12可包括与上面论述的不同的输出测量设备。输出测量设备的其他示例可包括用于确定喷射到ICE 14或ICE 14、14'中的燃料量的其他装置，而不是燃料架位置传感器，例如燃料管线上的质量流量计或体积流量计，或者与ICE 14的旋转速度传感器结合的平均汽缸压力确定装置。在输出测量设备被配置成提供与ICE 14或ICE 14、14'相关的测量结果的情况下，推进功率源的推进功率输出可基于已知的传输损耗和连接到ICE 14或ICE 14、14'的已知功率输出功率消耗来估计。
ICE 14和该另一ICE 14'中的每一个可以是大型柴油发动机。ICE 14和该另一ICE14'中的每一个可以是2冲程或4冲程发动机。
推进功率源4具有功率窗，推进功率源4可在该功率窗内操作。该功率窗由功率下限值和功率上限值限定。可在控制单元16中设置该功率下限值和功率上限值。控制单元16被配置成在该功率窗内维持施加于螺旋桨轴6的推进功率源4的功率输出。
用户接口21可被连接到控制单元16。用户接口21可被布置在船的船桥上。经由用户接口21，控制装置12的用户可控方面可由人员控制。例如，用户接口21可包括用于设置设定点的手动可控设备或自动驾驶系统，围绕该设定点控制船的推进。
经由用户接口21，来自/关于控制装置12的信息可该呈现给船上的人员。
图3示意性地图示了图2中所示的ICE 14的剖面图。在下文中参考ICE 14。然而，在包括该另一ICE 14'的实施例中，相同的描述也可适用于该另一ICE 14'。
ICE 14包括至少一个汽缸装置22和涡轮增压器24。汽缸装置22包括燃烧室26、汽缸孔28、配置成在汽缸孔28中往复运动的活塞30、连接到燃烧室26的气体入口32和连接到燃烧室26的气体出口34。气体出口34被连接到涡轮增压器24的涡轮侧，并且气体入口32被连接到涡轮增压器24的压缩机侧。用于感测ICE 14的至少一个操作参数的至少一个传感器18被配置成用于感测涡轮增压器24和/或汽缸装置22的参数。
连杆36将活塞30连接到ICE 14的曲轴38。一个或多个进气门40被布置成用于控制通过气体入口32的气流。一个或多个排气门42被布置成用于控制通过气体出口34的气流。进气门40和排气门42由一个共同的凸轮轴或各一个凸轮轴（未示出）控制。燃料经由燃料喷射器44喷射到燃烧室26中。
通常，ICE 14可包括在4-20个汽缸装置的范围内的任何数量的汽缸布置22，即ICE14可以是4-20个汽缸的ICE。
以已知的方式，涡轮增压器24包括涡轮46，其经由共同的轴（未示出）驱动压缩机48。涡轮46由从燃烧室26喷射的排气驱动。压缩机48压缩新鲜气体，通常是空气，以用于吸入到燃烧室26中。
ICE 14可包括超过一个涡轮增压器24。例如，ICE 14可包括两个涡轮增压器，其各自连接到ICE 14的汽缸装置22的半部。
涡轮增压器24的旋转速度与涡轮46、压缩机48和连接它们的共同的轴的旋转速度相关。
ICE 14具有推荐的较低功率输出水平和推荐的较高功率输出水平。该推荐的较低和较高功率输出水平限定了功率范围，在该功率范围内ICE 14可高效地和/或可靠地和/或以环境友好的方式和/或在不损害ICE 14的情况下操作。
参考图2和图3，如上所述，控制装置12包括控制单元16、用于感测ICE 14的至少一个操作参数的至少一个传感器18以及推进功率源4的至少一个功率输出测量设备20、20'。
控制单元16包括至少一个计算单元，其可采用基本上任何合适类型的处理器电路或微计算机的形式，例如用于数字信号处理的电路（数字信号处理器，DSP）、中央处理单元（CPU）、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路（ASIC）、微处理器或可解释和执行指令的其他处理逻辑。本文使用的表述“计算单元”可表示包括多个处理电路的处理电路，例如上面提到的电路中的任何、一些或全部。控制单元16包括存储器单元。该计算单元被连接到存储器单元，该存储器单元为计算单元提供例如计算单元使其能够进行计算所需的存储的程序代码和/或存储的数据。这样的数据可与ICE 14的操作参数、数据表相关，该数据表与ICE 14的燃料消耗、旋转速度和/或功率输出和/或与涡轮增压器24的旋转速度、压力、汽缸压力和/或ICE输出轴扭矩和/或燃料架位置传感器的位置等相关。
该计算单元还适于将计算的部分或最终结果和/或测量和/或确定的参数存储在存储器单元中，例如存储在待用于计算或用于确定值的表中。该存储器单元可包括用于临时或永久地存储数据或程序、即指令序列的物理设备。根据一些实施例，该存储器单元可包括集成电路，该集成电路包括基于硅的晶体管。该存储器单元可包括例如存储卡、闪存、USB存储器、硬盘或用于存储数据的其他类似的易失性或非易失性存储单元，例如在不同实施例中的ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除PROM）、EEPROM（电可擦除PROM）等。
控制单元16还设有用于相应地接收和/或发送输入和输出信号的设备。这些输入和输出信号可包括波形、脉冲或其他属性，输入信号接收设备可将其检测为信息并且可将其转换成可由计算单元处理的信号。
例如，用于感测ICE 14的至少一个操作参数的该至少一个传感器18和功率输出测量设备20、20'提供由输入信号接收设备接收的此类信号。然后将这些信号提供给计算单元。用户接口21可向输入信号接收设备发送信号。
输出信号发送设备被布置成将来自计算单元的计算结果转换成输出信号，以便传送到信号所预期用于的一个或多个部件。输出信号发送设备可发送用于控制例如ICE 14和该另一ICE 14'（如果包括在推进功率源4中）的操作的控制信号，并且可选地发送到可控螺距螺旋桨8。输出信号发送设备可向用户接口21发送表示与推进功率源4和/或ICE 14的操作相关的数据和/或信息的信号。
与用于接收和发送输入和输出信号的相应设备的每个连接可采用选自以下的一种或多种形式的形式：电缆；数据总线，例如CAN（控制器局域网）总线、MOST（面向媒体的系统传输）总线或一些其他总线配置；或者无线连接。
因此，在控制单元16的控制下，控制装置12配置成具有来自用于感测ICE 14的至少一个操作参数的该至少一个传感器18和推进功率源4的该至少一个功率输出测量设备20、20'的输入，以控制推进功率源4的至少一部分，并且特别是ICE 14，例如ICE 14的旋转速度和/或功率输出。
控制单元16被配置成：
- 利用功率输出测量设备20、20'来确定推进功率源4的推进功率的当前值。因此，可间歇地或连续地监测由推进功率源4输出的推进功率；
- 利用该至少一个传感器18来确定ICE 14的操作参数的当前值，该操作参数是与推进功率不同的参数。以这种方式，ICE 14的一个操作参数可被间歇地或连续地监测；
- 将推进功率的当前值与功率下限值比较；
- 将操作参数的当前值与第一参数极限值比较。
如果推进功率的当前值等于或低于功率下限值，和/或如果操作参数的当前值达到第一参数极限值，则控制单元16被配置成：
- 增加ICE 14的功率输出。
在推进功率源4的操作期间，它基于推进功率源的可用功率窗内的设定点来控制。该设定点由人员或自动驾驶系统例如通过用户接口21以及例如基于船2在其当前操作状况下将如何被推进来选择。
该功率下限值形成了从推进功率源4到船2的螺旋桨轴6的推进功率输出的下限设定点或阈值。该功率下限值可以是例如基于船上的航海需求和/或期望的最小船速和/或船的舵效航速的值。在控制装置12中应用的功率下限值可例如基于ICE 14的空转速度来限定。
第一参数极限值形成了相关参数的阈值，在该阈值处由于ICE 14的功率输出太低ICE 14开始表现出操作缺陷。第一参数极限值可与如下面参考图4论述的ICE 14的各方面和/或参数相关。
对于新的或经维修的ICE 14并且在船2的普通操作状况下，通常将会在达到与ICE14相关的第一参数极限值之前达到与推进功率源4相关的功率下限值。然而，在船的特定操作状况下，例如在特定海况和/或天气状况下，和/或在ICE的特定操作状况下，例如在与ICE14的维护状态和/或燃料能量含量相关的状况下，可在达到功率下限值之前达到第一参数极限值。
作为示例提到，如果ICE 14的某些部件没有适当地操作，则当推进功率源4接近但高于功率下限值操作时达到ICE 14的推荐的较低功率输出水平。
控制单元16的上述配置使其考虑到关于与推进功率源4相关的功率下限值以及与ICE 14相关的第一参数极限值的两种上述操作状况。由于控制单元16被配置成响应于操作参数的当前值达到第一参数极限值而增加ICE 14的功率输出，因此可确保ICE 14不会由于否则当推进功率源4将接近功率下限值操作时在低于其较低功率输出水平的情况下操作而受到伤害，和/或低效地操作，和/或以对环境有害的方式操作。
ICE 14的功率输出可例如通过增加喷射到ICE 14的汽缸中的燃料量和/或以下面论述的方式来增加。
在实践中，并且仅作为示例提及，可执行根据本发明的增加ICE 14的功率输出，以避免以下情况：呈二冲程柴油发动机形式的ICE 14可包括电驱动的辅助鼓风机，其配置成用于在低发动机速度下向汽缸提供增压空气。即，在低发动机速度下，涡轮增压器无法提供足够的空气来为汽缸充气。以接近功率下限值的设定点操作推进功率源4可使ICE 14以如此低的速度操作，以致辅助鼓风机自动启动。这又将增加ICE 14的功率输出，其通过涡轮增压器24的压缩机产生更高的增压空气压力并使辅助鼓风机关闭。推进功率源的设定点随后将降低ICE 14的功率输出和旋转速度，使得辅助鼓风机再次启动。因此，辅助鼓风机将会自动地频繁开启和关闭，这是不期望的。因此，根据本发明，ICE 14的操作参数可以是涡轮增压器24的压缩机侧处的压力，并且第一参数极限值可适当地设置在刚好在辅助鼓风机启动之前的压力水平。通过确定操作参数的当前值，将操作参数的当前值与第一参数极限值比较，并且由于满足“如果操作参数的当前值达到第一参数极限值”的条件，因此控制单元16将增加ICE 14的功率输出。因此，避免了自动地开启和关闭辅助鼓风机。
根据实施例，控制单元16可选地可被配置成：
- 确定ICE 14的另一操作参数的当前值，该另一操作参数是与推进功率不同的参数。该另一操作参数也是与上面提到的操作参数不同的参数。因此，在控制ICE 14时可考虑ICE 14的该另一操作参数，如下所述。此外，控制单元16被配置成：
- 将推进功率的当前值与功率上限值比较；
- 将操作参数的当前值或另一操作参数的当前值与第二参数极限值比较。
如果推进功率的当前值等于或超过功率上限值，和/或如果操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值，则控制单元16被配置成：
- 降低ICE 14的功率输出。
如从上面的论述理解的，第二参数极限值可与第一参数极限值与相同的操作参数相关，或者可与不同的操作参数、即该另一操作参数相关。
功率上限值形成了从推进功率源4到船2的螺旋桨轴6的推进功率输出的上限设定点或阈值。功率上限值可以是如下值，即：例如，其基于船的航海需求和/或期望的最大速度和/或推进功率源的功率上限相关方面和/或螺旋桨限制，和/或最小化潜在的船和/或货物损坏。在控制装置12中应用的功率上限值例如可基于推进功率源的功率上限相关方面和/或螺旋桨限制来限定。
第二参数极限值形成相关参数的阈值，在该阈值处由于ICE 14的功率输出太高ICE 14开始表现出操作缺陷。第二参数极限值可与如下面参考图4论述的ICE 14的各方面和/或参数相关。
对于新的或经维修的ICE 14并且在船2上的普通操作状况下，将在达到与ICE 14相关的第二参数极限值之前达到与推进功率源4相关的功率上限值。然而，在船的特定操作状况下，例如在特定海况和/或天气状况下，和/或在ICE的特定操作状况下，例如在与ICE14的维护状态和/或燃料能量含量相关的状况下，可在达到功率上限值之前达到第二参数极限值。
作为示例提到，如果ICE 14的某些部件没有适当地操作，则当推进功率源4接近但低于功率上限值操作时达到ICE 14的推荐的较高功率输出水平。
同样，控制单元16的上述配置使其考虑到两种上述操作状况。这次是关于与推进功率源4相关的功率上限值以及与ICE 14相关的第二参数极限值。由于控制单元16被配置成响应于操作参数或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值而降低ICE 14的功率输出，因此可确保ICE 14不会由于否则当推进功率源4将接近功率上限值操作时在高于其较高功率输出水平的情况下操作而受到伤害，和/或低效地操作，和/或以对环境有害的方式操作。
ICE 14的功率输出可通过减少喷射到ICE 14的汽缸中的燃料量和/或以下面论述的方式来减少。
如果推进功率源的推进功率的当前值利用功率输出测量设备20、20'通过测量ICE14的参数来间接地确定，则与第一或第二参数极限值比较的所确定的ICE 14的操作参数或另一操作参数可以是与用于间接确定推进功率的当前值的参数不同的ICE 14的参数。
根据一些实施例，控制装置12可包括视觉和/或听觉指示装置50。如果操作参数的当前值达到第一参数极限值，则控制单元16可被配置成：
- 增加功率下限值；
- 通过视觉和/或听觉指示装置50来指示功率下限值的增加。以这种方式，ICE 14的功率输出的增加将由控制单元16主要基于与推进功率源4的推进功率相关的状况来控制。即，在达到ICE 14的第一参数极限值之前，将达到推进功率源4的功率下限值。此外，船上的人员将通过视觉和/或听觉指示装置50获知增加的功率下限值，并且因此，可在控制船时考虑到推进功率源4的较低功率输出的后续增加。
根据一些实施例，也如下文参考方法100所论述的，控制装置12可不包括任何视觉和/或听觉指示装置50。因此，控制单元16可被配置成响应于操作参数的当前值达到第一参数极限值而增加功率输出下限值，而不指示功率输出下限值的增加。
仅作为示例提及，功率下限值的增加可为0.5%，或1.0%，或者甚至更大，例如2-10%，这例如取决于推进功率源4的最大功率输出，最大功率输出越高，功率下限值的增加越低。
视觉和/或听觉指示装置50可包括屏幕、和/或灯、和/或显示器、和/或扬声器、和/或蜂鸣器、和/或用于向船2上的人员提供视觉和/或听觉信息的类似设备。视觉和/或听觉指示装置50可形成用户接口21的一部分。
视觉和/或听觉指示装置50可以数字显示功率下限值的实际增加，例如增加的百分比，或增加后可用的推进功率源4的功率窗。可替代地，视觉指示装置50可图形地显示功率下限值的增加，例如通过移动表示推进功率源4的功率窗的下限的线。
如果在船的某些操作状况下再次达到ICE 14的第一参数极限值，则可进一步增加功率下限值。
根据一些实施例，其中如果操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值，则控制单元16可被配置成：
- 降低功率上限值；
- 通过视觉和/或听觉指示装置50指示功率上限值的降低。以这种方式，ICE 14的功率输出的降低将由控制单元16主要基于与推进功率源4的推进功率相关的状况来控制。即，在达到ICE 14的第二参数极限值之前，将达到推进功率源4的功率上限值。此外，船上的人员将通过视觉和/或听觉指示装置50获知降低的功率上限值，并且因此，可在控制船时考虑到推进功率源4的较高功率输出的后续降低。
根据一些实施例，也如下文参考方法100所论述的，控制装置12可不包括任何视觉和/或听觉指示装置50。因此，控制单元16可被配置成响应于操作参数的当前值达到第二参数极限值而降低功率输出上限值，而不指示功率输出上限值的降低。
仅作为示例提及，功率上限值的降低可为0.5%，或1.0%，或甚至更大，例如2-10%，这例如取决于推进功率源4的最大功率输出，最大功率输出越高，功率上限值的降低就越低。
视觉和/或听觉指示装置50可以数字显示功率上限值的实际降低，例如降低的百分比，或在降低后可用的推进功率源4的功率窗。可替代地，视觉指示装置50可图形地显示功率上限值的降低，例如通过移动表示推进功率源4的功率窗的上限的线。
如果在船的某些操作状况下再次达到ICE 14的第二参数极限值，则可进一步降低功率上限值。
最初，相应的功率下限值和功率上限值可以是根据上述论述设置的起始值。上面论述的功率下限值的增加和功率上限值的降低导致相应的功率下限值和功率上限值可适应船和/或ICE 14的当前操作状况。一旦为船和/或ICE 14再次建立正常操作状况，功率下限值和功率上限值中的一者或两者就可被重置为原始起始值，或对应于新需求或期望的新起始值。
根据一些实施例，其中推进功率源4包括连接到螺旋桨轴6的另一内燃机14'，控制单元16可被配置成：
- 降低该另一内燃机14'的功率输出，以便增加内燃机14的功率输出。以这种方式，推进功率源4的集体功率输出可被维持，同时ICE 14将以高于对应于第一参数极限值的功率输出的功率输出操作。
在某些情况下，该另一CE 14'的功率输出的降低可导致该另一ICE 14'被关闭和/或与螺旋桨轴断开。
根据一些实施例，其中推进功率源4包括连接到螺旋桨轴6的另一内燃机14'，控制单元16可被配置成：
- 增加该另一内燃机14'的功率输出，以便降低内燃机14的功率输出。以这种方式，推进功率源4的集体功率输出可被维持，同时ICE 14将以低于对应于第二参数极限值的功率输出的功率输出操作。
在一些情况下，该另一ICE 14'的功率输出的增加可导致该另一ICE 14'从关闭状态启动，和/或从断开状态连接到螺旋桨轴。
根据一些实施例，船可包括连接到螺旋桨轴6的可控螺距螺旋桨8。控制单元16可被配置成：
- 减小可控螺距螺旋桨8的螺距，以便降低内燃机14的功率输出。以这种方式，由于可控螺距螺旋桨8的螺距减小，ICE 14上的负载减小。因此，ICE 14的功率输出低于对应于螺距减小后的第二参数极限值的功率输出。
类似地，控制单元16可被配置成：
- 增加可控螺距螺旋桨8的螺距，以便增加ICE 14的功率输出。以这种方式，由于可控螺距螺旋桨8的螺距增加，ICE 14上的负载可增加。因此，ICE 14的功率输出高于对应于增加螺距后的第一参数极限值的功率输出。
如此，可控螺距螺旋桨是已知的，并且本文不再进一步解释。
根据一些实施例，该至少一个传感器18可以是以下中的一者：
- 涡轮增压器24的旋转速度传感器；
- 涡轮增压器24的压力传感器；
- 涡轮增压器24的温度传感器；
- 汽缸装置22的温度传感器；
- 燃烧室26的压力传感器。以这种方式，操作参数和/或该另一操作参数可直接或间接地与由这些传感器测量的参数中的一个相关。
如此，上面提到的传感器是已知的，并且本文将不再进一步解释。该至少一个传感器18被配置成连续地或间歇地感测和/或测量ICE 14的至少一个操作参数。控制单元16被配置成从该至少一个传感器18接收与该操作参数相关的感测和/或测量的数据。以这种方式，控制单元16被配置成确定ICE 14的操作参数的当前值。
以类似的方式，功率输出测量设备20、20'被配置成连续地或间歇地感测和/或测量与推进功率源4的推进功率相关的至少一个参数或数据。控制单元16被配置成接收感测和/或测量的参数和/或数据。以这种方式，控制单元16被配置成利用功率输出测量设备20、20'来确定推进功率源4的推进功率的当前值。
在图2和图3中，仅示意性地示出了该至少一个传感器18和功率输出测量设备20、20'。因此，系统10中的该至少一个传感器18和功率输出测量设备20、20'的实际位置取决于传感器和功率输出测量设备20、20'的类型，以及待感测和/或测量的参数。
图4图示了控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的方法100。
方法100可结合如以上参考图1所论述的船2以及如以上结合图2和图3所论述的系统10来执行。因此，在下文中也参考图1-3。因此，船2包括推进功率源4和螺旋桨轴6。推进功率源4包括连接到螺旋桨轴6的ICE 14。
方法100包括以下步骤：
- 借助于推进功率源4产生102推进功率；
- 确定104推进功率源4的推进功率的当前值；
- 确定106 ICE 14的操作参数的当前值，该操作参数是与推进功率不同的参数；
- 将推进功率的当前值与功率下限值比较108；
- 将操作参数的当前值与第一参数极限值比较110。
如果推进功率的当前值等于或低于功率下限值，和/或如果操作参数的当前值达到第一参数极限值，则方法100包括以下步骤：
- 增加112 ICE 14的功率输出。
如上所述，以这种方式防止ICE 14在不利的低功率输出状况下操作。
根据方法100的一些实施例，其中如果操作参数的当前值达到第一参数极限值，则方法100可包括以下步骤：
- 增加114功率下限值。因此，功率下限值可适应ICE 14的当前操作状况。
根据方法100的一些实施例，其中已执行增加114功率下限的步骤，方法100可包括以下步骤：
- 视觉和/或听觉地指示116功率下限值的增加。因此，可使人员了解船2的改变的操作状况。
根据方法100的一些实施例，方法100可包括以下可选步骤：
- 确定118 ICE 14的另一操作参数的当前值，该另一操作参数是与推进功率不同的参数。
方法100可包括以下另外的步骤：
- 将推进功率的当前值与功率上限值比较120；以及
- 将操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值与第二参数极限值比较122。
如果推进功率的当前值等于或超过功率上限值，和/或如果操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值，则方法100可包括以下步骤：
- 降低124 ICE 14的功率输出。
如上所述，以这种方式防止ICE 14在不利的高功率输出状况下操作。
根据方法100的一些实施例，其中如果操作参数的当前值或该另一操作参数的当前值达到第二参数极限值，则方法100可包括以下步骤：
- 降低126功率上限值。因此，功率上限值可适应ICE 14的当前操作状况。
根据方法100的一些实施例，其中已执行降低功率上限值的步骤，方法100可包括以下步骤：
- 视觉和/或听觉地指示128功率上限值的降低。因此，可使人员了解船2的改变的操作状况。
根据方法100的一些实施例，其中推进功率源4包括连接到螺旋桨轴6的另一ICE14'，增加112 ICE 14的功率输出的步骤可包括以下步骤：
- 降低130该另一ICE 14'的功率输出。因此，降低该另一ICE 14'的功率输出的步骤可使ICE 14的功率输出增加，以便保持施加于船2的螺旋桨轴6的推进功率输出与该另一ICE 14'的功率输出降低之前相同。
如以上参考图2和图3所论述的，降低130该另一ICE 14'的功率输出的步骤可能导致该另一ICE 14'被关闭和/或与螺旋桨轴断开。
根据方法100的一些实施例，其中推进功率源4包括连接到螺旋桨轴6的另一ICE14'，降低124 ICE 14的功率输出的步骤可包括以下步骤：
- 增加132该另一ICE 14'的功率输出。因此，增加132该另一ICE 14'的功率输出的步骤可使ICE 14的功率输出降低，以便保持施加于船2的螺旋桨轴6的推进功率输出与该另一ICE 14'的功率输出增加之前相同。
如以上参考图2和图3所论述的，增加132该另一ICE 14'的功率输出的步骤可导致该另一ICE 14'启动和/或连接到螺旋桨轴。
根据一些实施例，其中船2包括连接到螺旋桨轴6的可控螺距螺旋桨8，降低124ICE 14的功率输出的步骤可包括以下步骤：
- 减小134可控螺距螺旋桨8的螺距。以这种方式，可减小ICE 14上的负载，并且因此降低ICE 14的功率输出。
类似地，根据一些实施例，增加112 ICE 14的功率输出的步骤可包括以下步骤：
- 增加136可控螺距螺旋桨8的螺距。以这种方式，可增加ICE 14上的负载，并且因此增加ICE 14的功率输出。
如上所述，所述操作参数和/或所述另一操作参数可与ICE 14的涡轮增压器24和/或与ICE 14的汽缸装置22相关。
在下文中，将论述涡轮增压器24和汽缸装置22的示例性操作参数以及它们用于确定ICE 14的操作状况的用途，特别是在其较低和/或较高功率输出水平下。
根据一些实施例，该操作参数和/或该另一操作参数可与由ICE 14施加于其输出轴的功率输出相关。在此背景下，可注意到，施加于ICE的输出轴的功率输出不一定等于施加于船的螺旋桨轴的推进功率。ICE的输出轴和螺旋桨轴之间的一个或多个传动装置，和/或连接在ICE的输出轴和螺旋桨轴之间的一个或多个功率输出单元PTO，可使得施加于ICE的输出轴的功率输出与施加于螺旋桨轴的推进功率不同。
下面论述的至少一些操作参数形成与由ICE 14施加于其输出轴的功率输出间接相关的参数。
根据一些实施例，该操作参数和/或该另一操作参数可涉及以下中的一者：
- 涡轮增压器24的旋转速度，
- 涡轮增压器24的涡轮侧的入口处的温度，
- 涡轮增压器24的涡轮侧的出口处的温度，
- 涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力。以这种方式，该操作参数和/或该另一操作参数可与涡轮增压器24相关。
涡轮增压器24的低旋转速度可指示ICE 14以其较低功率输出水平操作。因此，第一参数极限值可表示涡轮增压器24的旋转速度下限阈值。第一参数极限值可被选择成使得它是表示允许ICE 14的可靠和/或高效操作的足够低的增压空气压力的旋转速度。
涡轮增压器24的高旋转速度可指示ICE 14以其较高功率输出水平操作。因此，第二参数极限值可表示涡轮增压器24的旋转速度上限阈值。第二参数极限值可被选择成使得涡轮增压器24的旋转速度不超过涡轮增压器24的最大允许旋转速度。
涡轮增压器24的涡轮侧的入口处的高温可指示ICE 14以其较高功率输出水平操作。因此，第二参数极限值可表示涡轮增压器24的涡轮侧的入口处的温度上限阈值。第二参数极限值可被选择成使得与汽缸装置的温度相关的涡轮增压器24的涡轮侧的入口处的温度不超过可能导致例如部分汽缸装置损坏或可能导致ICE 14热过载的温度。
涡轮增压器24的涡轮侧的出口处的高温可指示ICE 14以其较低功率输出水平操作。高温可表明涡轮增压器24没有最佳地操作，并且从ICE 14的排气中提取的功小于为涡轮增压器24指定的功。因此，第一参数极限值可表示涡轮增压器24的涡轮侧的出口处的温度上限。第一参数极限值可被选择成使得其表示指示从ICE 14的排气中提取的特定功的温度。
涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的低压可指示ICE 14以其较低功率输出水平操作。因此，第一参数极限值可表示涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力下限阈值。第一参数极限值可被选择成使得其表示足够低的增压空气压力，在该增压空气压力下ICE 14的可靠和/或高效操作是可能的。
涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的高压可指示ICE 14以其较高功率输出水平操作。因此，第二参数极限值可表示涡轮增压器24的压力上限阈值。第二参数极限值可被选择成使得涡轮增压器24的增压空气压力不超过ICE 14的最大允许增压空气压力。
根据一些实施例，该操作参数和/或该另一操作参数可涉及以下中的一者：
- 汽缸装置的温度，或者
- 燃烧室内的压力。以这种方式，该操作参数和/或该另一操作参数可与汽缸装置22相关。
汽缸装置22的高温可指示ICE 14以其较高功率输出水平操作。因此，第二参数极限值可表示汽缸装置22的温度上限阈值。第二参数极限值可被选择成使得汽缸装置22的温度不超过可能导致例如部分汽缸装置22损坏或可能导致ICE 14热过载的温度。
燃烧室26内的高压可指示ICE 14以其较高功率输出水平操作。因此，第二参数极限值可表示燃烧室26内的压力上限阈值。第二参数极限值可被选择成使得燃烧室26内的压力不会在ICE 14上引起机械或热过载。
根据一些实施例，该操作参数和/或该另一操作参数可涉及以下中的一者：
- 涡轮增压器24的旋转速度与涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力之间的相关性，
- 涡轮增压器24的旋转速度的导数的绝对值，
- 涡轮增压器24的旋转速度的幅度变化，
- 涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力的导数的绝对值，
- 涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力的幅度变化，
- 涡轮增压器24的涡轮46上的能量平衡。以这种方式，该操作参数和/或该另一操作参数可与涡轮增压器24的动态方面相关。
涡轮增压器24的旋转速度与涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力之间的低或不一致的相关性可表明ICE 14以其较高功率输出水平操作。涡轮增压器24的旋转速度与涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力之间的低或不一致的相关性可指示涡轮增压器24的涡轮的失速，该失速是不期望的。第二参数极限值可被选择成使得涡轮增压器24的旋转速度与涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力之间的相关性不超过特定差或特定商。
涡轮增压器24的旋转速度的导数的高绝对值可表明ICE 14接近动态功率输出上限操作，从而引起涡轮增压器24的脉动旋转。ICE 14的动态操作例如可由特定的海况引起，例如船行进通过大浪。涡轮增压器24的旋转速度的导数的高绝对值表明涡轮增压器24的旋转速度变化快。这种快速变化表明脉动的排气流，这又可引起涡轮增压器24的涡轮46的失速。ICE 14的功率输出的降低将使得在ICE 14中产生更少的排气，这又降低了涡轮增压器旋转速度和压缩机48的出口侧上的压力。因此，减小了涡轮增压器24的旋转速度变化。第二参数极限值可被选择成使得在涡轮增压器24的旋转速度变化期间防止涡轮46的失速。第二参数下限值可选择在ICE 14的较高平均功率输出处，而不是ICE 14的较低平均功率输出处。
涡轮增压器24的旋转速度的幅度变化与涡轮增压器24的脉动旋转期间的涡轮增压器24的最大旋转速度与最小旋转速度之间的差相关。涡轮增压器24的脉动旋转例如可由特定的海况引起，例如船行进通过大浪。
涡轮增压器24的旋转速度的高幅度变化可表明ICE 14以接近动态功率输出上限操作，从而导致涡轮增压器24的脉动旋转。ICE 14的动态操作例如可由特定的海况引起，例如船行进通过大浪。涡轮增压器24的旋转速度的高幅度变化指示涡轮增压器24的大旋转速度变化。这种大的变化表明脉动的排气流，这又可能导致涡轮增压器24的涡轮46的失速。ICE 14的功率输出的降低将导致在ICE 14中产生更少的排气，这又降低了涡轮增压器旋转速度和压缩机48的出口侧上的压力。因此，减小了涡轮增压器24的旋转速度变化。第二参数极限值可被选择成使得在涡轮增压器24的旋转速度变化期间防止涡轮46的失速。第二参数下限值可选择在ICE 14的较高平均功率输出处，而不是ICE 14的较低平均功率输出处。
涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力的导数的高绝对值可表明ICE 14接近动态功率输出上限操作，从而导致涡轮增压器24的脉动旋转。ICE 14的动态操作例如可由特定的海况引起，例如船行进通过大浪。涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力的导数的高绝对值表明涡轮增压器24的旋转速度变化快。这种快速变化表明脉动的排气流，这又可引起涡轮增压器24的涡轮46的失速。ICE 14的功率输出的降低将使得在ICE 14中产生更少的排气，这又降低了涡轮增压器旋转速度和压缩机48的出口侧上的压力。因此，减小了涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力变化。第二参数极限值可被选择成使得在涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力变化期间防止涡轮46的失速。第二参数下限值可选择在ICE 14的较高平均功率输出处，而不是ICE 14的较低平均功率输出处。
涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力的幅度变化与涡轮增压器24的脉动旋转期间的涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的最大压力与最小压力之间的差相关。涡轮增压器24的脉动旋转例如可由特定的海况引起，例如船行进通过大浪。
涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力的高幅度变化可表明ICE 14接近动态功率输出上限操作，从而导致涡轮增压器24的脉动旋转。ICE 14的动态操作例如可由特定的海况引起，例如船行进通过大浪。涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力的高幅度变化表明涡轮增压器24的压缩机侧的出口处的压力变化大。这种大的变化表明脉动的排气流，这又可能导致涡轮增压器24的涡轮46的失速。ICE 14的功率输出的降低将使得在ICE14中产生更少的排气，这又降低了涡轮增压器旋转速度和压缩机48的出口侧上的压力。因此，减小了涡轮增压器24的旋转速度变化。第二参数极限值可被选择成使得在涡轮增压器24的压力变化期间防止涡轮46的失速。第二参数下限值可选择在ICE 14的较高平均功率输出处，而不是ICE 14的较低平均功率输出处。
涡轮46上的低能量平衡可表明ICE 14以其输出下限操作。因此，第一参数极限值可表示涡轮增压器24的能量提取下限阈值。第一参数极限值可被选择成使得它表示涡轮增压器24的涡轮46中的足够高的能量提取。通过测量涡轮46的入口侧和出口侧两者处的温度和压力，可计算涡轮46中提取的能量并将其与表示第一参数极限值的一个或多个预期能量提取值比较。
本领域技术人员将领会到的是，控制施加于船的螺旋桨轴的推进功率输出的方法100可通过编程指令来实施。这些编程指令通常由计算机程序构成，当其在计算机或控制单元中执行时，该计算机程序确保计算机或控制单元执行期望的控制，例如根据本发明的方法步骤102-134中的至少一些。计算机程序通常是计算机程序产品的一部分，该计算机程序产品包括其上存储计算机程序的合适的数字存储介质。
自然地，可确定超过以上论述的操作参数和/或ICE 14的其他操作参数中的一个或两个并将其与相应的参数极限值比较。而在某些状况下，特定的操作参数可指示ICE 14以其较低或较高的功率输出水平操作，在其他状况下，不同的操作参数可指示ICE 14以其较低或较高的功率输出水平操作。
图5图示了包括指令的计算机可读存储介质90的实施例，所述指令在由计算机执行时使计算机执行根据本文论述的任一个方面和/或实施例中的方法100的步骤。
计算机可读存储介质90例如可以承载计算机程序代码的数据载体的形式提供，该计算机程序代码用于在被加载到控制单元16的一个或多个计算单元中时执行根据一些实施例的步骤102-134中的至少一些。该数据载体例如可以是ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除PROM）、闪存、EEPROM（电可擦除PROM）、硬盘、CDROM盘、记忆棒、光存储设备、磁存储设备或任何其他合适的介质，例如可以非暂时性方式保持机器可读数据的磁盘或磁带。此外，计算机可读存储介质90还可被提供为服务器上的计算机程序代码，并且可例如通过互联网或内联网连接或者通过其他有线或无线通信系统远程地下载到控制单元16。
图5中所示的计算机可读存储介质90是呈USB记忆棒形式的非限制性示例。
要理解的是，前述是对各种示例性实施例的说明，并且本发明仅由所附权利要求限定。本领域技术人员将认识到，可修改示例性实施例，并且可组合示例性实施例的不同特征，以创建不同于本文所述的那些实施例的实施例，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (24)

1. 一种控制施加于船（2）的螺旋桨轴（6）的推进功率输出的方法（100），所述船（2）包括推进功率源（4）和所述螺旋桨轴（6），其中
所述推进功率源（4）包括连接到所述螺旋桨轴（6）的内燃机（14），其中
所述方法（100）包括以下步骤：
- 借助于所述推进功率源（4）产生（102）推进功率，
- 确定（104）所述推进功率源（4）的所述推进功率的当前值，
- 确定（106）所述内燃机（14）的操作参数的当前值，所述操作参数是与所述推进功率不同的参数，
- 将所述推进功率的所述当前值与功率下限值比较（108），以及
- 将所述操作参数的所述当前值与第一参数极限值比较（110），其中
如果所述推进功率的所述当前值等于或低于所述功率下限值，和/或如果所述操作参数的所述当前值达到所述第一参数极限值，则所述方法（100）包括以下步骤：
- 增加（112）所述内燃机（14）的功率输出。
2.根据权利要求1所述的方法（100），其中，如果所述操作参数的所述当前值达到所述第一参数极限值，则所述方法（100）包括以下步骤：
- 增加（114）所述功率下限值。
3.根据权利要求2所述的方法（100），包括以下步骤：
- 视觉和/或听觉地指示（116）所述功率下限值的增加。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），包括以下可选步骤：
- 确定（118）所述内燃机（14）的另一操作参数的当前值，所述另一操作参数是与所述推进功率不同的参数，其中
所述方法（100）包括以下步骤：
- 将所述推进功率的所述当前值与功率上限值比较（120），以及
- 将所述操作参数的所述当前值或所述另一操作参数的所述当前值与第二参数极限值比较（122），其中
如果所述推进功率的所述当前值等于或超过所述功率上限值，和/或如果所述操作参数的所述当前值或所述另一操作参数的所述当前值达到所述第二参数极限值，则所述方法（100）包括以下步骤：
- 降低（124）所述内燃机（14）的功率输出。
5.根据权利要求4所述的方法（100），其中，如果所述操作参数的所述当前值或所述另一操作参数的所述当前值达到所述第二参数极限值，则所述方法（100）包括以下步骤：
- 降低（126）所述功率上限值。
6.根据权利要求5所述的方法（100），包括以下步骤：
- 视觉和/或听觉地指示（128）所述功率上限值的降低。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其中，所述推进功率源（4）包括连接到所述螺旋桨轴（6）的另一内燃机（14'），其中
增加（112）所述内燃机（14）的所述功率输出的步骤包括以下步骤：
- 降低（130）所述另一内燃机（14'）的功率输出。
8.根据权利要求7所述的方法（100），其中，降低（124）所述内燃机（14）的功率输出的步骤包括以下步骤：
- 增加（132）所述另一内燃机（14'）的功率输出。
9.根据权利要求4所述的方法（100），其中，所述船（2）包括连接到所述螺旋桨轴（6）的可控螺距螺旋桨（8），并且其中，降低（124）所述内燃机（14）的所述功率输出的步骤包括以下步骤：
- 减小（134）所述可控螺距螺旋桨（8）的螺距。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法（100），其中，所述内燃机（14）包括至少一个汽缸装置（22）和涡轮增压器（24），其中
所述汽缸装置（22）包括燃烧室（26）、汽缸孔（28）、配置成在所述汽缸孔（28）中往复运动的活塞（30）、连接到所述燃烧室（26）的气体入口（32）以及连接到所述燃烧室（26）的气体出口（34），其中
所述气体出口（34）被连接到所述涡轮增压器（24）的涡轮侧，并且所述气体入口（32）被连接到所述涡轮增压器（24）的压缩机侧，并且其中
所述操作参数和/或所述另一操作参数与所述涡轮增压器（24）和/或与所述汽缸装置（22）相关。
11.根据权利要求10所述的方法（100），其中，所述操作参数和/或所述另一操作参数涉及以下中的一者：
- 所述涡轮增压器（24）的旋转速度，
- 所述涡轮增压器（24）的所述涡轮侧的入口处的温度，
- 所述涡轮增压器（24）的所述涡轮侧的出口处的温度，
- 所述涡轮增压器（24）的所述压缩机侧的出口处的压力。
12. 根据权利要求10所述的方法（100），其中，所述操作参数和/或所述另一操作参数涉及以下中的一者：
- 所述汽缸装置（22）的温度，或者
- 所述燃烧室（26）内的压力。
13.根据权利要求10所述的方法（100），其中，所述操作参数和/或所述另一操作参数涉及以下中的一者：
- 所述涡轮增压器（24）的旋转速度与所述涡轮增压器（24）的所述压缩机侧的出口处的压力之间的相关性，
- 所述涡轮增压器（24）的所述旋转速度的导数的绝对值，
- 所述涡轮增压器（24）的所述旋转速度的幅度变化，
- 所述涡轮增压器（24）的所述压缩机侧的出口处的压力的导数的绝对值，
- 所述涡轮增压器（24）的所述压缩机侧的出口处的压力的幅度变化，
- 所述涡轮增压器（24）的涡轮（46）上的能量平衡。
14. 一种用于控制施加于船（2）的螺旋桨轴（6）的推进功率输出的系统（10），所述系统（10）包括推进功率源（4）和控制装置（12），其中
所述推进功率源（4）包括连接到所述螺旋桨轴（6）的内燃机（14），其中
所述控制装置（12）包括控制单元（16）、用于感测所述内燃机（14）的至少一个操作参数的至少一个传感器（18）以及所述推进功率源（4）的至少一个功率输出测量设备（20、20'），并且其中，
所述控制单元（16）被配置成：
- 利用所述功率输出测量设备（20、20'）来确定所述推进功率源（4）的推进功率的当前值，
- 利用所述至少一个传感器（18）来确定所述内燃机（14）的操作参数的当前值，所述操作参数是与所述推进功率不同的参数，
- 将所述推进功率的所述当前值与功率下限值比较，以及
- 将所述操作参数的所述当前值与第一参数极限值比较，其中
如果所述推进功率的所述当前值等于或低于所述功率下限值，和/或如果所述操作参数的所述当前值达到所述第一参数极限值，则所述控制单元（16）被配置成：
- 增加所述内燃机（14）的功率输出。
15. 根据权利要求14所述的系统（10），其中，所述控制单元（16）可选地配置成：
- 确定所述内燃机（14）的另一操作参数的当前值，所述另一操作参数是与所述推进功率不同的参数，其中
所述控制单元（16）被配置成：
- 将所述推进功率的所述当前值与功率上限值比较，以及
- 将所述操作参数的所述当前值或另一操作参数的当前值与第二参数极限值比较，其中
如果所述推进功率的所述当前值等于或超过功率上限，和/或如果所述操作参数的所述当前值或所述另一操作参数的所述当前值达到所述第二参数极限值，则所述控制单元（16）被配置成：
- 降低所述内燃机（14）的功率输出。
16. 根据权利要求14或15所述的系统（10），其中，所述内燃机（14）包括至少一个汽缸装置（22）和涡轮增压器（24），其中
所述汽缸装置（22）包括燃烧室（26）、汽缸孔（28）、配置成在所述汽缸孔（28）中往复运动的活塞（30）、连接到所述燃烧室（26）的气体入口（32）以及连接到所述燃烧室（26）的气体出口（34），其中
所述气体出口（34）被连接到所述涡轮增压器（24）的涡轮侧，并且所述气体入口（32）被连接到所述涡轮增压器（24）的压缩机侧，并且其中
用于感测所述内燃机（14）的至少一个操作参数的所述至少一个传感器（18）被配置成用于感测所述涡轮增压器（24）和/或所述汽缸装置（22）的参数。
17. 根据权利要求14-16中任一项所述的系统（10），其中，所述控制装置（12）包括视觉和/或听觉指示装置（50），其中，如果所述操作参数的所述当前值达到所述第一参数极限值，则所述控制单元（16）被配置成：
- 增加所述功率下限值，以及
- 通过所述视觉和/或听觉指示装置（50）指示所述功率下限值的增加。
18. 根据权利要求15和17所述的系统（10），其中，如果所述操作参数的所述当前值或所述另一操作参数的所述当前值达到所述第二参数极限值，则所述控制单元（16）被配置成：
- 降低所述功率上限值，以及
- 通过所述视觉和/或听觉指示装置（50）指示所述功率上限值的降低。
19.根据权利要求14-18中任一项所述的系统（10），其中，所述推进功率源（4）包括连接到所述螺旋桨轴（6）的另一内燃机（14'），其中
所述控制单元（16）被配置成降低所述另一内燃机（14'）的功率输出，以便增加所述内燃机（14）的所述功率输出。
20.根据权利要求19所述的系统（10），其中，所述控制单元（16）被配置成增加所述另一内燃机（14'）的功率输出，以便降低所述内燃机（14）的所述功率输出。
21.根据权利要求15所述的系统（10），其中，所述船（2）包括连接到所述螺旋桨轴（6）的可控螺距螺旋桨（8），并且其中，所述控制单元（16）被配置成减小所述可控螺距螺旋桨（8）的螺距，以便降低所述内燃机（14）的所述功率输出。
22.根据权利要求14-21中任一项所述的系统（10），其中，所述至少一个传感器（18）是以下中的一者：
- 所述涡轮增压器（24）的旋转速度传感器，
- 所述涡轮增压器（24）的压力传感器，
- 所述涡轮增压器（24）的温度传感器，
- 所述汽缸装置（22）的温度传感器，
- 所述燃烧室（26）的压力传感器。
23.一种包括指令的计算机程序，当所述程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法（100）的步骤。
24.一种包括指令的计算机可读存储介质（90），当由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法（100）的步骤。
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