DE3107851A1 - System zur anzeige der wirtschaftlichkeit beim betrieb von bootsverbrennungsmotoren, das die einstellung einer drehzahl fuer sparsamen kraftstoffverbrauch ermoeglicht - Google Patents

System zur anzeige der wirtschaftlichkeit beim betrieb von bootsverbrennungsmotoren, das die einstellung einer drehzahl fuer sparsamen kraftstoffverbrauch ermoeglicht

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Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Anzeige des wirtschaftlichen bzw. sparsamen Betriebs von Verbrennungsmotoren in Booten, mit welchem zur Erreichung von wirtschaftlichem Kraftstoffverbrauch eine spezifische Drehzahl eingestellt werden kann.
Beim Betrieb von Booten oder anderen Objekten mit Verbrennungsmotoren nehmen die Anforderungen an die Leistung und somit an den Kraftstoffverbrauch häufig stark mit der Geschwindigkeit oder der Drehzahl des Bootsmotors zu. Bei Booten kann die verbrauchte Leistung als das Produkt von einer auf den Bootskörper bzw. -rumpf wirkenden Bremskraft und der Geschwindigkeit ausgedrückt werden. Die Bremskraft wird zum einen durch die Reibung mit dem Wasser bewirkt, welche ungefähr mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt, und zum anderen wird sie durch den Form- und Wellenwiderstand bewirkt, wobei der Wellenwiderstand durch die Be-Ziehung zwischen der Länge des Bootsrumpfes und der Länge der erzeugten Wellen bei der entsprechenden Geschwindigkeit beeinflußt wird. Des weiteren wird die Bremskraft durch die Feuchtfläche auf dem Boot beeinflußt, welche mit der Geschwindigkeit variiert. Die Anforderung an die Leistung kann als eine Summe von Exponentialtermen, deren Exponenten zwischen 1 und 4 variieren, und eines zusätzlichen Störterms ausgedrückt werden, welcher bei verschiedenen Geschwindigkeiten zwischen einem positiven und einem negativen Wert variiert. Bei Betriebsbedingungen, bei welchen der Störterm positiv ist, wird der Leistungsverbrauch größer als der für die entsprechende Geschwindigkeit eingestellte "Mittelwert" .
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung bzw. ein System zu schaffen, das einen wirtschaftlicheren Betrieb von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Booten, ermöglicht.
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Die Aufgabe ist durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße System kann einfach und leicht bedienbar ausgeführt werden. Weitere Vorteile werden aus der Beschreibung ersichtlich.
Das erfindungsgemäße System kann geeignet in der Form eines Anzeigeinstruments ausgeführt sein, welches es ermöglicht, den tatsächlichen Kraftstoffverbrauch und einen "theoretischen" Kraftstoffverbrauch, der auf ähnlichen Betriebsbedingungen ohne Störterme basiert, miteinander zu vergleichen. Durch Einstellung der Motordrehzahl wird es dann häufig möglich, eine geringfügig unterschiedliche Geschwindigkeit zu finden, bei der eine günstigere Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs erreicht wird. Bei Booten mit einstellbaren Trimmklappen oder -rudern kann die Anzeigevorrichtung eine Anzeige einer optimalen Einstellung liefern, welche einer speziellen Drosselung des Motors entspricht.
Ein grundlegend einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung kann aus einem mit dem Motor und einem elektrischen Fahrtmesser oder Log verbundenen Kraftstoffströmungs- oder -durchflußmeßgerat bestehen. Es wird angenommen, daß das Log-Meßsignal der
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Geschwindigkeit proportional ist und von einer geschwindigkeits- oder meßspannungsabhängigen Einrichtung, z.B. einer Kette von Widerständen oder Halbleiterdioden, zu einer geeigneten nichtlinearen Geschwindigkeitsabhängigkeit umgewandelt wird, so daß die Ausgangsspannung der theoretischen Leistungsanforderung bei einem Boot entspricht, welches durch Wellenstörungen oder dergleichen nicht beeinflußt wird. Ein ungefährer Wert der entsprechenden Meßspannung kann auch von einer Vorrichtung zur Abtastung der Motordrehzahl mit einer geeigneten Charakteristik erhalten werden.
Bei der Anzeigevorrichtung, welche ein Voltmeter enthalten kann, wird die gemäß obiger Beschreibung erhaltene und als Referenzspannung dienende Meßspannung mit einer Meßspannung verglichen, die der Kraftstoffdurchflußmenge proportional ist. Bei geeignet ausgewählten Vorkopplungen kann der Meßbereich so eingestellt werden, daß die Anzeigevorrichtung einen minimalen Wert bei einer Geschwindigkeit, welche eine gute Wirtschaftlichkeit beim Kraftstoffverbrauch liefert, und bei einer Position anzeigt, bei der die Meßablenkung eine An- ?S zeige für die Abweichung vom optimalen Wert anzeigt.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel kann fast derselbe Effekt bei niedrigeren Kosten erreicht werden, wenn der Kraftstoffverbrauch durch ein geeignet ausgelegtes Potentiometer oder einen anderen Sensor bestimmt wird, welcher bei Ottomotoren mit der Drosselklappe oder der Drosselklappenregelung oder bei Dieselmotoren mit dem Ein-
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spritzregier verbunden ist, und kein separates Durchflußmeßgerät verwendet wird. Alternativ kann anstelle eines Potentiometers ein Thermistor verwendet werden, der die Luftgeschwindigkeit beim Frischluft-Ansaugstutzen bzw. -einlaß mißt.
Infolge der in Ottomotoren hineingesogenen Kraftstoff menge, welche ungefähr der Drosselklappenfläche proportional ist, ist das Gerät in einem beträchtlichen Ausmaß vereinfacht, insbesondere, da die Motordrehzahl auf einfache Weise mittels eines Ziindungsimpulsf requenzmeßgerätes oder dergleichen abgetastet und auch als Leistungs- oder Geschwindigkeitsreferenz verwendet werden kann.
Bei zunehmender Drosselung nehmen die Drehzahl und das Drehmoment der Welle fcu. So kann das Instrument bzw. Gerät zeigen, ob das Drehmoment einen Drehmomentwert übersteigt, der den "mittleren Reibungswiderstand" im verwendeten Geschwindigkeitsbereich bei einer bestimmten Geschwindigkeit und einer bestimmten Drehzahl Übersteigt. Bei Dieselmotoren kann das der Drosselklappenfläche entsprechende Signal von der Pumpeneinstellung und von der Drehzahlanzeige abgeleitet werden.
Die für die Anzeigeeinstellung erforderlichen Meßwerte können bis zu einem bestimmten Grad durch Meßgeräte für das Drehmoment und/oder die Reaktionskraft der Schrauben- oder Propellerwelle ersetzt oder ergänzt werden.
Die Anzeige kann z.B. als Anzeigeinstrument, als Digitalinstrument oder in Form einer akustischen Signalvorrichtung ausgeführt sein, bei der z.B.
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der Tonpegel oder die Art des Klangs den Betriebszustand definiert. Das Meßsignal kann auch Registrierinstrumenten zugeführt werden, und es kann zusätzlich zur direkten Betätigung der Motorregelungen verwendet werden.
Wenn eine geeignet ausgewählte, festgelegte Spannung dem Meßwert für die Kraftstoffdurchflußmenge zugeführt wird, können; die Sensorsignale kombiniert werden, um eine Anzeige der gesamten Kraftstoffkosten und der Zeit zu liefern, z.B. bei Leihbooten, welche die optimale Geschwindigkeit oder einen anderen Wert anzeigen kann.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße System gekennzeichnet durch:
eine erste Meßvorrichtung, die ein vorzugsweise elektrisches Analog- oder Digitalmeßsignal erzeugt, welches eine direkte oder indirekte Anzeige der Kraftstoffdurchflußmenge enthält,
eine zweite Meßvorrichtung, die ein Meßsignal erzeugt, welches eine direkte oder indirekte Anzeige der Bootsgeschwindigkeit enthält, und
eine Anzeigevorrichtung zur Kombination von Meßsignalen aus der ersten bzw. zweiten Meßvorrichtung, welche Meßwerte liefert, die auf den Meßsignalen basieren, die in Form der Differenz, des Quotienten oder einer anderen Beziehung zwischen den Meßsignalen kombiniert sind.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an-
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-U-
hand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist mit den Bezugszeichen 1 der Motor eines Bootes, z.B. eines Vergnügungsbootes, und mit 2 ein dem Boot zugeordneter Drosselklappenarm bezeichnet, der in verschiedenen Dreh- oder Schräganordnungen eingestellt werden kann, von welchen eine in durchgezogenen Linien und eine andere gestrichelt dargestellt ist. Ein Mitnehmer- bzw. Trägerelement 3 enthält ein Potentiometer 4, das durch den Drosselklappenarm 2 mittels eines Drahtes 2a betätigt wird, der im gezeigten Beispiel mit einem Ende ungefähr in der Mitte des Drosselklappenarms 2, in Längsrichtung des Drosselklappenarms gesehen, befestigt ist und am anderen Ende um einen Teil des Potentiometers 4 gewunden und am Potentiometer mittels einer Schraube 4a und einer Mutter 4b festgeklemmt ist. Das Potentiometer 4 ist bezüglich des Drahtes 2a durch eine Zugfeder vorgespannt. Das obere Ende des Drosselklappenarms 2 ist mit der Drosselklappe des Motors (nicht gezeigt) mittels eines Bowdenzugs 2b verbunden, welcher sich durch eine Hülse oder einen Hohlraum 2c im Trägerelement 3 erstreckt.
Mit den Bezugszeichen 6 ist ein Meßgerät mit Anzeige, mit 7 eine elektrische Schaltung, z.B. eine gedruckte Schaltung, mit zwei Eingängen und einem Ausgang und mit 8 ist eine Gleichspannungsbatterie bezeichnet.
Das in der Zeichnung gezeigte System funktioniert so, daß ein der Drehzahl des Motors 1 proportionales Signal vom Motor einem Eingang der elektri-
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sehen Schaltung 7 zugeführt wird, deren anderer Eingang mit einem Ausgangssignal des Potentiometers 4 gespeist wird, um eine Anzeige der Drosselklappeneinstellung zu erhalten, die auch der Kraftstoffzufuhrrate zum Motor entspricht. Die beiden genannten Signale werden in der elektrischen Schaltung 7 miteinander verglichen, und das resultierende Ausgangssignal· der Schaltung wird dem Anzeigegerät 6 zugeführt. Die Beziehung zwischen den beiden erstgenannten Signalen besteht darin, daß der Zeiger des Anzeigegeräts 6 eine offensichtliche Minimaleinstellung erreicht, wenn die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Geschwindigkeit des Bootes am günstigsten ist. So ist es für den Fahrer eines Bootes sehr einfach, den Motor auf die Drehzahl einzustellen, die im Augenblick hinsichtlich der Kraftstoffzufuhrrate zum Motor am günstigsten ist, indem er das Anzeigegerät und den Ausschlag seines Zeigers beobachtet.
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Claims (12)

  1. DIPL.-PHYS. WOLFGANG SEEGER
    PATENTANWALT
    iug«l«»i«n beim EuropiUchen P«t«nt»mt - «dmHfd öl lh» Europ««n P«l»nt Office — M«nd«U)f» Apr** pr«t l'Otflc» Europ»«n de» Brevet»
    Anwaltsakte:
    Pat 16-DE
    BEREITERANGER 15 D-8 MÜNCHEN 90 TEL. (089) 6 51 88 11
    Telegramm (Cable Address): Seegerpatent München Telex: 528132 ERPAT D
    Anmelder:
    Nils Albertson
    Grevgatan 40
    S-114 53 Stockholm/Schweden
    System zur Anzeige der Wirtschaftlichkeit beim Betrieb von Bootsverbrennungsmotoren, das die Einstellung einer Drehzahl für sparsamen Kraftstoffverbrauch ermöglicht
    Patentansprüche:
    System, das eine Anzeige des wirtschaftlichen Betriebs bei Bootsverbrennungsmotoren liefert, um die Einstellung einer Drehzahl für sparsamen Kraftstoffverbrauch zu ermöglichen, gekennzeichnet durch:
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    POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196858-807
    COMMERZBANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 22 11 480
    eine erste Meßvorrichtung (4), die ein vorzugsweise elektrisches Analog- oder Digitalmeßsignal erzeugt, welches eine direkte oder indirekte Anzeige der Kraftstoffdurchflußmenge liefert,
    eine zweite Vorrichtung (1), die ein Meßsignal erzeugt, welches eine direkte oder indirekte Anzeige der Bootsgeschwindigkeit enthält, und
    eine Anzeigevorrichtung (6) zur Kombinierung der von der ersten und zweiten Meßvorrichtung erhaltenen Meßsignale, welche Meßwerte liefert, die auf den Meßsignalen basieren, die in der Form der Differenz, des Quotienten oder einer anderen Beziehung der Meßsignale kombiniert sind.
  2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßvorrichtung (4) mit der Kraftstoffpumpe, mit dem Einspritzsystem, dem Vergaser oder einem speziellen Durchflußmeßgerät des Motors verbunden ist.
  3. 3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßvorrichtung (1) mit dem Tachometer des Boots oder einem anderen Element, von welchem ein geschwindigkeitsabhängiger Meßwert erhalten werden kann, z.B. mit dem Zündsystem, mit der Motorwelle oder
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    Konstruktionskomponenten, die Reaktionskräfte absorbieren, verbunden ist.
  4. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Korrektur der ersten Meßwerte oder der AusgangK-signale der Meßvorrichtung hinsichtlich der gemessenen oder berechneten Abweichungen von den tatsächlichen Verhältnissen.
  5. 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Boote mit Ottomotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßvorrichtung (4) mit einem Element verbunden ist, welches die Stellung der Vergaserdrosselklappe regelt.
  6. 6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Boote mit Dieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßvorrichtung (4) mit der Einspritzpumpe oder deren Regeleinrichtung verbunden ist.
  7. 7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element die Stellung der Drosselklappe über einen Ketten- oder Kurbelgetriebemechanismus oder eine Kurvenscheibe regelt, welche jeweils so entworfen sind, daß der Eingangswert der Meßvorrichtung ungefähr der Fläche der Drosselklappenöffnung proportional ist.
  8. 8. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßvorrichtung (4) oder ihre Ausgangssignalleitung oder die Anzeigevorrichtung (6) zumindest ein Einstell-
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    element enthält, welches es ermöglicht, eine Abweichung von der Verbindung zwischen dem Eingangswert der Meßvorrichtung und ihrem Ausgangswert, insbesondere die Addition eines von der Durchflußmenge unabhängigen Wertes zu dem Ausgangswert, einzustellen.
  9. 9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (6) oder eine individuell mit der Anzeigevorrichtung verbundene Einheit so angeordnet ist, daß sie ein kombiniertes Signal abgibt, welches vorzugsweise dem Quotienten oder der Differenz zwischen den korrigierten Meßwertsignalen oder der Differenz zwischen den Logarithmen der entsprechenden korrigierten Meßwertsignale proportional ist.
  10. 10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (6) oder eine
    separate mit dieser verbundene Einheit zum einen aus den Ausgangssignalen einen Wert der vorliegenden Krafttstoffdurchflußmenge oder die Betriebskosten des Fahrzeugs berechnen kann, diese, falls gewünscht, um einen festgelegten strömungsunabhängigen Kostenbetrag pro Stunde korrigiert, und daß sie zum anderen eine hypothetische Kraftstoffdurchflußmenge oder ein^h hypothetischen Stundenkostenbetrag für ein vereinfachtes, gleichgesetztes oder gleichwertiges mathematisches Modell des Boots berechnen kann und daß die Anzeigevorrichtung eine Beziehung zwischen diesen Durchflußmengen oder Kostenbeträgen anzeigt.
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  11. 11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ersten Meßvorrichtung (4) um ein Potentiometer handelt.
  12. 12. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ersten Meßvorrichtung (4) um einen Thermistor handelt.
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DE19813107851 1979-10-10 1981-03-02 System zur anzeige der wirtschaftlichkeit beim betrieb von bootsverbrennungsmotoren, das die einstellung einer drehzahl fuer sparsamen kraftstoffverbrauch ermoeglicht Withdrawn DE3107851A1 (de)

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