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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen Marine-Motor nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Aufgrund gesetzlicher Vorschriften müssen Marine-Motoren von Schiffen mit nur einem Antriebsmotor eine Redundanz in ihrer elektronischen Steuerung aufweisen, die mit der Redundanz der elektronischen Steuerung von Flugmotoren vergleichbar ist.
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Diese Redundanz wird in der Praxis durch eine doppelte interne Auslegung in dem Motorsteuergerät erreicht. Dies führt zu einer hohen Hardware-Komplexität des Motorsteuergeräts. Darüber hinaus sind derartige Motorsteuergeräte unflexibel in Bezug auf unterschiedliche Motorenkonfigurationen.
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Redundante Steuergeräte sind im Kraftfahrzeugbau bekannt. So offenbart die
DE 10 2004 026 594 B4 ein Kraftfahrzeug mit redundantem Steuergerät zur Verbesserung der Zuverlässigkeit bzw. zur Verringerung der Ausfallrate bzw. Fehlfunktionsrate des Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät weist eine Mehrzahl von redundanten Elementen auf. Die redundanten Elemente sind hierbei Teil dieses Steuergeräts, wodurch dessen Hardware-Aufbau außerordentlich aufwendig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für einen Marine-Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass auf an sich bekannte herkömmliche Motorsteuereinrichtungen bzw. Motorsteuergeräte zurückgegriffen werden kann. Erfindungsgemäß ist nämlich eine Umschalteinrichtung vorgesehen, durch die ein unmittelbares Umschalten der Verbindungsleitungen sämtlicher Sensoren sowie Aktoren des Motors und der Spannungsversorgung von einem auf das andere Motorsteuergerät möglich ist. Es wird damit erfindungsgemäß gewissermaßen eine Umschaltmöglichkeit zwischen mehreren Motorsteuergeräten und den Sensoren, Aktoren sowie der Spannungsversorgung bereitgestellt. Dabei können zwei völlig identische Motorsteuereinrichtungen oder Motorsteuergeräte vorgesehen werden, die gegeneinander austauschbar sind. Hierdurch wird die Hardware-Komplexität gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erheblich reduziert. Gleichzeitig wird die Flexibilität erhöht, denn die Umschalteinrichtung kann rein prinzipiell bei unterschiedlichen Steuergeräten zum Einsatz kommen.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in dem unabhängigen Anspruch 1 angegebenen Steuereinrichtung möglich.
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So sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass über die Umschalteinrichtung mittels Sensorverbindungsleitungen folgende Sensoren des Motors mit den Motorsteuereinrichtungen verbunden sind: Nockenwellensensoren, Kurbelwellensensoren, Drucksensoren, Temperatursensoren, Raildrucksensoren, Gashebelsensoren – mithin sämtliche Sensoren, die zur Steuerung eines Motors erforderlich sind.
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Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass über die Umschalteinrichtung mittels Aktorverbindungsleitungen folgende Aktoren des Motors mit den Motorsteuereinrichtungen verbunden sind: Injektoren, Hochdruckpumpe. Auf diese Weise sind auch sämtliche Aktoren des Motors durch die Umschalteinrichtung jeweils mit den beiden Motorsteuergeräten verbindbar.
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Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass durch ein Umschaltsignal sämtliche Sensoren, Aktoren und die Spannungsversorgung zwischen den beiden Steuereinrichtungen hin- und herschaltbar sind. Dieses Umschaltsignal wird gegeben, wenn beispielsweise ein Motorsteuergerät ausfällt. Es kann aber auch während des Betriebs des Motors manuell gesetzt werden. In diesem Falle kann dann zwischen den beiden Motorsteuergeräten hin- und hergeschaltet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 schematisch ein Blockdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und
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2 eine detaillierte Darstellung der Umschalteinrichtung, die bei einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für einen Marine-Motor zum Einsatz kommt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist schematisch ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für einen Marine-Motor dargestellt. Der Marine-Motor ist als 6-Zylinder-Dieselmotor 10 ausgeführt, der sechs Injektoren 11 aufweist, die über entsprechende Leitungen mit einer Umschalteinrichtung 200 verbunden sind. An einer Nockenwelle 12 sind beispielsweise Nockenwellensensoren 13 angeordnet, deren Ausgangssignal jeweils Steuereinrichtungen oder Steuergeräten 110, 120 zuführbar sind. Die Steuergeräte 110 und 120 sind baugleich und insoweit austauschbar. Das Steuergerät 110 ist ein Hauptsteuergerät, wohingegen das Steuergerät 120 ein Backup-Steuergerät darstellt. Beide Steuergeräte sind mit der Umschalteinrichtung 200 verbunden. Die Ansteuerung des Marine-Motors 10 erfolgt durch die Steuergeräte 110 bzw. 120 über die Umschalteinrichtung 200 auf nachfolgend noch näher zu beschreibende Weise.
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Den Steuergeräten 110, 120 sind ferner Signale von Sensoren 100 zuführbar. Darüber hinaus führen Signale, die eine gewünschte Betätigung des Motors repräsentieren, von einer Betätigungseinrichtung 20, beispielsweise einem Kommandostand eines Schiffes, in dem die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle des Motors 10 durch einen Gashebel 28 wählbar ist, zu den beiden Steuergeräten 110, 120 über entsprechende Leitungen 29. In der Kommandoeinrichtung 20 ist ferner ein Alarm- und Überwachungssystem 27 angeordnet, durch welches beispielsweise ein automatisches Schaltsignal 115 für eine Umschaltung zwischen dem Hauptsteuergerät 110 und dem Backup-Steuergerät 120 ausgegeben wird. Auch ein manuelles Umschaltsignal 25 kann vorgesehen sein (1).
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird nachfolgend in Verbindung mit 2 erläutert. In der Kommandoeinrichtung 20 eines Schiffes gibt es eine Spannungsversorgung PS (Power Supply), eine Zündvorgabe I sowie wenigstens einen Bus, im Falle einer beispielsweise 6- oder 8-zylindrigen Brennkraftmaschine, zwei Busse. Die Brennkraftmaschine 10 verfügt über einen oder mehrere Kurbelwellensensoren S1, einen oder mehrere Nockenwellensensoren S2, einen oder mehrere Drucksensoren S3, einen oder mehrere Temperatursensoren S4 und wenigstens einen Sensor S5 für die Stellung des Gashebels 28 sowie einen oder mehrere Raildrucksensoren S6. In der Brennkraftmaschine 10 sind darüber hinaus Aktoren vorgesehen, beispielsweise Aktoren A1, die den Injektoren 11 der 1 entsprechen, sowie wenigstens ein Aktor A2 zur Ansteuerung einer Hochdruckpumpe. Von dem Drucksensor S3, dem Temperatursensor S4 und dem Gashebelstellungssensor S5 führt eine Leitung 105 zur Hauptsteuereinrichtung 110 und eine Leitung 104 zur Backup-Steuereinrichtung 120. Die Nockenwellen- und Kurbelwellensensoren S1, S2, wie auch die Signale für die Spannungsversorgung PS werden über elektrische Leitungen 23 sowohl der Hauptsteuereinrichtung 110 als auch der Backup-Steuereinrichtung 120 zugeführt. Auch ein Signal der Zündung I wird über Leitung 21 über die Umschalteinrichtung 200 den beiden Steuereinrichtungen 110, 120 zugeführt. In der Umschalteinrichtung 200 sind jeweils Schaltelemente SW1, SW2 und SW3 vorgesehen, die ein Umschalten der Leitungen 21, 104 und 102 auf sowohl die Hauptsteuereinrichtung 110 als auch auf die Backup-Steuereinrichtung 120 ermöglichen. Im Falle der Zündung I erfolgt dies durch eine Verzweigung der Leitung 21 in zwei Leitungen 21a und 21b, deren erste zu der Hauptsteuereinrichtung 110 und deren zweite zu der Backup-Steuereinrichtung 120 führt. Im Falle der Sensoren erfolgt dies über eine Verzweigung der Sensorleitung 104 in eine Sensorleitung 104a, die zu der Hauptsteuereinrichtung 110 führt, und in eine Sensorleitung 104b, die zu der Backup-Steuereinrichtung führt, und im Falle der Aktoren erfolgt es durch eine Verzweigung der Leitung 102, die zu den Aktoren der Brennkraftmaschine führt, in Leitungen 102a und 102b, die jeweils von der Hauptsteuereinrichtung 110 bzw. Backup-Steuereinrichtung 120 zu der Umschalteinrichtung 200 führen. Im Falle der Sensoren und der Zündung sowie der Spannungsversorgung ist die Richtung des Signalflusses von der Brennkraftmaschine bzw. der Führungseinrichtung 20 hin zu den Steuergeräten 110, 120. Im Falle der Aktoren führt die Leitung von den beiden Steuergeräten 110, 120 hin zu den Aktoren. In der Umschalteinrichtung 200 sind die Schaltelemente SW1 der Zündung zugeordnet, die Schaltelemente SW2 sind den Sensoren zugeordnet, und die Schaltelemente SW3 sind den Aktoren zugeordnet. Diese Schaltelemente werden simultan umgeschaltet durch eine Schaltlogik, und zwar durch ein automatisches Schaltsignal 115 (siehe 1), das gesetzt wird, wenn beispielsweise die Hauptsteuereinrichtung 110 einen Fehler meldet. Hierzu werden Überwachungssignale 119 der Umschalteinrichtung 200 zugeführt. Sobald ein Hauptschalter SW betätigt wird, werden gleichzeitig hierzu auch die Schalter SW1, SW2, SW3 betätigt und es wird unmittelbar von dem Hauptsteuergerät 110 auf das Backup-Steuergerät 120 umgeschaltet oder umgekehrt und die Sensorsignale jeweils dem anderen Steuergerät zugeführt. Die Aktorsignale werden in diesem Fall jeweils von dem anderen Steuergerät zu dem Motor hin übermittelt. Auch die Spannungsversorgung wird auf diese Weise wie beschrieben umgeschaltet. Auch ein manuelles Umschalten ist über ein entsprechendes Schaltsignal 118 möglich.
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Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass keine komplexen Steuergeräte vorgehalten werden müssen, die intern einen redundanten Aufbau aufweisen. Vielmehr können zwei an sich bekannte handelsübliche Steuergeräte verwendet werden. Diese werden durch die erfindungsgemäß ausgestaltete Umschalteinrichtung 200 mit der Brennkraftmaschine bzw. dem Führungsstand 20 verschaltet und gekoppelt und durch die Umschalteinrichtung 200 können Umschaltungen zwischen den beiden Steuergeräten 110, 120 vorgenommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004026594 B4 [0004]
