DE19840082A1 - Verfahren zur Steuerung eines lastschaltbaren Mehrgang-Schiffsgetriebes - Google Patents

Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Steigerung mindestens eines lastschaltbaren Mehrgang-Schiffsgetriebes in Kombination mit einem Festpropeller oder Waterjet ist die Hochschaltungsdrehzahl eine Funktion einer die Beschleunigungsabsicht anzeigenden Größe und insbesondere der Stellgeschwindigkeit des Fahrhebels bzw. der Änderungsgeschwindigkeit der Getriebeeingangsdrehzahl.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines lastschaltbaren Mehrgang-Schiffsgetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mehrgang-Schiffsgetriebe in Kombination mit einem Festpropeller oder Waterjet sind bekannt. Derartige Getrie­ be erlauben eine variable Anpassung des Motors an unter­ schiedliche Betriebsbedingungen, wodurch der Motor stets im optimalen Drehzahlbereich arbeiten kann.

Die DE 196 24 913 A1 offenbart ein Marineantriebssy­ stem mit einem Motor, einem Schaltmechanismus und einer programmierbaren elektronischen Steuervorrichtung mit einer Schaltparametermatrix. Die elektronische Steuervorrichtung überwacht die Motorbelastung und die Umdrehungsrate und erzeugt ein Steuersignal, welches die Schaltvorgänge steu­ ert.

Aus der DE 19 49 938 ist eine Schaltautomatik für eine Schiffsantriebsanlage mit ein- oder mehrstufigem Getriebe bekannt, wobei ein erster Regelkreis über das Drehmoment des Schiffspropellers die den anstehenden Fahrtbedingungen erforderliche Abtriebsdrehzahl des Getriebes einstellt und ein zweiter Regelkreis Motordrehzahl und Motorfüllung in Abhängigkeit vom ersten Regelkreis steuert.

Der obengenannte Stand der Technik erfordert eine Ab­ stimmung des Getriebes mit der Motorelektronik. Es ist folglich nicht möglich, unterschiedliche Getriebetypen mit unterschiedlichen Motoren ohne hohen Anpassungs- und Ko­ stenaufwand zu kombinieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines lastschaltbaren Mehrgang­ schiffsgetriebes zur Verfügung zu stellen, welches automa­ tisch eine variable Anpassung an unterschiedliche Betriebs­ bedingungen erlaubt, ohne eine Abstimmung des Getriebes mit der Motorelektronik zu erfordern.

Dadurch soll das erfindungsgemäße Verfahren universell einsetzbar sein.

Zudem soll der Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen. Dies ist insbesondere bei schnellen Schiffen von großer Bedeutung, damit das Schiff nicht während des Schaltvorgangs von der widerstandarmen Gleitfahrt in die Verdrängerfahrt zurückfällt.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Dementsprechend wird vorgeschlagen, die Beschleuni­ gungsabsicht aus der Bewegung des Fahrhebels bzw. aus der Änderung der Getriebeeingangsdrehzahl abzuleiten und dem­ entsprechend einen Schaltvorgang bei unterschiedlichen Mo­ tordrehzahlen einzuleiten.

Folglich wird eine schnelle Bewegung des Fahrhebels bzw. ein schneller Hochlauf des Motors als Absicht zu mög­ lichst hoher Beschleunigung des Schiffs interpretiert und der Schaltpunkt in den höheren Gang zu hohen Motordrehzah­ len hin verschoben. Die Motordrehzahl beim Schaltpunkt kann z. B. in einem derartigen Fall 95% der Nenndrehzahl betra­ gen und liegt vorzugsweise im Intervall zwischen 80% und 100% der Nenndrehzahl.

Dahingegen wird eine langsame Bewegung des Fahrhebels bzw. ein langsamer Hochlauf des Motors als Absicht zu mög­ lichst moderater Beschleunigung des Schiffs interpretiert und der Schaltpunkt in den höheren Gang zu niedrigen Motor­ drehzahlen hin verschoben. Hierbei ist ein typischer Wert für die Motordrehzahl beim Schaltpunkt 75% der Nenndreh­ zahl. Andere Werte für die Motordrehzahl beim Schaltpunkt können im Intervall zwischen 60% und 80% der Nenndrehzahl liegen.

Erfindungsgemäß wird die Hochschaltung nur bei ge­ schaltetem Vorwärtsgang eingeleitet. Aus Sicherheitsgründen kann bei einer Rückwärtsfahrt der schnelle Gang nicht ge­ schaltet werden.

Zudem - ebenfalls aus Sicherheitsgründen - wird bei Ausfall der Steuerung der langsame Gang geschaltet, da im allgemeinen eine unerwartete Beschleunigung kritischer als eine unerwartete Verzögerung ist.

Gemäß der Erfindung wird auch die Rückschaltung auto­ matisch übernommen. Hierbei bleibt der eingeschaltete schnelle Gang geschaltet, bis die Motordrehzahl eine Rück­ schaltdrehzahl unterschreitet. Erst dann wird die Rück­ schaltung eingeleitet. Ein typischer Wert für die Rück­ schaltdrehzahl ist 50% der Nenndrehzahl.

Gemäß der Erfindung ist die Möglichkeit einer "Kick- down"-Rückschaltung vorgesehen, wenn in einem Drehzahlbe­ reich oberhalb der Rückschaltdrehzahl beschleunigt werden soll.

Bei Schiffen, die mit einer Mehrmaschinenanlage ausge­ rüstet sind, erfolgt der Schaltvorgang gleichzeitig bei allen Getrieben, sobald ein Getriebe das Schaltkriterium erfüllt.

Optional kann während des Schaltvorgangs die Motor­ drehzahl abgesenkt werden.

Das hier beschriebene Verfahren sieht auch die Mög­ lichkeit einer manuellen Schaltung vor. Um eine Beschädi­ gung der Antriebsanlage durch Fehlbedienung zu vermeiden, ist jedoch der Drehzahlbereich für manuelle Schaltung be­ grenzt, wobei ein hierfür typischer Wert 45% der Nenndreh­ zahl ist. Bei höheren Motordrehzahlen wird die eingelegte Gangstellung blockiert.

Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren weist den Vorteil auf, daß eine aufwendige Abstimmung mit der Motore­ lektronik nicht erforderlich ist. Somit sind mehrere Ge­ triebetypen mit mehreren Motoren kombinierbar.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert, die ein Diagramm zur Verdeutli­ chung des Zusammenhangs zwischen der Stellgeschwindigkeit des Fahrhebels und der Hochschaltdrehzahl sowie der Rück­ schaltdrehzahl des Motors im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.

Gemäß der Figur besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Hochschaltdrehzahl und der Stellgeschwindig­ keit des Fahrhebels, der durch die durchgezogene Linie 1 dargestellt ist: Bei geringer Stellgeschwindigkeit des Fahrhebels wird anhand des konkreten Beispiels bereits bei 70% der Nenndrehzahl n_max hochgeschaltet, wodurch die Beschleunigung des Schiffes moderat bleibt. Dieser Schaltpunkt ist in der Figur mit A bezeichnet. Im Gegen­ satz dazu steigt die Hochschaltdrehzahl mit steigender Stellgeschwindigkeit des Fahrhebels und beträgt im Ex­ tremfall bei Punkt B ca. 100% der Nenndrehzahl, um einen maximalen Beschleunigungswert zu erzielen.

Obwohl der hier gezeigte Zusammenhang linear ist, kann erfindungsgemäß auch eine andere Beziehung der bei­ den Größen Stellgeschwindigkeit und Hochschaltdrehzahl zugrunde gelegt werden. Ebenfalls sind auch andere Werte für die Einleitung der Schaltvorgänge realisierbar.

Aus der Figur kann auch die Rückschaltcharakteristik abgelesen werden. Diese wird durch die gepunktete Linie 2 dargestellt. Demnach ist der Rückschaltpunkt C unabhängig von der Stellgeschwindigkeit des Schalthebels und beträgt in diesem Fall 50% der Nenndrehzahl, wobei auch andere Werte realisierbar sind.

Folglich bleibt bei Rücknahme der Schiffsgeschwin­ digkeit bis zu dieser Rückschaltdrehzahl der höhere Gang geschaltet; erst nach Unterschreiten dieser Drehzahl wird in den kleineren Gang zurückgeschaltet.

Der Zusammenhang zwischen der Änderungsgeschwindigkeit der Getriebeeingangsdrehzahl und der Hochschaltdrehzahl kann mit Hilfe dieses Diagramms ebenfalls veranschaulicht werden, weil ein direkter Zusammenhang zwischen der Ände­ rung der Getriebeeingangsdrehzahl und der Stellgeschwindig­ keit des Fahrhebels besteht: Je schneller der Fahrhebel bewegt wird, desto schneller wird die Motordrehzahl erhöht.

Claims (17)

1. Verfahren zur Steuerung mindestens eines last­ schaltbaren Mehrgang-Schiffsgetriebes in Kombination mit einem Festpropeller oder Waterjet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hochschaltungsdrehzahl eine Funktion einer die Beschleunigungsabsicht anzeigenden Größe ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hochschaltungsdrehzahl eine Funktion der Stellgeschwindigkeit des Fahrhebels ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hochschaltungsdrehzahl eine Funktion der Änderungsgeschwindigkeit der Getriebeeingangs­ drehzahl ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine hohe Stellgeschwindigkeit des Fahrhebels bzw. ein schneller An­ stieg der Getriebeeingangsdrehzahl als Absicht zu möglichst hoher Beschleunigung des Schiffs interpretiert wird und der Schaltpunkt in den höheren Gang zu hohen Motordrehzahlen hin verschoben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Motordrehzahl beim Schaltpunkt im Intervall zwischen 80% und 100% der Nenndrehzahl liegt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine niedrige Stellgeschwindigkeit des Fahrhebels bzw. ein langsamer An­ stieg der Getriebeeingangsdrehzahl als Absicht zu moderater Beschleunigung des Schiffs interpretiert wird und der Schaltpunkt in den höheren Gang zu niedrigen Motordrehzah­ len hin verschoben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Motordrehzahl beim Schaltpunkt im Intervall zwischen 60% und 80% der Nenndrehzahl liegt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoch­ schaltung nur bei geschaltetem Vorwärtsgang eingeleitet wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Rückwärtsfahrt nicht hochgeschaltet werden kann.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall der Steuerung der langsame Gang geschaltet wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück­ schaltung automatisch übernommen wird, wobei der einge­ schaltete schnelle Gang geschaltet bleibt, bis die Motor­ drehzahl eine Rückschaltdrehzahl unterschreitet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rückschaltdrehzahl im Intervall zwischen 35% und 70% Nenndrehzahl des Motors liegt.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Möglich­ keit einer "Kick-down"-Rückschaltung vorgesehen ist, wenn in einem Drehzahlbereich oberhalb der Rückschaltdrehzahl beschleunigt werden soll.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schiffen, die mit einer Mehrmaschinenanlage ausgerüstet sind, der Schaltvorgang gleichzeitig bei allen Getrieben erfolgt, sobald ein Getriebe das Schaltkriterium erfüllt.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schaltvorgangs die Motordrehzahl abgesenkt wird.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Möglich­ keit einer manuellen Schaltung vorgesehen ist, wobei, um eine Beschädigung der Antriebsanlage durch Fehlbedienung zu vermeiden, der Drehzahlbereich für manuelle Schaltung be­ grenzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Drehzahlbereich für manuelle Schaltung auf einem Wert zwischen 35% und 60% der Nenndrehzahl begrenzt ist.