DE4214305C2 - Steuervorrichtung für einen Schiffsmotor - Google Patents
Steuervorrichtung für einen SchiffsmotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für
einen Schiffsmotor mit einem Trimmwinkelsensor zum Erzeugen
eines Trimmwinkel-Sensorsignals gemäß einem Trimmwinkel
zwischen einem Schiff und einem an dem Schiff befestigten
Schiffsmotor, eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung zum
Steuern des Zündzeitpunkts des Schiffsmotors, und eine
Kraftstoffzuführungs-Steuervorrichtung zum Steuern der dem
Schiffsmotor zugeführten Kraftstoffmenge.
Eine derartige Steuervorrichtung ist aus US-A-4 955 831
bekannt. Insbesondere wird vorgeschlagen, zum Ausgleich von
auftretenden Trimmeffekten eine Zündzeitpunktanpassung für
den an einem Schiff befestigten Schiffsmotor durchzuführen.
Ferner ist in DE 41 12 192 A1 ein Steuersystem für eine
Schiffsmotor beschrieben bei dem über einem Steuerhebel eine
Propellerwellendrehzahl einstellbar ist. Eine
Steuerelektronik definiert den momentanen Betriebszustand in
Abhängigkeit von einzuhaltenden Betriebsparametern des
Schiffsmotors und/oder des Getriebes. Das Steuersystem eignet
sich insbesondere zur Anwendung bei Schiffen mit
Mehrfachmotor-Antriebsanlagen.
Allgemein ist bei Außenbord-Schiffsmotoren für Schiffe zum
Verbessern des Betriebswirkungsgrads einer betriebsgemäß
durch den Schiffsmotor angetriebenen Schiffsschraube dann,
wenn der Schiffsmotor schwenkbar an dem Schiffskörper
befestigt ist, üblich, einen Trimmwinkel des Schiffsmotors
oder der Schiffsmotoreinheit bezogen auf den Schiffskörper
geeignet anzupassen, wobei die Schiffsmotoreinheit den
eigentlichen Schiffsmotor umfaßt, sowie ein Getriebe und
einen an einem Gehäuse vorgesehenen Propeller. Demnach wird
bei Außenbord-Schiffsmotoren der Trimmwinkel des
Schiffsmotors so eingestellt und geändert, daß der
Fahrkomfort und das Beschleunigungsverhalten des Schiffs
verbessert werden.
In Fig. 10 und 11 ist ein typisches Beispiel einer bekannter
Steuervorrichtung für einen Außenbord-Schiffsmotor gezeigt.
Die Fig. 10 zeigt einen Teil des Hecks eines Schiffs 2, an
dem beispielsweise die aus US-A-4,955,831 bekannte
Steuervorrichtung befestigt ist. Wie in der Fig. 10 gezeigt
ist, ist ein durch das Bezugszeichen 1 gekennzeichneter
Schiffsmotor schwenkbar an einem Schiffskörper 2a und dessen
Heck über eine Klemmhalterung 3 und eine Drehhalterung 5
befestigt. Die Klemmhalterung 3 ist fest mit dem
Schiffskörper 2a verbunden, und die Drehhalterung 5 ist
schwenkbar mit der Klemmhalterung 3 relativ um eine sich
hierzu quer erstreckende Neigungs- oder Drehachse 4
verbunden. Die Schiffsmotoreinheit 1 enthält den eigentlicher
Schiffsmotor 7, eine Antriebseinheit 6 mit einem nicht
gezeigten Getriebe, das eine Antriebswelle aufweist, die an
ihrem oberen Ende mit dem Schiffsmotor 7 und an ihrem unterer
Ende mit einem Propeller 8 verbunden ist.
Ein Neigungszylinder 9 ist drehbar an dem unteren Ende mit
der Klemmhalterung 3 und am oberen Ende mit der Drehhalterung
5 befestigt, damit die Drehhalterung zusammen mit der
Schiffsmotoreinheit 1 auf- bzw. abwärts geneigt werden kann.
Weiter ist ein Paar von Trimmzylindern 10 zwischen der
Klemmhalterung 3 und der Antriebseinheit 6 zum Einstellen des
Trimmwinkels der Schiffsmotoreinheit 1 vorgesehen. Der
Trimmwinkel ist definiert als der Winkel zwischen der
Längsmittellinie der Schiffsmotoreinheit 1 und der
Vertikalen. Eine Steuerhalterung 11 ist zum Drehen der
Antriebseinheit 6 um eine (nicht gezeigte) Drehachse relativ
zu der Drehhalterung 6 mit dieser verbunden, um das Schiff 2
zu steuern.
Obwohl nicht gezeigt, werden der Neigungszylinder 9 und der
Trimmzylinder 10 so angetrieben, daß sie sich unter
Einwirkung eines mit Hilfe einer hydraulischen Pumpe
gebildeten hydraulischen Drucks ausdehnen oder
zusammenziehen. Die hydraulische Pumpe wird von einem
Elektromotor angetrieben, um die Schiffsmotoreinheit 1 auf-
oder abwärts zu schwenken und den Trimmwinkel einzustellen.
Die Einstellung des Trimmwinkels erfolgt durch Steuerung der
Drehrichtung und Drehzahl des Elektromotors. Hierdurch wird
die Schubrichtung des Propellers 8 über die Einstellung des
Trimmwinkels des Schiffsmotors 1 in Abhängigkeit von dem
Neigungswinkel in Längsrichtung - insbesondere der
Schiffslängsrichtung - des Schiffskörpers 2a und/oder
Geschwindigkeit des Schiffs 2 gesteuert. Hierdurch wird eine
optimale Geschwindigkeit und ein verbesserter Benzinverbrauch
und ein verbessertes Beschleunigungsverhalten erreicht.
Die Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild einer allgemeinen
Anordnung der bekannten Steuervorrichtung. Diese enthält
einen Geschwindigkeitssensor 12 zum Erfassen der Drehzahl des
Schiffsmotors, einen Ansaugluftsensor 13 zum Erfassen einer
Strömungsmenge der Ansaugluft, die in den Schiffsmotor
gesaugt wird, einen ersten Signalgenerator 14 zum Erzeugen
eines Differenzkurbelwinkelsignals, das einen festgelegten
Referenzkurbelwinkel des Schiffsmotors anzeigt, einen zweiten
Signalgenerator 15 zum Erzeugen eines mit der Drehung des
Schiffsmotors oder der Kurbelwelle synchronisierten
Kurbelwinkelsignals, eine als Mikrocomputer ausgebildete
Steuereinrichtung 16, eine Kurbelwinkel-Erfassungseinrichtung
17 zum Erfassen des Kurbelwinkels des Schiffsmotors oder der
Kurbelwelle, und eine Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung
18 zum Einstellen einer Kraftstoffmenge, die in dem
Schiffsmotor über eine Kraftstoffeinspritzung 19 eingespritzt
wird. Die Kurbelwinkel-Erfassungseinrichtung 17 und die
Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung 18 können durch
zugeordnete Steuerprogramme verwirklicht werden.
Eine (nicht gezeigte) Schwingspule ist an dem eigentlichen
Schiffsmotor 7 in der Schiffsmotoreinheit 1 befestigt und für
jeden Zylinder des Schiffsmotors an der äußeren Umfangsfläche
der Kurbelwelle derart befestigt, daß bei einer Umdrehung der
Kurbelwelle jeder der Permanentmagneten vor der Schwingspule
angeordnet ist. Demnach wird in der Schwingspule für jeden
Zylinder des Schiffsmotors ein elektrischer Impuls während
einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle induziert.
Ein (nicht gezeigtes) Ringzahnrad mit mehreren an dessen
Innenfläche ausgebildeten Eingriffszähnen ist fest mit der
Kurbelwelle derart verbunden, daß diese mit einem Rotor eines
Startermotors in Eingriff kommen. Der zweite Signalgenerator
ist fest mit dem eigentlichen Schiffsmotor 7 beabstandet und
gegenüber der Außenumfangsfläche des Ringzahnrads derart
angeordnet, daß vom zweiten Signalgenerator ein elektrischer
Impuls jedesmal dann induziert wird, wenn einer der
Eingriffszähne des Ringzahnrads während der Umdrehung der
Kurbelwelle vor dem zweiten Signalgenerator 15 angeordnet
ist. Demnach erzeugt während einer vollständigen Umdrehung
der Kurbelwelle die Schwingspule mehrere elektrische Impulse
im Form von Referenzkurbelwinkelsignalen, die zahlenmäßig der
Zahl der Zylinder des Schiffsmotors und den festgelegten
Winkelpositionen der Kurbelwelle entsprechen. Somit arbeitet
die Schwingspule als erster Signalgenerator 14 zum Erzeugen
eines Referenzkurbelwinkelsignals derart, daß die
Winkelposition der Kurbelwelle durch das Zählen der Zahl der
durch den zweiten Signalgenerator 15 generierten Impulse
beginnend mit dem Zeitpunkt der Generierung eines Impulses
durch die Schwingspule erfaßt werden kann.
Die Schwingspule arbeitet auch als Drehzahlsensor 12. Dies
bedeutet, daß die Schwingspule eine festgelegte Zahl von
Impulsen während einer Umdrehung der Kurbelwelle erzeugt, die
der Zahl der Zylinder entspricht, so daß die Drehzahl der
Kurbelwelle oder die Schiffsmotordrehzahl durch das Erfassen
der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden und durch die
Schwingspule erzeugten Impulse erfaßt werden kann.
Ein Drosselklappensensor in Form eines Potentiometers, der
als Ansaugluftsensor 13 arbeitet, erzeugt eine zum
Einstellwinkel eines Drosselventils proportionale Spannung.
Das Drosselventil wird über ein Drosselkabel bewegt.
Insgesamt wird der Öffnungsgrad des Drosselventils erfaßt, um
die Ansaugmenge der in den Schiffsmotor angesaugten
Ansaugluft zu erfassen.
Der Mikrocomputer 16 ist in den Schiffsmotor 1 eingebaut und
enthält die Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17 und die
Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung 18 zum Steuern des
Kraftstoffeinspritzers 19. Wie zuvor beschrieben, zählt die
Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17 die Zahl der Impulse,
die durch den zweiten Signalgenerator erzeugt wird, nachdem
der erste Signalgenerator 14 in Form einer Schwingspule einen
Impuls erzeugt hat, und er erfaßt so die Drehposition oder
den Kurbelwinkel der Kurbelwelle.
Anhand der so erfaßten Drehzahl, der Menge der Ansaugluft und
dem Kurbelwinkel des Schiffsmotors steuert die
Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung 18 die Menge des
Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffeinspritzer 19 im
Schiffsmotor eingespritzt wird. Demnach steuert die
Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung 18 die Menge des
Kraftstoffs durch Steuerung der Breite eines Impulses, der
dem Kraftstoffeinspritzer 19 zugeführt wird.
Durch die oben beschriebene Steuervorrichtung für einen
Schiffsmotor wird der Trimmwinkel der Schiffsmotoreinheit 1
so gesteuert, daß das Fahrgefühl, der Fahrkomfort und das
Beschleunigungsverhalten verbessert wird. Jedoch führt eine
Änderung des Trimmwinkels zu einer geänderten Stellung oder
Position der Schiffsmotoreinheit 1 und somit auch des
Ansaugrohrs des Schiffsmotors 7. Entsprechend ändert sich die
Menge des durch den Kraftstoffeinspritzer 19 in den
Schiffsmotor 7 eingespritzten Kraftstoffs aufgrund der
Lageänderung des Ansaugrohrs, unabhängig von der Tatsache,
daß die Menge der in den Schiffsmotor 7 angesaugten
Ansaugluft relativ unabhängig von einer Lageänderung des
Schiffsmotors ist. Demnach führt eine Änderung des
Trimmwinkels zu einer signifikanten Änderung des dem
Schiffsmotor zugeführten Luft-Kraftstoffverhältnis, so daß
die Ausgangsleistung des Schiffsmotors reduziert ist.
Weiterhin verändert sich auch der optimale Zündzeitpunkt des
Schiffsmotors, da sich die Schiffsmotorlast während der
Steuerung aufgrund des veränderten Trimmwinkels ändert. Bei
der bekannten Steuervorrichtung wird in diesem Fall der
Zündzeitpunkt jedoch nicht allgemein so gesteuert, daß eine
Anpassung an eine Änderung der Schiffsmotorlast erfolgt.
Demnach verschiebt sich der tatsächliche Zündzeitpunkt
gegenüber dem optimalen Zündzeitpunkt nach vorne oder nach
hinten aufgrund der veränderten Schiffsmotorlast, was eine
nicht ausreichende Ausgangsleistung des Schiffsmotors zur
Folge hat. Insbesondere in dem Fall, in dem der Zündzeitpunkt
gegenüber dem optimalen Zündzeitpunkt verspätet ist, hält -
besonders bei Zweitaktmotoren - die Verbrennung der Luft-
Kraftstoffmischung auch nach dem Öffnen eines Auslaßventils
noch an, so daß ein sogenanntes Nachzünden auftreten kann.
Insbesondere kann ein Fehlzünden während der Zeit auftreten,
in der die Drosselöffnung relativ begrenzt ist, wodurch der
Lauf des Schiffsmotors instabil wird.
Somit besteht bei der bekannten Steuervorrichtung insgesamt
das Problem, daß sie keine ausreichende Ausgangsleistung des
Schiffsmotors und keine ausreichend stabile Drehzahl des
Schiffsmotors gewährleisten kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach in der Schaffung
einer Steuervorrichtung für die Steuerung eines Schiffsmotors
derart, daß auch bei einer Änderung des Trimmwinkels des
Schiffsmotors sich eine ausreichende Ausgangsleistung
und/oder eine stabile Drehzahl erzielen läßt.
Diese Aufgabe wird bei einer Steuervorrichtung der eingangs
genannten Art gelöst, indem der Trimmwinkelsensor mit der
Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung und der Kraftstoffzuführungs-
Steuereinrichtung direkt verbunden ist, so daß der
Zündzeitpunkt des Schiffsmotors und die diesem zugeführte
Kraftstoffmenge simultan auf Grundlage des Trimmwinkels
steuerbar sind.
Da bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung nicht nur der
Zündzeitpunkt des Schiffsmotors richtig und genau in
Übereinstimmung mit der Schiffsmotorlast gesteuert wird,
sondern auch die Kraftstoffmenge, die dem Schiffsmotor zur
Verfügung gestellt wird, ist es möglich, genügend
Ausgangsleistung bei stabiler Drehzahl des Schiffsmotors
unabhängig von der Lage oder Position des Schiffs und der
Lastbedingung des Schiffsmotors zu erzeugen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in
Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm gemäß einer allgemeinen
Anordnung einer Steuervorrichtung für einen
Schiffsmotor in Übereinstimmung mit einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 in teilweiser Querschnittsansicht
die Art, wie die erfindungsgemäße Motorensteuervorrichtung und
die Schiffsmotoreinheit drehbar an einem Schiffsrumpf befestigt ist.
Fig. 3 ein Flußdiagramm gemäß dem Betrieb der
Motorensteuervorrichtung von Fig. 1;
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die ein Beispiel
der Beziehung zwischen dem Anwachsen der Menge der
Kraftstoffeinspritzung und dem Trimmwinkel in der
Motorensteuervorrichtung von Fig. 1 zeigt;
Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, aber
ein anderes Beispiel der Beziehung zwischen dem
Anstieg in der Menge der Kraftstoffeinspritzung
und dem Trimmwinkel in der
Motorensteuervorrichtung von Fig. 1;
Fig. 6 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, aber
eine andere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 ein Flußdiagramm gemäß dem Betrieb der
Ausführungsform von Fig. 6;
Fig. 8 eine graphische Darstellung, die ein Beispiel
der Beziehung zwischen dem Ausmaß der Änderung des
Zündzeitpunkts und dem Trimmwinkel
in der Ausführungsform von Fig. 6 zeigt;
Fig. 9 eine Ansicht ähnlich wie Fig. 8, aber ein anderes
Beispiel der Beziehung zwischen dem Ausmaß der Änderung
des Zündzeitpunkts und dem Trimmwinkel in der
Ausführungsform von Fig. 6;
Fig. 10 eine Seitenansicht einer Motoreneinheit, die drehbar
an einem Schiffsrumpf befestigt und mit der
erfindungsgemäßen Steuervorrichtung verbunden ist, auf
die eine bekannte Steuervorrichtung für einen
Schiffsmotor angewendet werden kann; und
Fig. 11 ein Blockschaltbild, das die allgemeine Anordnung
der bekannten Steuervorrichtung für einen Schiffsmotor
illustriert.
In den Zeichnungen werden gleiche oder korrespondierende Teile
durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden jetzt
detailliert unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Zunächst zeigen Fig. 1 bis 5 eine Steuervorrichtung für einen
Schiffsmotor in Übereinstimmung mit einer ersten
Ausführungsform der Erfindung. In der folgenden Beschreibung
wird die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der
Steuerung einer Schiffsmotoreinheit 1 beschrieben, die, wie in
Fig. 10 gezeigt ist, drehbar an dem Schiffsrumpf 2a angebracht
ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Steuervorrichtung
zusätzlich zu den Elementen 12 bis 15, welche dieselben sind
wie die der vorher erwähnten bekannten Steuervorrichtung,
gemäß Fig. 11, einen Trimmwinkelsensor 20 zur Erfassung eines
Trimmwinkels der Schiffsmotoreinheit 1 (nämlich einen Winkel
einer Längsmittellinie (längsschiffs) der Schiffsmotoreinheit 1
bezüglich zur Vertikalen) und zum Erzeugen eines
entsprechenden Ausgangssignals, und eine Kontrollvorrichtung
16A, die eine Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17 umfaßt, die
dieselbe ist wie die in Fig. 11 gezeigte, und eine
Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung 18A zum Einstellen
einer Kraftstoffmenge, welche dem Schiffsmotor 7 der
Schiffsmotoreinheit 1 von einer
Kraftstoffzuführungseinrichtung 19 zugeführt wird und zum
Steuern der Kraftstoffzuführungseinrichtung 19 auf der Basis
der so eingestellten Kraftstoffmenge. Im gezeigten Beispiel
umfaßt die Kraftstoffzuführungseinrichtung 19 eine
Kraftstoffeinspritzung zum Einspritzen einer Kraftstoffmenge
in ein Ansaugrohr des Schiffsmotors 7. Es können auch andere
Arten von Kraftstoffzuführungseinrichtungen angewandt werden.
Wie in Figur, 2 gezeigt ist, umfaßt der Trimmwinkelsensor 20
einen Hauptkörper, der fest an einer Klemmhalterung 3
angebracht ist, welche fest mit einem Heckteil des
Schiffsrumpfes 2a verbunden ist, und einen drehbaren Hebel,
der mit einer Spannvorrichtung, wie z. B. einer gewundenen
Spannfeder gespannt ist, um sich um eine Drehachse in einer
vertikalen Position zu drehen, um so gegen eine Drehhalterung
5 zu stoßen, die drehbar über eine Neigungs- oder Drehachse 4
mit der Klemmhalterung 3 verbunden ist, damit die
Schiffsmotoreinheit 1 drehbar abgestützt wird, wie in Fig. 10
gezeigt ist. Wenn die Schiffsmotoreinheit 1 durch den
Schwenkzylinder 9 (siehe Fig. 10), welcher zwischen der
Klemmhalterung 3 und der Drehhalterung 5 angebracht ist,
hochgeschwenkt wird, wird die Drehhalterung 5 auch in
Aufwärtsdrehung im Gegenuhrzeigersinn von Fig. 2 versetzt, so
daß der drehbare Hebel 21, der aufwärts oder in
Gegenuhrzeigerrichtung von Fig. 2 gespannt ist, von einer
nicht gezeigten Spannvorrichtung, der Aufwärts- oder
Gegenuhrzeigersinndrehung der Drehhalterung 5 folgt, unter
Beibehaltung des Anlageeingriffs. Solch eine Bewegung oder
Drehung des drehbaren Hebels 21 wird in ein entsprechendes
elektrisches Signal umgewandelt, welches einen Trimmwinkel θ
der Motoreneinheit 1 repräsentiert, und durch eine elektrische
Vorrichtung erfaßt, welche in den Körper des
Trimmwinkelsensors 20 eingebaut ist, was nicht neu ist,
sondern bekannter Stand der Technik.
In dieser Ausführungsform umfaßt die Steuereinrichtung 16a zum
Steuern der Kraftstoffzuführung zum Schiffsmotor einen
Mikrocomputer einschließlich der Kraftstoffmengenzuführungs-
Steuereinrichtung 18A und der
Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17.
Der Betrieb der oben erwähnten Ausführungsform wird jetzt
detailliert unter Bezug auf das in Fig. 3 gezeigte
Flußdiagramm beschrieben, das den Betrieb der
Kraftstoffmengenzuführungs-Steuereinrichtung 18A illustriert,
sowie unter Bezug auf die Fig. 4, die die Beziehung zwischen
der gesteigerten Kraftstoffmenge, die dem Schiffsmotor
zugeführt wird, und den Trimmwinkel illustriert. In Fig. 4
bezeichnet die Abszisse den Trimmwinkel (in Grad) und die
Ordinate den Anstieg (in %) der Kraftstoffmenge.
Die Kraftstoffmengen-Zufuhr-Steuereinrichtung 18A des
Mikrocomputers 16a berechnet eine Grundmenge von Kraftstoff,
welche dem Schiffsmotor zugeführt wird, auf der Basis der
Drehzahl des Schiffsmotors, der Menge von Ansaugluft, die in
den Schiffsmoor angesaugt wird, und dem Kurbelwinkel des
Schiffsmotors, und zwar auf die gleiche Art und Weise wie bei
der zuvor erläuterten Motorensteuervorrichtung gemäß Fig. 11.
Weiterhin berechnet sie auch eine Steigerung (nämlich einen
Änderungsbetrag) der Kraftstoffzuführung in dem
folgenden Vorgang und addiert ihn zur obigen Grundmenge von
Kraftstoff, welcher für eine
modifizierte optimale Kraftstoffmenge bestimmt wird, und sie
erzeugt für die Kraftstoffzuführungseinrichtung 19 ein
entsprechendes Signal in Form eines Impulses mit einer
Impulsbreite entsprechend der geänderten optimalen
Kraftstoffmenge.
Insbesondere bestimmt zunächst in Schritt 30 in Fig. 3 die
Kraftstoffmengenzuführungs-Steuereinrichtung 18A den Trimmwinkel θ
des Schiffes 2, basierend auf dem Ausgangssignal des
Trimmwinkelsensors 20. Dann wird in Schritt 31 bestimmt, ob
der Trimmwinkel θ, der so bestimmt wurde, gleich oder
kleiner ist als ein vorherbestimmter Wert A in Grad (z. B.
15°). Falls die Antwort auf diese Frage JA ist (nämlich A
≧ θ), dann wird in Schritt 32 die Grundmenge von
Kraftstoffzuführung angehoben, und zwar um ein vorherbestimmtes
erstes Ausmaß oder einen Zuwachs a% (z. B. 2%) und darauf
wird ein Rücksprung zum Schritt 30 durchgeführt. Wenn jedoch
die Antwort in Schritt 31 NEIN ist (z. B. θ < A), geht das
Programm zu Schritt 33, wo weiter bestimmt wird, ob der
Trimmwinkel θ gleich oder kleiner als ein zweiter
vorherbestimmter Wert B in Grad ist (z. B. 20°). Wenn die
Antwort auf diese Frage JA ist (z. B. B ≧ θ < A), dann wird
in Schritt 34 die Grundmenge von Kraftstoff angehoben, um
ein zweites vorherbestimmtes Ausmaß oder einen Zuwachs b%
(z. B. 5%) und hierauf wird ein Rücksprung zu Schritt 30
durchgeführt. Wenn andererseits die Antwort in Schritt 33
NEIN ist (nämlich θ < B), dann wird in Schritt 35 bestimmt,
ob der Trimmwinkel θ gleich oder kleiner als ein dritter
vorherbestimmter Wert C in Grad ist (z. B. 25°). Wenn die
Antwort in Schritt 35 JA ist (nämlich C ≧ θ < B), dann wird
in Schritt 36 die Kraftstoff-Grundmenge um ein drittes
vorherbestimmtes Ausmaß oder einen Zuwachs c in % (z. B. 7%)
angehoben, und danach wird ein Rücksprung zu Schritt 30
durchgeführt. Wenn im Gegenteil die Antwort in Schritt 35
NEIN ist (nämlich θ < C), dann wird in Schritt 37 die Menge
von Kraftstoffzuführung angehoben, und zwar um ein vorherbestimmtes
viertes Ausmaß oder einen Zuwachs d% (z. B. 10%) und ein
Rücksprung wird hierauf ausgeführt zu Schritt 30.
Die Beziehung zwischen der gesteigerten
Kraftstoffmengeneinspritzung und dem Trimmwinkel θ, die in
der obenerwähnten Art und Weise gesteuert wird, ist in
Fig. 4 abgebildet. Somit wird eingerichtet, daß
A < B < C und a < b < c < d, wie aus dem Vorhergesagten
klar wird.
Gemäß dieser Ausführungsform
wird die Stellung oder Position der Schiffsmotoreinheit 1
in Bezug auf den Schiffsrumpf 2a durch den
Trimmwinkelsensor 20 erfaßt, und die Grundkraftstoffmenge, die
auf der Basis der Ausgangssignale vom
Drehzahlsensor 12, Ansaugluftsensor 13 und ersten und
zweiten Kurbelwinkelsensoren 14 und 15 festgelegt wird, kann in
Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des
Trimmwinkelsensors 20 geändert werden, um so ein optimales
Luft-Kraftstoffverhältnis entsprechend dem
momentanen Betriebszustand des Schiffes oder des Schiffsmotors zu bereiten.
Dementsprechend kann eine ausreichende Ausgangsleistung und
stabile Drehzahl des Schiffsmotors erreicht werden, unabhängig von
der Stellung oder Position (nämlich des Trimmwinkels) der
Schiffsmotoreneinheit 1, bezogen auf den Schiffsrumpf 2a.
Obwohl in der obigen Beschreibung die Menge des Zuwachses
in der Kraftstoffzuführung in einer schrittweisen Art
geändert wird, kann sie genauso linear oder kontinuierlich
bezüglich des ansteigenden Trimmwinkels geändert werden,
wie in Fig. 5 gezeigt ist, mit im wesentlichen den gleichen
Resultaten. In diesem Fall kann die Schiffsmotoren-Ausgangsleistung
präziser oder weicher gesteuert werden als mit der
schrittweisen Steuerung von Fig. 4.
Fig. 6 bis 9 zeigen eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 6 illustriert, ist
diese Ausführungsform im wesentlichen gleich zur
Ausführungsform von Fig. 1 mit Ausnahme der Tatsache, daß
eine Steuereinrichtung 16B zusätzlich zu einer
Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17 und einer
Kraftstoffmengenzuführungs-Steuereinrichtung 18A, eine
Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung 22A enthält, für die Einstellung
des Zündzeitpunkts des Schiffsmotors basierend auf den
Ausgangssignalen vom Drehzahlsensor 12, Ansaugluftsensor 13,
und den Trimmwinkelsensor 20 sowie eine
Zündsignalerzeugungseinrichtung 23 zum Erzeugen eines
Zündsignals basierend auf den Ausgangssignalen von der
Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung 22A und der
Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17, um ein
konventionelles Zündsystem 30 des Schiffsmotors zu steuern. Wie
allgemein bekannter Stand der Technik, enthält das
Zündsystem 30 eine leistungserzeugende Spule 24, eine Diode
25, einen Thyristor 26, einen Zündkondensator, eine
Zündspule 28 mit einer Primärwicklung, welche an einem
seiner Enden über den Zündkondensator 27 und die Diode 25
mit der leistungserzeugenden Spule 24 verbunden ist, und
einer Sekundärwicklung, welche mit einer Zündkerze 29
verbunden ist. Ein Anschluß des Thyristors 26
ist mit einer Verbindung zwischen der Diode 25 und
dem Kondensator 27 verbunden, und ein anderer Anschluß ist mit
Masse verbunden. Ein Steuergate ist so verbunden, daß es
ein Zündsignal von der Zündsignalerzeugungseinrichtung 23
empfängt, wodurch dieser beim Empfang des Zündsignals von der
Zündsignalerzeugungseinrichtung 23 eingeschaltet oder leitend gemacht
wird. Demnach entlädt sich die
Ladung des Kondensators 27 durch die
Primärwicklung der Zündspule 28, wodurch die Zündkerze 29
einen Funken erzeugt. In dieser
Ausführungsform können die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung
22A und die Kraftstoffmengenzuführungs-Steuereinrichtung 18A durch Steuerprogramm
realisiert sein, welche durch den Mikrocomputer 16B
ausgeführt werden.
Der Betrieb dieser Ausführungsform ist im wesentlichen
gleich zu dem der vorherigen Ausführungsform von Fig. 1 mit der folgenden
Ausnahme. Die
Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17 und die
Kraftstoffmengenzuführungs-Steuereinrichtung 18A arbeiten so, daß die
Kraftstoffmenge, die dem Schiffsmotor zugeführt wird, richtig
auf der Basis der Ausgangssignale vom ersten
und zweiten Kurbelwinkelsensor 14 und 15 und dem
Trimmwinkelsensor 20 gesteuert wird, in der gleichen Art und Weise wie
im Flußdiagramm von Fig. 3 gezeigt ist. Andererseits arbeiten die
Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung 22A und die
Zündsignalerzeugungseinrichtungs 23 so, daß der
Zündzeitpunkt des Schiffsmotors
auf der Basis der Ausgangssignale vom
Drehzahlsensor 12, dem Ansaugluftsensor 13 und der
Kurbelwinkelerfassungseinrichtung 17 gesteuert wird, wobei die
Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung 22a hieraus einen
Grundzündzeitpunkt berechnet, bei dem die Zündkerze 29 einen Funken
erzeugt, wenn der Trimmwinkel θ gleich Null ist. Der
Grundzündzeitpunkt, der so berechnet wird, wird dann
korrigiert oder geändert, in Übereinstimmung mit dem
Trimmwinkel θ der Schiffsmotoreinheit 1, der vom
Trimmwinkelsensor 20 erfaßt wird. Eine derartige Korrektur oder Änderung
des Grundzündzeitpunkts wird auf eine Art und
Weise ausgeführt, wie sie im Flußdiagramm der Fig. 7 gezeigt ist.
In Fig. 7 wird zunächst in Schritt 40 der Trimmwinkel θ
erfaßt durch den Trimmwinkelsensor 20, und dann wird in
Schritt 41 bestimmt, ob der Trimmwinkel θ gleich oder
kleiner als ein fünfter vorherbestimmter Winkel W (z. B.
20°) ist. Falls dies zutrifft (W ≧ θ), wird im Schritt 42
der Grundzündzeitpunkt t vorverstellt, um einen ersten
vorherbestimmten Winkel von w Grad (z. B. 1°), und hierauf
wird ein Rücksprung zum Schritt 40 ausgeführt. Wenn jedoch
die Antwort in Schritt 41 negativ ausfällt (nämlich
θ < W), wird in Schritt 43 weiter bestimmt, ob der
Trimmwinkel θ gleich oder kleiner als ein sechster
vorherbestimmter Winkel X (z. B. 25°) ist. Wenn die Antwort
auf diese Frage positiv ausfällt (nämlich X ≧ θ < W), dann
wird im Schritt 44 der Grundzündzeitpunkt vorverstellt um
einen zweiten vorherbestimmten Winkel von x Grad (z. B. 3°),
und hierauf wird ein Rücksprung zum Schritt 40 ausgeführt.
Wenn andererseits die Antwort in Schritt 43 negativ
ausfällt (nämlich θ < X), dann wird im Schritt 45 bestimmt,
ob der Trimmwinkel θ gleich oder kleiner als ein siebter
vorherbestimmter Winkel Y (z. B. 30°) ist. Wenn die Antwort
auf diese Frage positiv ausfällt (nämlich Y < θ), dann wird
im Schritt 46 der Grundzündzeitpunkt t um
einen dritten vorherbestimmten Winkel von y Grad (z. B. 6°) vorverstellt,
und hierauf wird ein Rücksprung zum Schritt 40 ausgeführt.
Wenn die Antwort im Schritt 45 negativ ausfällt (nämlich θ
< Y), dann wird im Schritt 47 der Grundzündzeitpunkt t
vorverstellt, um einen vierten vorherbestimmten Winkel von z
Grad (z. B. 8°). Danach wird ein Rücksprung zum Schritt 40
durchgeführt.
Die oben beschriebene Zündzeitpunktsteuerung gemäß
der W < X < Y und w < x < y < z gilt,
ist
anhand der Darstellung der Fig. 8 erläutert. Was das betrifft, können W,
X und Y jeweils A, B und C sein.
Entsprechend der oben beschriebenen
Ausführungsform wird auf der Basis der Stellung oder
Position der Schiffsmotoreinheit 1, erfaßt als Trimmwinkel vom
Trimmwinkelsensor 20, nicht nur die Kraftstoffmenge, die dem
Schiffsmotor zur Verfügung gestellt wird, gesteuert, um das
Luft-Kraftstoffverhältnis einer Mischung zu optimieren,
sondern es wird auch der Zündzeitpunkt des Schiffsmotors richtig
gesteuert oder geändert in Übereinstimmung mit der
Schiffsmotorenlast, wodurch der Schiffsmotor genügend Ausgangsleistung
mit stabiler Drehzahl unabhängig von der Stellung oder
Position des Schiffs und der Lastbedingung des Schiffsmotors
produzieren kann. All das kann erreicht werden mit einem
relativ einfachen und billigen Aufbau, wie z. B. durch
Benutzung von Steuerprogrammen.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform
der Grad der Korrektur oder Änderung (z. B. das
Vorverstellen des Winkels) in der Zündzeitpunktsteuerung in
einer schrittweisen Art geändert wird, kann er linear oder
kontinuierlich geändert werden, wie in der
Darstellung von Fig. 9 gezeigt ist, mit im wesentlichen den gleichen
Resultaten. In diesem Fall jedoch kann die
Motorenausgangsleistung präziser oder weicher gesteuert
werden als mit der schrittweisen Steuerung von Fig. 8.
Weiterhin kann, obwohl in der Ausführungsform die
Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt beide änderungsmäßig
gesteuert werden, auf der Basis des Trimmsignals der
Schiffsmotoreinheit 1, nur einer der beiden - wie gewünscht -
gesteuert werden, um im wesentlichen die gleichen Resultate
zu erzielen.
Zusätzlich kann, obwohl in der obigen Beschreibung die
vorliegende Erfindung angewendet wird, um einen
Viertakt-Schiffsmotor zu steuern, diese gleichsam
auf andere Typen von Brennkraftmotoren angewendet werden, beispielsweise
Zweitaktmotoren.
Claims (7)
1. Steuervorrichtung für einen Schiffsmotor mit
- a) einem Trimmwinkelsensor (20) zum Erzeugen eines Trimmwinkel-Sensorsignals gemäß einem Trimmwinkel (θ) zwischen einem Schiff (2) und einem an dem Schiff (2) befestigten Schiffsmotors (1),
- b) eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (22A) zum Steuern des Zündzeitpunkts des Schiffsmotors (1), und
- c) eine Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung (18A) zum Steuern der dem Schiffsmotor (1) zugeführten Kraftstoffmenge,
- a) der Trimmwinkelsensor (20) mit der Zündzeitpunkt- Steuereinrichtung (22A) und der Kraftstoffzuführungs- Steuereinrichtung(18A) direkt verbunden ist, so daß der Zündzeitpunkt des Schiffsmotors (1) und die diesem zugeführte Kraftstoffmenge simultan auf Grundlage des Trimmwinkels (θ) steuerbar sind.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführungs-
Steuereinrichtung (18A) die Kraftstoffmenge steigert,
wenn der Trimmwinkel (θ) ansteigt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführungs-
Steuereinrichtung (18A) die Kraftstoffmenge stufenweise
steigert, wenn der Trimmwinkel (θ) ansteigt.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführungs-
Steuereinrichtung (18A) die Kraftstoffmenge linear
steigert, wenn der Trimmwinkel (θ) ansteigt.
5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-
Steuereinrichtung (22A) den Zündzeitpunkt vorverstellt,
wenn der Trimmwinkel (θ) ansteigt.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung
(22A) den Zündzeitpunkt schrittweise vorverstellt, wenn
der Trimmwinkel (θ) ansteigt.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung
(22A) den Zündzeitpunkt linear vorverstellt, wenn der
Trimmwinkel (θ) ansteigt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3100253A JP3019456B2 (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 内燃機関制御装置 |
JP10025291A JPH04330342A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 内燃機関制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4214305A1 DE4214305A1 (de) | 1992-11-19 |
DE4214305C2 true DE4214305C2 (de) | 1999-08-19 |
Family
ID=26441315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924214305 Expired - Lifetime DE4214305C2 (de) | 1991-05-02 | 1992-04-30 | Steuervorrichtung für einen Schiffsmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4214305C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6800276B2 (en) | 1999-03-12 | 2004-10-05 | Basf Aktiengesellschaft | Polyureas and water-soluble or water-dispersible polymeric salts |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE505922C2 (sv) * | 1996-01-29 | 1997-10-20 | Volvo Penta Ab | Sätt vid trimning av ett båtpropellerdrev samt drivaggregat med organ för genomförande av sättet |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4955831A (en) * | 1988-03-18 | 1990-09-11 | Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha | Ignition timing control system for outboard engine |
DE4112192A1 (de) * | 1990-04-14 | 1991-10-17 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Steuersystem zum betreiben einer antriebsanlage eines schiffes |
-
1992
- 1992-04-30 DE DE19924214305 patent/DE4214305C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4214305A1 (de) | 1992-11-19 |
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