JP2020527111A - 船舶の推進力を制御するための方法 - Google Patents

船舶の推進力を制御するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020527111A
JP2020527111A JP2020501331A JP2020501331A JP2020527111A JP 2020527111 A JP2020527111 A JP 2020527111A JP 2020501331 A JP2020501331 A JP 2020501331A JP 2020501331 A JP2020501331 A JP 2020501331A JP 2020527111 A JP2020527111 A JP 2020527111A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
control unit
exhaust gas
ship
propeller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020501331A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7163358B2 (ja
Inventor
リヌス・イデスコグ
Original Assignee
リーン・マリン・スウェーデン・アーベー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by リーン・マリン・スウェーデン・アーベー filed Critical リーン・マリン・スウェーデン・アーベー
Publication of JP2020527111A publication Critical patent/JP2020527111A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7163358B2 publication Critical patent/JP7163358B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B60W20/16Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for reducing engine exhaust emissions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
    • B63B79/40Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation for controlling the operation of vessels, e.g. monitoring their speed, routing or maintenance schedules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/10Propeller-blade pitch changing characterised by having pitch control conjoint with propulsion plant control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1461Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1463Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases downstream of exhaust gas treatment apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
    • B63H2021/216Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels using electric control means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/70Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle exterior
    • F02D2200/701Information about vehicle position, e.g. from navigation system or GPS signal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/36Control for minimising NOx emissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本発明は船舶(10)の推進力を制御するための方法に関する。船舶(10)は機関(5)および可変ピッチプロペラ(7)を備え、トルクおよび機関速度は、出力設定値に対応するように調節される。調節は、船舶(10)の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、機関(5)の機関速度および可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチ運転条件において、船舶(10)が運転されるようにされている。方法は、機関(5)によって生成される排ガス内のNO含有量を示したNO値を決定するステップと、NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、機関(5)のトルクを低減させるステップと、を含んでいる。代替的に、方法は、少なくとも1つのシリンダ(9)内の最高圧を示した最高圧値を決定するステップと、最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、機関(5)のトルクを減少させるステップと、を含んでいる。

Description

本発明は、船舶の推進力を制御するための方法に関する。さらに、本発明は、コンピュータプログラム、コンピュータ可読媒体、制御ユニット、および船舶に関する。
可変ピッチの船舶プロペラは、ブレードの迎え角が連続的に変化可能であるように設計されている。このようにして、主機関のトルクトルクは変化され得る。可変ピッチプロペラは、操縦性に中間から高い要求を伴った中型船舶(垂線間長が50から150m)に共通している。
可変ピッチプロペラを備えた船舶は、適切な柔軟性と共に操縦されることが可能であるが、その船舶は、例えば船舶の機関または可変ピッチプロペラの不適切な運転設定のために、必要よりも多くの燃料を頻繁に消費する。
前述の観点において、本発明の第1態様によれば、本発明の目的は、船舶の推進力を制御するための方法を提供することであり、その方法では、船舶の機関は適切な運転条件において運転される。
前述の態様は、請求項1による方法により獲得される。
そのように、本発明の第1態様は、船舶の推進力を制御するための方法に関する。船舶は機関と可変ピッチプロペラとを備え、トルクおよび機関速度は、出力設定値に対応して調節される。この調節は、船舶の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを伴った運転条件において船舶が運転されるようにされる。
本発明の第1態様によれば、方法は、
− 機関によって生成される排ガス内のNO含有量を示したNO値を決定するステップと、
− NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、機関のトルクを低減させるステップと、
を含んでいる。
そのように、前述の発明により、船舶の推進力の制御が提案され、機関は適切な燃料消費と共に運転され、且つNO含有量も適切に低く維持されることが可能である。したがって前述の方法は、直前に使用された運転条件と比較して環境により害の少ない、船舶の運転に貢献を示している。さらに、所望の燃料消費範囲内に燃料消費を維持することは、コストの低減を示している。
ここで使用されている「NO含有量」との用語は、一酸化窒素NOおよび二酸化窒素NOの総量に関連している。しかしながら、この用語は、個別に測定された場合、一酸化窒素または二酸化窒素の含有量を意味することも意図している。
前述の発明のために、機関により発生した排ガス内の実際のNO含有量は、船舶の推進力を制御する場合に考慮され得る。したがって、例えば船舶の機関を運転する場合に、高いNO含有量のレベルを回避するために、試験環境においてシミュレーションおよび/または試験からトルクの制約を決定する代わりに、前述の方法は、実際のNO含有量が考慮され得ることを示している。単なる例として、船舶の機関によって発生するNOの量は、例えば経年変化および/または摩耗により、機関の寿命を通じて変化し得、そのような変化は、前述の方法において自動的に考慮され得る。
随意的に、船舶は、機関からの排ガスをガイドするように形成された排ガスシステムを備え、この排ガスシステムは、NO低減アセンブリを備えている。
随意的に、方法は、排ガスの意図された流れ方向で見て、機関と、排ガスシステム内のNOx低減アセンブリと、の間の排ガスを評価することにより、NO値を決定するステップを含んでいる。機関とNO低減アセンブリとの間のNO含有量の測定は、測定されたNOx含有量が、機関により発生する排ガス内のNO含有量であることを示している。そのように、前述の方法は、制御が例えば経年変化による、例えばNO低減アセンブリの容量のあらゆる変化に依存しないので、急速な且つ安定した機関の制御を示している。
随意的に、方法は、排ガスの意図された流れ方向で見て、排ガスシステム内のNO低減アセンブリの下流の排ガスを評価することにより、NO値を決定するステップを含んでいる。NO低減アセンブリの下流のNO含有量の測定は、測定されたNO含有量が、船舶の周囲環境内に入る排ガス内のNO含有量であることを示している。そのように、前述の方法は、NO含有量が、例えば法的な排出レベルとなり得る、事前に決定された排出レベルを越えないように、機関が制御されることが可能であることを示している。
随意的に、方法は、船舶の地理的位置を決定するステップ、およびこれにより決定された地理的位置に基づいて、NO閾値を決定するステップ、を含んでいる。世界の多様な地理的領域は、多様な許容排出レベルと関連し得る。そのように、前述の方法は、決定された地理的位置に基づいてNO閾値を調節するように適合されており、そのような多様な許容排出レベルが、NO閾値を設定する場合に、考慮され得ることを示している。したがって、このことは、適切な燃料消費と同様に適切なNOx排出レベルを伴った機関の適切な運転を示している。
随意的に、機関の機関速度は、NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に増大される。速度の増大は、船舶が、出力設定値により示されたような必要な出力を発生し得、一方でNO閾値以下のNO含有量を伴った排ガスをいつでも発生することを意味している。
本発明の第2態様は、船舶の推進力を制御するための方法に関する。船舶は、機関および可変ピッチプロペラを備えている。機関は少なくとも1つのシリンダを備えている。トルクおよび機関速度は、出力設定値に一致するように調節され、当該調節は、船舶の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを伴った運転条件において船舶が運転されるようにされている。
本発明の第2態様によれば、方法は、
− 少なくとも1つのシリンダ内の最高圧を示した最高圧値を決定するステップと、
− 最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、機関のトルクを減少させるステップと、
を含んでいる。
最高圧を越えることは、機関に対して有害となり得る。そのように、本発明の第2態様による前述の方法により、機関を損傷する危険性は、適切に低くなり得る。
随意的に、機関の機関速度は、最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に増大される。
随意的に、本発明の第1および/または第2態様に関して、機関のトルクを減少させる機構は、可変ピッチプロペラのプロペラピッチを減少させることを含んでいる。
本発明の第3態様はコンピュータプログランに関し、このプログラムがコンピュータ上で実行された場合、本発明の第1態様および第2態様のいずれか一方のステップを実行するための、プログラムコード手段を含んでいる。
本発明の第4態様はンピュータ可読媒体に関し、この媒体は、プログラム製品がコンピュータ上で実行された場合に、本発明の第1および第2態様のいずれか一方のステップを実行するためのプログラムコード手段を含んだ、コンピュータプログラムを担持している。
本発明の第5態様は、船舶の推進力を制御するための制御ユニットに関する。船舶は、機関および可変ピッチプロペラを備え、制御ユニットは、出力設定値を示した信号を受信するように形成されている。制御ユニットは、出力設定値に応じて機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを制御する制御信号を出すようにも形成されている。制御信号は、船舶の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、出力設定値に応じた機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを伴った運転条件において船舶が運転されるように決定されている。
本発明の第5態様によれば、制御ユニットは、
− 機関により発生した排ガス内のNO含有量を示したNO値を伴ったNO信号を受信し、および
− NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、機関のトルクを減少させる制御信号を出すように形成されている。
随意的に、船舶は、機関からの排ガスをガイドするように形成された排ガスシステムを備え、この排ガスシステムは、NO低減アセンブリを備えている。
随意的に、制御ユニットは、排ガスの意図された流れ方向で見て、機関と排ガスシステム内のNO低減アセンブリとの間の位置に配置されたNOセンサから、排ガス内のNO含有量を示したNO値を伴った信号を受信するように形成されている。
随意的に、制御ユニットは、排ガスの意図された流れ方向で見て、排ガスシステム内のNO低減アセンブリの下流の位置に配置されたNOセンサから、排ガス内のNO含有量を示したNO値を伴った信号を受信するように形成されている。
随意的に、制御ユニットは、船舶の地理的位置を示した信号を受信するように形成されており、制御ユニットはさらに、これにより決定された地理的位置に基づいて、NO閾値を決定するように形成されている。
随意的に、制御ユニットは、NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、機関の機関速度を増大させる制御信号を出すように形成されている。
本発明の第6態様は、船舶の推進力を制御するための制御ユニットに関する。船舶は、機関および可変ピッチプロペラを備えている。機関は少なくとも1つのシリンダを備えている。制御ユニットは、出力設定値を示した信号を受信するように形成されている。制御ユニットは、出力設定値に応じて機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを制御する制御信号を出すようにも形成されている。制御信号は、船舶の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、出力設定値に応じた機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを伴った運転条件において船舶が運転されるように決定されている。
本発明の第6態様によれば、制御ユニットは、
− 少なくとも1つのシリンダ内の最高圧を示した最高圧値を伴った最高圧信号を受信し、および
− 最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、機関のトルクを減少させる制御信号を出すように形成されている。
随意的に、制御ユニットは、最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、機関(5)の機関速度を増大させる制御信号を出すように形成されている。
随意的に、制御ユニットは、機関のトルクを減少させるために、可変ピッチプロペラのプロペラピッチを減少させる制御信号を出すように形成されている。
本発明の第7態様は、本発明の第5または第6態様による制御ユニットを備えた船舶に関する。
添付の図を参照するとともに、以下に例として示された本発明の実施形態をより詳細に記載する。
機関に関する代表的な負荷限界を示した図である。 正確な要求された硬化を得るための、機関速度に関する出力設定値の計算およびトルクの制御を示した図である。 制御ロジックの例を示した図である。 船舶の実施形態を示したブロック線図である。
図4は、船舶10の実施形態を示している。図4の船舶は、主機関としても引用され得る機関5、および可変ピッチプロペラ7を備えている。トルクおよび機関速度は、例えば所望のまたは狙った機関出力値のような出力設定値に一致するように調節され得る。単なる一例として、出力設定値は、オンボードまたは図4に示されたように離れて配置されたユーザボード1を使用して設定され得る。全体的に、出力設定値は、機関5および可変ピッチプロペラ7により発生した所望の動力を示している。
単なる一例として、図4に示されたように、出力設定値を示した信号は、ユーザボード1からオンボードに、または離れて配置された制御ユニット2に送信され得る。非限定的な例として、制御ユニット2は、機関5、機関速度調整器4、ターボアセンブリ6、可変ピッチプロペラ7、および可能であれはシャフト出力センサ8から情報を受信し得る。さらに、再度単なる一例として、船舶10は、システムの設定およびデータ読み取りのための追加のユーザボード3を備えている。
さらに、制御ユニット2は機関5およびプロペラ7、またはプロペラ調整手段(図示略)に制御信号を出して、それにより機関5の機関速度および可変ピッチプロペラ7のプロペラピッチを制御するように形成され得る。プロペラピッチを制御することにより、機関5のトルクが制御され得る。
それに加えて、船舶10の実施形態は、少なくとも1つのシリンダ9を備えたシリンダ装置を備えている。さらに図4において、船舶10の実施形態は、少なくとも1つのシリンダ9内の圧力を測定するように形成されたシリンダ圧力センサ11を備えているとして開示されている。一例として、シリンダ圧力センサ11は、少なくとも1つのシリンダ内の最高圧を測定するように形成され得る。
図4は、図中に記載された船舶10の実施形態が、機関5からの排ガスをガイドするように形成された排ガスシステム12を備えていることも記載している。さらに図4に示されたように、排ガスシステム12は、NO低減アセンブリ13を備え得る。単なる一例において、そのようなNO低減アセンブリは、排ガス内のNO含有量を低減するように適合された触媒を含み得る。
さらに図4は、船舶10が、排ガスの意図された流れ方向で見て、機関5とNO低減アセンブリ13との間に配置された上流NOセンサ14を備え得ることを示している。上流NOセンサ14の代わりにまたはそれに加えて、船舶は、排ガスの意図された流れ方向で見て、排ガスシステム12内のNO低減アセンブリ13の下流に配置された、下流NOセンサ15を備え得る。
さらに、図4の船舶10は位置センサ16を備え、このセンサは例えば、船舶10の地理的位置を決定するように形成された全地球測位システムを備え得る。
図4の船舶10の実施形態は、各々1つのシリンダ圧力センサ11、上流NOセンサ14、下流NOセンサ15、および位置センサ16を備えているが、船舶10の他の実施形態は、前述のセンサ11、14、15、16の1つのみを備え得ることが予想される。さらに、船舶10の実施形態は、2つ以上のセンサ11、14、15、16を備えていることが予想される。
図1は、例えば図4の機関5のような機関に関する負荷限界曲線を示している。図1から情報を得られ得るように、そこに示されたグラフは、横座標に(最大機関速度のパーセンテージとして示された)機関速度、縦座標に動力を示している。さらに、図1は、(同じく、機関によって発生する最大トルクのパーセンテージとして示された)異なったトルクレベルに関する等値線を含んでいる。図1から理解され得るように、機関によって発生する動力は、トルクの増大と共に増大する。同様の過程で、機関によって発生する動力は、機関速度の増大と共に増大する。
さらに図1から理解され得るように、所定の動力レベルは、機関トルクおよび機関速度の複数の多様な組み合わせによって得られ得る。一般的に、燃料消費の観点から、機関を高トルクレベルで運転することが有利である。
そのようにしておよび図2を参照して、例えば機関により発生する動力を示した出力設定値を受け入れる場合、機関は、例えば機関の負荷限界の観点から可能な最も高いトルクレベルのような高トルクレベルの状態において、好適に運転されており、機関速度は制御されて、これにより機関速度および機関トルクの組み合わせは、要求された動力、または出力設定値に一致する。
しかしながら、本発明は、要求された動力または出力設定値に合致させるために、機関トルクおよび機関速度の適切な組み合わせを決定する場合に、追加のパラメータも考慮することを提案している。
そのように、本発明の第1態様は、船舶10の推進力を制御するための方法に関連している。船舶10は機関5および可変ピッチプロペラ7を備え、トルクおよび機関速度は、出力設定値に一致するように調節される。これまでに示したように、機関のトルクは、可変ピッチプロペラ7のプロペラピッチを制御することにより制御され得る。
トルクおよび機関速度の調節は、船舶の燃料消費が所望の燃料消費範囲内になるおよび/または維持されるような機関5の機関速度および可変ピッチプロペラ7のプロペラピッチにおいて、船舶10が運転されるように行われる。そのように、図2を参照すると、機関速度およびプロペラピッチは一般的に、機関トルクが機関の負荷限界曲線の観点においておよびさらなる境界条件の観点においても、可能な限り高くなるように制御され、このことはこれ以降に詳しく述べられている。
本発明の第1態様によれば、方法は、
− 機関5により発生する排ガス内のNO含有量を示したNO値を決定するステップと、
− NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、機関5のトルクを低減させるステップと、
を含んでいる。
そのように、前述のNO値は、出力設定値に対応した機関速度および機関トルクの組み合わせを決定する場合に使用される境界条件となり得、所望の燃料消費範囲内の燃料消費の結果ともなり得る。
NOx値は、複数の多様な位置において決定され得る。例えば図4を参照すると、NO値は、排ガスの意図された流れ方向で見て、機関5と、排ガスシステム12内のNO低減アセンブリ13と、の間の排ガスを評価することにより決定され得る。そのようにして、NO値は、図4内の上流NOxセンサ14を使用して決定され得る。
前述の位置におけるNO値の決定の代わりに、またはそれに加えて、その方法は、排ガスの意図された流れ方向で見て、排ガスシステム12内のNO低減アセンブリ13の下流の排ガスを評価することにより、NO値を決定するステップを含み得る。そのようにして、NO値は、図4内の下流NOセンサ15を使用して決定され得る。
NO閾値は、必ずしも一定である必要はない。その代わりに、NO閾値は、例えば船舶10の地理的位置に基づいて変化し得る。そのように、その方法は、例えば位置センサ16を使用して船舶10の地理的位置を決定し、地理的位置の決定に基づいてNO閾値を決定するステップを含み得る。単なる一例として、制御ユニット2は、多様な地理的位置に関する多様なNO閾値の参照テーブルを含み得る。
さらにその方法は、NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、機関5の機関速度が増大する機能も備え得る。
出力設定値に一致した、および所望の燃料消費範囲内の燃料消費にも帰結する、機関速度および機関トルクの設定を決定した場合に、NO値が境界条件として使用される代わりに、またはそれに加えて、最高圧値が境界条件として使用され得る。
そのように、本発明の第2態様は、船舶の推進力を制御するための方法に関連しており、その方法は、少なくとも1つのシリンダ9(図4参照)内の最高圧を示した圧力値を決定するステップを含んでいる。単なる一例として、最高圧値は、図4に関連してこれまでに示されたシリンダ圧力センサ11のようなシリンダ圧力センサを使用して決定され得る。さらに、本発明の第2態様による方法は、最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、機関5のトルクを低減させるステップを含んでいる。
単なる一例として、最高圧閾値は、機関5の過度の負荷および/または過度の摩耗の危険性を低減するために決定され得る。しかしながら、前述の目的の代わりに、またはそれに加えて、最高圧閾値は、例えば機関の排気が所望の範囲内に維持されるように決定され得る。単なる一例として、最高圧とNOx排出との間の相関関係が形成され得、所望される最大NOx排出レベルに対応した最高圧は、最高圧閾値として使用され得る。
機関が複数のシリンダを備えている場合、最高圧はシリンダの1つにおいて測定され得る。代替的に、最高圧は2つ以上のシリンダにおいて測定されてもよく、1つ以上のシリンダにおいて測定された最大最高圧は、結果的に最高圧閾値と比較される最高圧値として使用され得る。
さらに、本発明の第1態様による方法に関しては、
機関5の機関速度は最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、増大され得る。
船舶10の推進力を制御する場合に使用される境界条件に関わらず、機関5のトルクの低減の機構は、可変ピッチプロペラ7のプロペラピッチの低減を含み得る。
さらに、これまでに示された方法の実施形態の各々は、図4に関連してこれまでに示された制御ユニット2のような、1つ以上の制御ユニットにより実行され得る。そのようにして、制御ユニット2は、例えば図4に示されたユーザボード1を使用して、出力設定値を示した信号を受信するように形成され得る。さらに、これまでに示されたように、制御ユニット2は、機関5の機関速度および可変ピッチプロペラ7のプロペラピッチを示した信号を受信するようにも形成され得る。さらに制御ユニット2は、例えばNO値および/または最高圧値のような関連した境界条件を示した信号を受信して、受信した信号を対応した閾値と比較するようにも形成され得る。さらに制御ユニット2は、前述の境界条件を考慮して、出力設定値に応じた機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを示した制御信号を出すように形成され得る。
そのように、船舶10の制御ユニット2は、これまでに示された方法の任意の1つの手順を実施するように形成され得る。
図3は、制御ユニット2のための制御ロジックの一例を示している。図3から理解されるように、制御ロジックは、機関の機関速度および可変ピッチプロペラのプロペラピッチを制御するための調整器を備え得る。図3の制御ロジックは、機関速度およびプロペラピッチを制御する場合に、これまでに論じられた1つ以上の境界条件を考慮するための手段も備え得る。そのように、調整器は、これまでに議論されたシリンダ圧力センサ11、上流NOセンサ14、および下流NOセンサ15の少なくとも1つからの信号のようなセンサ信号を受信して、機関速度およびトルク、すなわち可変ピッチプロペラのプロペラピッチに関する設定値を決定する場合に、信号内の情報を使用するように形成され得る。
1 ・・・ユーザボード
2 ・・・制御ユニット
4 ・・・機関速度調節器
5 ・・・機関
6 ・・・ターボアセンブリ
7 ・・・可変ピッチプロペラ
8 ・・・シャフト出力センサ
9 ・・・シリンダ
10 ・・・船舶
11 ・・・シリンダ圧力センサ
12 ・・・排ガスシステム
13 ・・・NOx低減アセンブリ
14 ・・・上流NOxセンサ
15 ・・・下流NOxセンサ
16 ・・・位置センサ

Claims (22)

  1. 船舶(10)の推進力を制御するための方法であって、前記船舶(10)は機関(5)および可変ピッチプロペラ(7)を備え、
    トルクおよび機関速度は、出力設定値に一致するように調節され、
    前記調節は、前記船舶(10)の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、前記機関(5)の機関速度および前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチ運転条件において、前記船舶(10)が運転されるようにされており、前記方法は、
    − 前記機関(5)によって生成される排ガス内のNO含有量を示したNO値を決定するステップと、
    − 前記NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、前記機関(5)のトルクを低減させるステップと、
    を含んでいる方法。
  2. 前記船舶(10)は、前記機関からの排ガスをガイドするように形成された排ガスシステム(12)を備え、該排ガスシステムは、NO低減アセンブリ(13)を備えている、請求項1に記載の方法。
  3. 前記方法は、排ガスの意図された流れ方向で見て、前記機関(5)と、前記排ガスシステム(12)内のNO低減アセンブリ(13)と、の間の排ガスを評価することにより、前記NO値を決定するステップを含んでいる、請求項2に記載の方法。
  4. 前記方法は、排ガスの意図された流れ方向で見て、前記排ガスシステム(12)内のNO低減アセンブリ(13)の下流の排ガスを評価することにより、前記NO値を決定するステップを含んでいる、請求項2に記載の方法。
  5. 前記排ガスは、NOセンサ(14;15)を使用して評価される、請求項3または4に記載の方法。
  6. 前記方法は、前記船舶(10)の地理的位置を決定するステップ、およびこれにより決定された地理的位置に基づいて、前記NO閾値を決定するステップ、を含んでいる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記機関(5)の機関速度は、前記NO値が前記NOx閾値を越えたことを検出した場合に増大される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 船舶(10)の推進力を制御するための方法であって、前記船舶は、機関(5)および可変ピッチプロペラ(7)を備え、前記機関は少なくとも1つのシリンダ(1)を備え、
    トルクおよび機関速度は、出力設定値に一致するように調節され、当該調節は、前記船舶(10)の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、前記機関(5)の機関速度および前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチを伴った運転条件において前記船舶(10)が運転されるようにされており、前記方法は、
    − 前記少なくとも1つのシリンダ(9)内の最高圧を示した最高圧値を決定するステップと、
    − 前記最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、前記機関(5)のトルクを減少させるステップと、
    を含んでいる方法。
  9. 前記機関(5)の機関速度は、前記最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に増大される、請求項8に記載の方法。
  10. 前記機関(5)のトルクを減少させる機構は、前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチを減少させることを含んでいる、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. プログラムがコンピュータ上で実行された場合に、請求項1から10のいずれか一項に記載のステップを実行するためのプログラムコード手段を含んだコンピュータプログラム。
  12. 前記プログラム製品がコンピュータ上で実行された場合に、請求項1から10のいずれか一項に記載のステップを実行するためのプログラムコード手段を含んだコンピュータプログラムを担持した、コンピュータ可読媒体。
  13. 船舶(10)の推進力を制御するための制御ユニット(2)であって、前記船舶は、機関(5)および可変ピッチプロペラ(7)を備え、
    前記制御ユニット(2)は、出力設定値を示した信号を受信するように形成され、前記制御ユニット(2)は、前記出力設定値に応じて前記機関(5)の機関速度および前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチを制御する制御信号を出すようにも形成されており、
    前記制御信号は、前記船舶(10)の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、前記出力設定値に応じた前記機関(5)の機関速度および前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチを伴った運転条件において前記船舶(10)が運転されるように決定されており、前記制御ユニットは、
    − 前記機関(5)により発生した排ガス内のNO含有量を示したNO値を伴ったNO信号を受信し、および
    − 前記NO値がNO閾値を越えたことを検出した場合に、前記機関(5)のトルクを減少させる制御信号を出すように形成されている制御ユニット(2)。
  14. 前記船舶(10)は、前記機関(5)からの排ガスをガイドするように形成された排ガスシステム(12)を備え、該排ガスシステムは、NO低減アセンブリ(13)を備えている、請求項13に記載の制御ユニット(2)。
  15. 前記制御ユニット(2)は、排ガスの意図された流れ方向で見て、前記機関(5)と前記排ガスシステム(12)内の前記NO低減アセンブリ(13)との間の位置に配置されたNOセンサ(14)から、前記排ガス内のNO含有量を示した信号を受信するように形成されている、請求項14に記載の制御ユニット(2)。
  16. 前記制御ユニット(2)は、排ガスの意図された流れ方向で見て、前記排ガスシステム(12)内の前記NO低減アセンブリ(13)の下流の位置に配置されたNOセンサ(15)から、前記排ガス内のNO含有量を示した信号を受信するように形成されている、請求項14に記載の制御ユニット(2)。
  17. 前記制御ユニット(2)は、前記船舶(10)の地理的位置を示した信号を受信するように形成されており、前記制御ユニット(2)はさらに、これにより決定された地理的位置に基づいて、前記NO閾値を決定するように形成されている、請求項13から16のいずれか一項に記載の制御ユニット(2)。
  18. 前記制御ユニット(2)は、前記NO値が前記NO閾値を越えたことを検出した場合に、前記機関(5)の機関速度を増大させる制御信号を出すように形成されている、請求項13から17のいずれか一項に記載の制御ユニット(2)。
  19. 船舶(10)の推進力を制御するための制御ユニット(2)であって、前記船舶(10)は、機関(5)および可変ピッチプロペラ(7)を備え、前記機関(5)は少なくとも1つのシリンダ(9)を備え、
    前記制御ユニット(2)は、出力設定値を示した信号を受信するように形成され、前記制御ユニット(2)は、前記出力設定値に応じて前記機関(5)の機関速度および前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチを制御する制御信号を出すようにも形成されており、
    前記制御信号は、前記船舶(10)の燃料消費が、所望の燃料消費範囲内になるようなおよび/またはその範囲内に維持されるような、前記出力設定値に応じた前記機関(5)の機関速度および前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチを伴った運転条件において前記船舶(10)が運転されるように決定されており、前記制御ユニットは、
    − 前記少なくとも1つのシリンダ(9)内の最高圧を示した最高圧値を伴った最高圧信号を受信し、および
    − 前記最高圧値が最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、前記機関(5)のトルクを減少させる制御信号を出すように形成されている制御ユニット(2)。
  20. 前記制御ユニット(2)は、前記最高圧値が前記最高圧閾値を越えたことを検出した場合に、前記機関(5)の機関速度を増大させる制御信号を出すように形成されている、請求項19に記載の制御ユニット(2)。
  21. 前記制御ユニット(2)は、前記機関(5)のトルクを減少させるために、前記可変ピッチプロペラ(7)のプロペラピッチを減少させる制御信号を出すように形成されている、請求項13から20のいずれか一項に記載の制御ユニット(2)。
  22. 請求項13から21のいずれか一項に記載の制御ユニット(2)を備えた船舶(10)。
JP2020501331A 2017-07-14 2018-07-05 船舶の推進力を制御するための方法 Active JP7163358B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1750935A SE542084C2 (en) 2017-07-14 2017-07-14 Method for controlling the propulsion of a ship by determined cylinder top pressure
SE1750935-7 2017-07-14
PCT/EP2018/068248 WO2019011779A1 (en) 2017-07-14 2018-07-05 METHOD FOR CONTROLLING THE PROPULSION OF A SHIP

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020527111A true JP2020527111A (ja) 2020-09-03
JP7163358B2 JP7163358B2 (ja) 2022-10-31

Family

ID=62873333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020501331A Active JP7163358B2 (ja) 2017-07-14 2018-07-05 船舶の推進力を制御するための方法

Country Status (12)

Country Link
US (1) US11383811B2 (ja)
EP (1) EP3652064B1 (ja)
JP (1) JP7163358B2 (ja)
KR (1) KR102494270B1 (ja)
CN (1) CN111164009B (ja)
CY (1) CY1124438T1 (ja)
DK (1) DK3652064T3 (ja)
ES (1) ES2886218T3 (ja)
PT (1) PT3652064T (ja)
SE (1) SE542084C2 (ja)
SG (1) SG11201912915YA (ja)
WO (1) WO2019011779A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109944706B (zh) * 2019-03-29 2022-06-24 潍柴动力股份有限公司 氮氧化合物排放的调控方法及装置
SE1950839A1 (en) * 2019-07-03 2020-11-03 Lean Marine Sweden Ab Method and System for Controlling Propulsive Power Output of Ship
GB2591256B (en) * 2020-01-22 2022-04-20 Berg Propulsion Production Ab Method and control unit for controlling operation of an engine-driven pitch propeller of a marine propulsion system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379114B1 (en) * 2000-11-22 2002-04-30 Brunswick Corporation Method for selecting the pitch of a controllable pitch marine propeller
JP2012002117A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
WO2016169991A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Lean Marine Sweden Ab Method for controlling the fuel comsumption of a ship
JP2016200037A (ja) * 2015-04-08 2016-12-01 川崎重工業株式会社 船舶用のエンジンシステム及びその制御方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51143289A (en) * 1975-06-03 1976-12-09 Niigata Eng Co Ltd Ship propulsion system
US4286324A (en) * 1979-09-24 1981-08-25 Maxwell Ingram Prime mover fuel efficiency control system
JPS5756639A (en) 1980-09-19 1982-04-05 Nippon Kokan Kk <Nkk> Constant speed control for ship
DD156853A1 (de) * 1981-03-13 1982-09-22 Dieter Hein Verfahren und vorrichtung zur optimalen steuerung von schiffsantrieben
KR920000993B1 (ko) 1987-09-29 1992-02-01 미쓰비시전기 주식회사 내연기관의 제어장치
JPH05322707A (ja) 1992-05-25 1993-12-07 Mitsubishi Motors Corp エンジン台上運転時の制御方法
KR20060125897A (ko) * 2004-07-12 2006-12-06 얀마 가부시키가이샤 다기통 엔진의 연료제어방법, 엔진의 연료분사량 제어방법및 이것을 사용한 엔진 운전상태 판별방법, 복수 엔진의추진장치, 선박용 감속 역전기가 부착된 엔진에 있어서의크러시 후진시 연료분사 제어방법
JP4175371B2 (ja) * 2006-02-02 2008-11-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関装置およびその制御方法並びに動力出力装置
US20100274420A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 General Electric Company Method and system for controlling propulsion systems
JP5107987B2 (ja) * 2009-08-21 2012-12-26 新潟原動機株式会社 舶用推進装置
JP5341134B2 (ja) 2011-05-25 2013-11-13 日立建機株式会社 油圧作業機械
JP5980151B2 (ja) 2013-03-19 2016-08-31 三菱重工業株式会社 ガスエンジンの排ガス制御装置
JP6205153B2 (ja) * 2013-03-29 2017-09-27 日立造船株式会社 排ガス浄化システムにおける脱硝触媒のオンサイト再生方法
US9388728B2 (en) * 2013-06-10 2016-07-12 Cummins Emission Solutions, Inc. Systems and methods for NOx sensor diagnostics
US20180148034A1 (en) * 2015-05-20 2018-05-31 Lean Marine Sweden Ab Device and method for controlling a propulsion effect of a ship
JP6557564B2 (ja) * 2015-09-16 2019-08-07 ヤンマー株式会社 エンジン装置
JP6594714B2 (ja) * 2015-09-16 2019-10-23 ヤンマー株式会社 エンジン装置
JP6178825B2 (ja) * 2015-10-27 2017-08-09 川崎重工業株式会社 舶用推進システム
DE102015014857A1 (de) 2015-11-17 2017-05-18 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zum Betreiben eines Schiffsantriebssystems und Schiffsantriebssystem
GB201706269D0 (en) * 2017-04-20 2017-06-07 Rolls Royce Plc Fuel control system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379114B1 (en) * 2000-11-22 2002-04-30 Brunswick Corporation Method for selecting the pitch of a controllable pitch marine propeller
JP2012002117A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2016200037A (ja) * 2015-04-08 2016-12-01 川崎重工業株式会社 船舶用のエンジンシステム及びその制御方法
WO2016169991A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Lean Marine Sweden Ab Method for controlling the fuel comsumption of a ship

Also Published As

Publication number Publication date
PT3652064T (pt) 2021-08-27
SG11201912915YA (en) 2020-01-30
SE542084C2 (en) 2020-02-25
CN111164009A (zh) 2020-05-15
DK3652064T3 (da) 2021-08-16
EP3652064A1 (en) 2020-05-20
US20200223522A1 (en) 2020-07-16
CY1124438T1 (el) 2022-07-22
CN111164009B (zh) 2022-01-28
US11383811B2 (en) 2022-07-12
ES2886218T3 (es) 2021-12-16
KR20200054165A (ko) 2020-05-19
EP3652064B1 (en) 2021-05-26
JP7163358B2 (ja) 2022-10-31
WO2019011779A1 (en) 2019-01-17
KR102494270B1 (ko) 2023-02-06
SE1750935A1 (en) 2019-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102521164B1 (ko) 선박의 연료 소모를 제어하기 위한 방법
JP2020527111A (ja) 船舶の推進力を制御するための方法
JP6195122B2 (ja) 船の横揺れを回避かつ制動するための方法および装置
CN108349580A (zh) 用于操作船舶推进系统的方法和船舶推进系统
JP2018066350A (ja) 舶用エンジンの回転数制御方法
JP4750880B2 (ja) 舶用エンジン制御システムおよび方法
KR101167577B1 (ko) 엔진 제어 장치 및 방법
JP7300016B2 (ja) 船舶の推進力出力を制御するための方法及びシステム
US20180148034A1 (en) Device and method for controlling a propulsion effect of a ship
CN109611232A (zh) 一种摩托艇超速控制方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529

Effective date: 20200309

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210702

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220404

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220701

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220920

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221019

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7163358

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150