本发明涉及可控桨距船舶推进器，其被设计成使得叶片的迎角能够连续地变化。以这种方式，可以改变主发动机的扭矩。可控桨距推进器对于中型船舶(50-150ml.b.p.)而言是常见的，该中型船舶具有中等至高等的机动性要求。
可控桨距推进器通常与通过齿轮箱连接到主发动机的轴发电机组合。当操作这种构造时，仅通过改变推进器叶片的桨距来调节推进效果。主发动机的发动机速度保持恒定，以将发电机频率保持在允许的范围内。
只要船舶的运行接近其设计速度，固定的发动机速度从效率的角度来看不是问题，但是在船舶的较低速度下，全速发动机速度和低扭矩使得推进系统作为一个整体提供了显着降低的效率。在较低的船舶速度下(所谓的“减速航行”)，从效率的角度来看，适合改变桨距和发动机速度，即所谓的组合操作。
背景技术：
目前用于可控桨距推进器的大多数操作系统具有组合条件，其中可以使用相同的操作杆同时控制桨距和发动机速度。桨距与发动机速度之间的关系是固定的，并且在不同负载条件下以裕量计算，以便为了不超过发动机的负载极限曲线。在组合状态下运行时，不能使用轴发电机，而是可以使用船舶的辅助发动机之一进行发电。
固定的组合曲线的缺点是以裕量计算到发动机的最大允许负载。这导致至多只能在一个条件下达到发动机的最大效率。
此外，大多数现有的控制系统具有安全功能，“负载控制”，以限制主发动机的最大扭矩，以便将限制桨距不超过可设定的值。这使得发动机速度更高，而扭矩低于最佳值。参见jps598590，海洋发动机的控制器。
附图说明
图1是船舶主发动机的典型负载极限曲线；
图2是计算发动机速度的输出设定值和扭矩控制，以获得正确的请求效果；
图3是控制逻辑图，以及
图4是实施例的框图。
具体实施方式
本发明可以在每一时刻自适应地调节主发动机的发动机速度和推进器的桨距，使得主发动机的运行状态总是根据发动机制造商的负载极限曲线1呈现最低允许发动机速度和最大允许输出。这是独立于负载、天气和当前条件执行的。该方法例如在每个时刻提供推进器和主发动机的最大效率。这是针对并不超过发动机制造商的阈值而完成的。
最重要的特征之一是通过负载极限曲线1，使用输出设定值将主发动机的发动机速度直接控制到最低允许发动机速度。
并行地，通过改变推进器2、3的桨距，改变负载扭矩，将实际输出控制为对应于输出设定值。
示例性实施例
在正常情况下，所述方法在基于微处理器的控制系统4中实现。
图4：
4.1桥接用户板；
4.2控制柜；
4.3用户板发动机室；
4.4主发动机的发动机速度调节器；
4.5主发动机；
4.6涡轮组件；
4.7推进器，以及
4.8轴输出传感器。
本发明涉及一种用于控制船舶燃料消耗的方法。该船舶包括发动机4.5(其也可以称为主发动机)以及可控桨距推进器4.7。根据本发明，扭矩和发动机速度被调节以对应于输出设定点值，例如期望的或目标的发动机功率输出值。纯粹作为示例，可以使用用户板4.1设置输出设定值。
作为非限制性示例，扭矩和发动机速度也可以被调节以对应于发动机4.7的测量负载，由此发动机负载是流过发动机的空气量，为理论最大值的百分比。例如，发动机4.7的负载可以由一个或多个发动机传感器(未示出)测量。
扭矩和发动机速度的调节使得发动机在操作条件下操作，在该操作条件下，发动机速度和可控桨距推进器的推进器桨距使得船舶的燃料消耗被带入和/或保持在期望的燃料消耗范围内。
因此，本发明的方法不是按照固定的关系来设定发动机速度和推进器桨距，而是设定发动机速度和推进器速度的组合以使得燃料消耗处于期望燃料消耗范围内。例如，上述方法不受发动机速度和推进器桨距之间的固定关系的约束。
图3示出了控制逻辑图。图3的示例说明了如何能够确定发动机速度和推进器桨距。
发动机速度可以由发动机控制装置(例如电动发动机控制装置)控制。此外，可以使用桨距设定装置来设定推进器桨距。纯粹作为示例，这种桨距设定装置可以包括具有凹槽(未示出)的调节构件(未示出)，每个凹槽容纳推进器的一部分。调节构件可纵向运动，从而改变推进器的桨距。
作为非限制性示例，发动机在发动机的负载极限曲线允许的低发动机速度和高推进器桨距的操作条件下操作。这样的操作意味着燃料消耗尽可能低。换句话说，期望的燃料消耗范围包括对于输出设定点值和负载极限曲线而言可能的最小燃料消耗。期望的燃料消耗范围可以相对较窄，并且在某些实施例中可以仅包括最小燃料消耗和围绕该最小燃料消耗的一定裕量。换句话说，发动机在操作状态下操作，该操作状态导致对于给定的输出设定点值而言可控桨距推进器和发动机具有最大效率。
图2示出了发动机的负载极限曲线。如图2所示，通过增大推进器桨距，从而提高发动机扭矩，可以减小发动机速度，但是可以在维持位于负载极限曲线右侧的位置的同时获得期望的输出。换句话说，通过增大推进器桨距从而增大发动机扭矩，可以水平地移动到图2的曲线图的左侧，以获得产生期望输出的发动机速度和发动机扭矩。
纯粹作为示例，负载极限曲线由发动机制造商限定。作为另一个非限制性示例，可以通过在测试程序中运行发动机来建立负载极限曲线。
如上所述，由船舶的船员设定输出设定点值、期望燃料消耗或期望速度，其中这是从船舶的控制面板4：1或从外部系统(未示出)实现的。
优选地，通过该系统从输出设定点值和主发动机的负载极限曲线计算最低允许发动机速度并将发动机速度调节至与该最低允许发动机速度相对应来执行燃料消耗的控制，优选地执行燃料消耗的优化。
优选地，自动地调节推进器桨距，使得发动机的输出对应于输出设定点。
作为非限制性示例，由轴输出传感器4.8测量发动机的输出，或者从燃料架位置(指示当前供给到发动机的燃料量)和发动机速度来计算发动机的输出。
除了控制发动机速度和可控桨距推进器的推进器桨距以使得船舶的燃料消耗被带入和/或保持在期望的燃料消耗范围内之外，还可以考虑额外的效果来控制发动机速度和推进器桨距。下面给出几个例子。
作为第一示例，例如使用温度传感器(未示出)来测量主发动机的废气温度，并且如果温度超过阈值，则减小主发动机的扭矩。因此，为了降低发动机或处理系统(未示出)后的废气的过度加热的风险，可以通过在检测到发动机的废气温度高的情况下减小发动机扭矩来降低发动机的废气温度。
此外，如果温度超过阈值，则增大发动机速度。通过在减小发动机扭矩时增大发动机速度，可以至少基本上维持发动机的输出。
作为第二示例，如果船舶包括以一定的充注压力向发动机提供入口空气的涡轮组件，则测量主发动机的充注压力，并且如果充注压力低于由发动机速度和压力给出的阈值，则减小主发动机的扭矩。
此外，如在第一示例中，如果充注压力低于由发动机速度和压力给出的阈值，则可以增大发动机速度。
作为第三示例，评估振动激励发动机速度，该振动激励发动机速度是能够在船舶的至少一部分中激励不期望振动的发动机速度，如果当前发动机速度在包括振动激励发动机速度的预定发动机速度范围内操作，则增大发动机速度。
通常，在期望的燃料消耗范围内的燃料消耗通常意味着低发动机速度和高推进器桨距(即，大的发动机扭矩)。因此，为了避免振动激励发动机速度，通常优选地增大发动机速度。
作为非限制性示例，如果当前发动机速度在包括振动激励发动机速度的预定发动机速度范围内运行，则减小主发动机的扭矩。
可以以多种方式确定振动激励发动机速度和/或预定发动机速度范围。纯粹以举例的方式，可以通过执行船舶的分析(例如fe分析)以便确定共振频率，来确定振动激励发动机速度和/或预定的发动机速度范围。作为另一替代方案，可以通过测试程序确定振动激励发动机速度和/或预定的发动机速度范围，在该测试程序期间，例如确定船舶的共振频率。
然而，在该方法的优选实施例中，船舶包括一个或多个适于检测船舶的一个或多个部分中的振动的振动传感器(未示出)。因此，在这样的实施例中，通过测量船舶的至少一部分中的振动水平来确定振动激励发动机速度。因此，可以在使用期间确定振动激励发动机速度和/或预定的发动机速度范围。
应当注意，可以组合上述三个实例中的两个或更多个。
本发明的第二方面涉及一种计算机程序，其包括程序代码装置，该程序代码装置用于当程序在计算机上运行时执行上述方法实施例中的任一个的步骤。
本发明的第三方面涉及一种携带计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码装置，该程序代码装置用于当程序在计算机上运行时执行上述方法实施例中的任一个的步骤。
本发明的第四方面涉及一种用于控制船舶的燃料消耗的控制单元，该控制单元被配置为执行上述方法实施例中的任何一个方法的步骤。
下面给出另一个示例性实施例。
该系统通常由桥接用户板4.1控制。在此，用户可以调节设定值，例如输出、对地速度或消耗。所选设定值被转换或调节为输出设定值。用户板4.1具有图形界面，可从中读取设定和实际参数。
来自用户板4.1的信号被发送到控制柜4.2，在该控制柜中执行所有计算。控制柜4.2包括电子接口，该电子接口用于来自主发动机4.5、发动机速度调节器4.4、涡轮组件4.6、推进器4.7以及可能的轴输出传感器4.8的测量和控制数据。在发动机室或其控制室中，存在用于系统设置和数据读取的附加用户板4.3。
在正常操作期间，用户界面是桥接用户板4.1，利用该桥接用户板设定可以输出的期望值、消耗或速度。
通过在系统的控制柜4.2中计算正确的发动机速度来应用本专利寻求的方法。计算由电子控制单元执行。计算出的设定值被发送到主发动机的发动机速度调节器4.4，该发动机速度调节器继而将发动机速度调节到正确的值。由于系统调节推进器4.7的桨距，因此实际输出被控制为对应于设定值。
实际输出的测量通过系统的控制柜4.2进行，该控制柜从轴输出传感器4.8读取扭矩和发动机速度的信号，或者从主发动机的发动机速度调节器4.4读取泵杆位置和发动机速度的信号。
该系统包括安全机构，其中测量主发动机4.5的废气温度并将其与阈值进行比较。如果实际温度超过阈值，则通过增大发动机速度和减小扭矩来减小负载。
该系统包括安全机构，其中将涡轮组件4.6的充注压力与阈值进行比较。阈值被定义为压力和发动机速度的函数。如果实际压力低于该阈值，则通过增大发动机速度和减小扭矩来减小负载。
作为非限制性示例，可以根据以下任一点来描述本发明的实施例。
点1、一种用于使船的燃料消耗最小化的方法，其中扭矩和发动机速度被连续地调节以对应于输出设定点值和测量的负载，其特征在于，所述调节使得所述发动机在发动机制造商限定的负载极限曲线允许的低发动机速度和高推进器桨距的操作条件下操作。
点2、根据点1的方法，其特征在于，由船员设定输出设定点值、期望的燃料消耗或期望的速度，其中该设定从单独的控制面板(4：1)或从外部系统完成。
点3、根据点2的方法，其特征在于，通过该系统从设定点值和主发动机的负载极限曲线计算最低允许发动机速度并将发动机速度调节至该最低允许发动机速度来执行优化。
点4、根据点3的方法，其特征在于，自动地调节推进器桨距，使得主发动机的输出对应于输出设定点。
点5、根据点4的方法，其特征在于，通过轴输出传感器测量主发动机的输出，或者从泵杆位置和发动机速度来计算主发动机的输出。
点6、根据点5的方法，其中测量主发动机的废气温度，其特征在于，如果温度超过阈值，则减小主发动机的扭矩并增大发动机速度。
点7、根据点5的方法，其中测量主发动机的充注压力，其特征在于，如果温度低于由发动机速度和压力给出的阈值，则减小主发动机的扭矩并增大发动机速度。