СХЕМА БЛОКИРОВКИ ЗАПУСКА В РАБОЧЕМ ИНСТРУМЕНТЕ С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
START LOCKING CIRCUIT IN OPERATING TOOL WITH INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к схеме блокировки запуска в рабочем инструменте с двигателем внутреннего сгорания по ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Такая схема блокировки запуска в рабочем инструменте, направляемом вручную, известна из патентного документа DE 102008007786 A1. Управляющее устройство проверяет сигналы состояния нескольких датчиков, чтобы выключать основные или дополнительные узлы рабочего инструмента в зависимости от тех положений включения, в которых они находятся. Так, предлагается, помимо прочего, выключать зажигание при остановленном приводном двигателе и при отпущенном положении тормозного механизма, чтобы запуск двигателя внутреннего сгорания был невозможен. Это предполагает, что блок управления распознает остановленное положение двигателя, чтобы воздействовать соответствующим образом. Для распознавания рабочего режима и для анализа сигналов датчиков при остановленном двигателе требуется электроэнергия, которую может предоставлять, например, аккумуляторная батарея.
Раскрытие изобретения
В основе изобретения лежит задача - выполнить схему блокировки запуска в рабочем инструменте с двигателем внутреннего сгорания таким образом, что запуск и разгон двигателя внутреннего сгорания возможен только при заданных условиях запуска.
Задача решена признаками п. 1 формулы изобретения.
Сигнал состояния эксплуатационного датчика, расположенного в тормозном механизме блокировки, и сигнал состояния датчика положения, расположенного в переключателе выбора режимов, логически связываются друг с другом. Всегда, когда переключатель выбора режимов находится в положении запуска, а тормозной механизм блокировки - в состоянии готовности с отпущенным тормозом, механизм управления будет блокировать работу двигателя.
Датчик положения, расположенный в переключателе выбора режимов, распознает положение запуска, установленное на переключателе выбора режимов; в этом положении запуска предусмотрен подвод к двигателю внутреннего сгорания обогащенной рабочей смеси, обладающей большим запасом энергии, через устройство для пускового обогащения смеси, чтобы осуществлять надежный запуск.
Поскольку во время запуска с обогащенной рабочей смесью возможно существенное увеличение числа оборотов двигателя внутреннего сгорания, приводящее к включению центробежной муфты, которая приводит в движение рабочий орган, согласно изобретению предусмотрено блокирование работы двигателя управляющим устройством во всех случаях, когда переключатель выбора режимов установлен в положение запуска, а тормозной механизм блокировки находится в состоянии готовности с не приведенной в действие тормозной системой. Тем самым надежно исключается возможность запуска двигателя внутреннего сгорания с обогащенной рабочей смесью (в положении запуска переключателя выбора режимов) без включения тормозного механизма блокировки, которым блокируется или тормозится рабочий орган инструмента.
Под управляющим устройством в общем случае понимается устройство, которое обеспечивает работу двигателя внутреннего сгорания; таким образом, управляющее устройство может включать в себя как приток топлива, так и приготовление рабочей смеси, зажигание рабочей смеси и/или прочие элементы, необходимые для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, посредством которых, например, путем их дезактивации, имеется возможность исключить работу двигателя внутреннего сгорания.
Несложно блокировать зажигание рабочей смеси, для чего управляющее устройство включает в себя модуль зажигания, соединенный со свечой зажигания, который отключается, то есть дезактивируется, при положении запуска переключателя выбора режимов и при нахождении тормозного механизма блокировки в дежурном состоянии (отпущенном тормозе). При неактивном, не включенном в рабочее положение модуле зажигания, в свече зажигания не может возникнуть воспламеняющая искра; поэтому рабочая смесь не может зажечься, и двигатель внутреннего сгорания не запускается. Работа двигателя заблокирована.
Целесообразно отключение модуля зажигания путем короткого замыкания его контакта на массу, причем в простом варианте исполнения сами датчики имеют возможность включать электрический контакт и непосредственно производить соединение с массой путем соответствующего электрического переключения. В предпочтительном случае датчик положения и/или рабочий датчик выполнен в виде переключателя, например микропереключателя, причем контакты датчиков переключателя выбора режимов и тормозного механизма блокировки образуют электрическое последовательное соединение, которое накоротко соединяют модуль зажигания с массой.
В варианте усовершенствования изобретения цепь последовательного включения контактов датчиков расположена в виде ветви, параллельной переключателю, перемыкающему модуль зажигания, причем переключатель, создающий короткое замыкание, и цепь последовательного включения предпочтительно соединяются с "землей" в совместной точке соединения.
Чтобы показать пользователю состояние блокировки работы двигателя, то есть, например, выключенное состояние зажигания, предусмотрена оптическая индикация, которая предпочтительно выполнена в виде светодиода.
В варианте осуществления изобретения возможно использование в качестве датчика положения и/или эксплуатационного датчика бесконтактного датчика, причем целесообразно подсоединение выходных сигналов датчиков и замыкателя к оценивающей логической вычислительной схеме, которая воздействует на переключатель для соединению с массой.
В качестве альтернативы или дополнения к дезактивации модуля зажигания управляющее возможно включение в устройство топливного клапана, который при положении запуска переключателя выбора режимов и при нахождении тормозного механизма блокировки в дежурном состоянии (отпущенный тормоз) переключается в закрытое положение, так что подвод топлива неактивен, то есть не поступления топлива для выработки топливно-воздушной смеси.
Краткое описание графических материалов
Дальнейшие признаки изобретения следуют из дальнейших пунктов формулы, из описания и из чертежей, на которых представлен вариант осуществления изобретения, более подробно, описанный ниже. На нем показаны:
фиг.1 - схематичное изображение рабочего инструмента со схемой согласно изобретению для блокировки запуска,
фиг.2 - принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания с рабочим органом, приводимым в движение посредством муфты,
фиг.3 - электрическая схема для перемыкания модуля зажигания,
фиг.4 - диаграмма логической схемы переключения состояний,
фиг.5 - электрическая принципиальная схема модуля зажигания с блоком обработки результатов.
Осуществление изобретения
Показанный на фиг.1 переносной рабочий инструмент 1, направляемый вручную, представляет собой цепную мотопилу; она представлена в качестве примера осуществления также для других рабочих инструментов таких, как углошлифовальная машина, триммер, секатор или прочие подобные, которые объединены общим понятием "рабочий инструмент".
Рабочий инструмент 1, выполненный как цепная мотопила 2, состоит по существу из корпуса 3, который имеет заднюю рукоятку 4, проходящую в продольном направлении рабочего инструмента 1. Корпус 3 охватывает сверху скобу-рукоятку, которая образует переднюю рукоятку 5. Перед скобой-рукояткой 4 в виде ограждающего устройства 17 для защиты руки расположен включающий рычаг 18 для тормозного механизма 19 блокировки, как схематично представлено на фиг.2.
На торцевой стороне 6 корпуса 3 рабочего инструмента 1, противоположной задней рукоятке 4, укреплена проходящая в продольном направлении рабочего инструмента 1 направляющая 7, вокруг которой по ее направляющему пазу проходит пильная цепь 9 в качестве рабочего органа 8.
В корпусе 3 рабочего инструмента 1 в качестве приводного двигателя расположен двигатель 20 внутреннего сгорания, как он схематично представлен на фиг.2. Двигатель предпочтительно представляет собой одноцилиндровый двухтактный двигатель и в варианте осуществления состоит из цилиндра 21 с поршнем 22, а также картера 23 с коленчатым валом 15. Коленчатый вал 15 помещен с возможностью поворота в картере 23 и на конце 14 соединен с приводимой им муфтой 11, которая в показанном варианте осуществления представляет собой центробежную муфту 12. Приводная часть 13 муфты 11 соединена с коленчатым валом 15 и охватывается частью 16 отбора мощности, которая приводит в движение рабочий орган. В показанном варианте осуществления рабочий орган 8 представляет собой пильную цепь 9, которая приводится в движение ведущим зубчатым колесом 10, вращающимся вместе с частью 16 отбора мощности.
К муфте 11, в частности к части 16 отбора мощности муфты 11, присоединен тормозной механизм 19 блокировки, который состоит из тормозной ленты 24, охватывающей часть 16 отбора мощности. Тормозная лента 24 прилегает - если тормозной механизм 19 блокировки включается включающим рычагом 18 - к части 16 отбора мощности в направлении стрелок 39; при этом тормозная лента 24 обвивает часть 16 отбора мощности. При прилегающей тормозной ленте 24 часть 16 отбора мощности блокирована, т.е. не может вращаться. Рабочий орган 8 остается неподвижным.
Поршень 22 ограничивает в цилиндре 21 камеру 25 сгорания, внутрь которой вдается свеча 26 зажигания, которая управляется модулем 27 зажигания. Модуль 27 зажигания питается от генератора 28, который расположен на другом конце 29 коленчатого вала 15.
Топливовоздушная смесь, необходимая для эксплуатации двигателя 20 внутреннего сгорания, подводится к камере 25 сгорания посредством устройства для приготовления рабочей смеси, которое в данном варианте осуществления представляет собой карбюратор 50. Карбюратор 50 всасывает через воздушный фильтр 51 воздух для сгорания, к которому в корпусе карбюратора примешивается топливо, подводимое через топливопровод 52. Через впускной канал 53 подготовленная рабочая смесь всасывается в картер 23, чтобы после этого - в соответствии с известным для двухтактных двигателей процессом промывки картера - вытекать через управляемые поршнем 22 продувочные каналы 54 в камеру 25 сгорания. Для дозирования количества топлива может оказаться предпочтительным помещение в топливопроводе 52 топливного клапана 55, в частности, управляемого электромагнитным устройством. Управление временем открывания топливного клапана 55 производится, например, посредством управляющего устройства 60.
Для работы двигателя 20 внутреннего сгорания подвод топлива и воздуха для сгорания так же необходим, как, например, подготовка рабочей смеси в карбюраторе 50 и зажигание рабочей смеси в камере 25 сгорания свечой 26 зажигания. Эти элементы по отдельности или в совокупности обозначаются общим понятием "управляющее устройство" 60. На фиг.2 это управляющее устройство 60 показано штрихпунктирной линией.
Если управляющее устройство 60 - или узлы управляющего устройства 60, такие как модуль 27 зажигания или узел управления топливным клапаном 55 - блокируется, отключается или иным способом переводится в неактивное состояние, то двигатель 20 внутреннего сгорания не готов к эксплуатации; двигатель 20 внутреннего сгорания выключен, работа двигателя заблокирована. Таким образом, перевод управляющего устройства 60 в неактивное состояние соответствует выключению двигателя или блокированию работы двигателя.
В простом варианте осуществления для блокирования работы двигателя, например для выключения двигателя 20 внутреннего сгорания, в модуле 27 зажигания предусмотрена обводная линия 30, которая соединена со схемой 40 блокировки запуска согласно изобретению, например согласно фиг.3.
При эксплуатации двигателя 20 внутреннего сгорания воспламеняемая топливовоздушная смесь транспортируется в камеру 25 сгорания и сжимается поднимающимся поршнем 22. В области верхней мертвой точки поршня 22 модуль 27 зажигания производит в свече 26 зажигания воспламеняющую искру, рабочая смесь загорается и поршень 22 приводится в движение, направленное вниз. Посредством шатуна 22а осуществляется преобразование возвратно-поступательного движения поршня 22 во вращательное движение коленчатого вала 15.
Для запуска двигателя 20 внутреннего сгорания в рабочем инструменте предусмотрен переключатель 31 выбора режимов, который приводится в три различных рабочих положения I, II и III, обслуживается посредством рычага 32 управления (фиг.1).
В положении I, отключенном положении, рычаг 32 управления воздействует на замыкатель 33 (фиг.3), который соединяет модуль 27 зажигания с массой 34 всегда, когда контакт 35 замкнут. Как показано на фиг.3, в соответствии со схемой 40 блокировки запуска замыкатель 33 присоединяется к обводной линии 30 модуля 27 зажигания. Всегда тогда, когда контакт 35 замыкателя 33 производит соединение с массой 34, модуль 27 зажигания замкнут накоротко и таким образом выключен (неактивно переключен); работа двигателя заблокирована.
В положении II рычага 32 управления переключателя 31 выбора режимов замыкатель 33 разомкнут, модуль 27 зажигания функционирует и двигатель внутреннего сгорания находится в эксплуатации; работа двигателя разблокирована.
Для осуществления процесса запуска предусмотрено положение III переключателя 31 выбора режимов; когда обслуживающий рычаг 32 управления перемещается в положение III запуска, двигатель внутреннего сгорания и устройство для подготовки рабочей смеси - в данном варианте осуществления карбюраторов 50 - переводятся в режим запуска. В таком режиме запуска рабочая смесь, например, сильно обогащается, то есть снабжается большим количеством топлива.
Положение III запуска переключателя 31 выбора режимов регистрируется датчиком 43 положения (фиг.1), который по показанному варианту осуществления выполнен в виде переключателя, в частности микропереключателя с контактом 44 включения (фиг.3). Контакт 44 включения согласно фиг.3 в электрически соединен со схемой 40 блокировки запуска. Каждый раз, когда рычаг 32 управления поворачивают в положение III запуска, контакт 44 датчика 43 положения замыкается.
Датчик 43 положения предпочтительно расположен непосредственно на рычаге 32 управления переключателя 31 выбора режимов, как показано на фиг.1. Возможна также целесообразность помещения датчика 43 положения, например, на клапане воздушной заслонки карбюратора 50 или на дроссельной заслонке карбюратора 50, чтобы регистрировать их нахождение в положении запуска; положение запуска клапана воздушной заслонки и/или дроссельной заслонки соответствует положению запуска переключателя 31 выбора режимов. Возможна также регистрация положения запуска, например, путем учета положения системы рычагов или других установочных средств, которые перемещают для настройки положения запуска.
Кроме того, в рабочем инструменте 1 предусмотрен датчик 47 эксплуатации 7 (фиг.1), который присоединен к тормозному механизму 19 блокировки и в показанном варианте осуществления расположен, например, на включающем рычаге 18 тормозного механизма 19 блокировки. Каждый раз, когда включающий рычаг 18 переключен в дежурное состояние В, контакт 48 датчика 47 эксплуатации замыкается. При приведенном в действие тормозном механизме 19 блокировки тормозная лента 24 (фиг.2) прилегает к части 16 отбора мощности муфты 11 и тормозит приведенный в действие рабочий орган 8 до его полной остановки, то есть блокирует движение рабочего органа 8. В этом положении S (фиг.1), в котором тормоз тормозного механизма 19 блокировки включен и рабочий орган 8 неподвижен, контакт 48 датчика 47 эксплуатации, относящегося к тормозному механизму 19 блокировки, открыт (фиг.3).
Как показано на принципиальной схеме на фиг.3, обводная линия 30 модуля 27 зажигания с одной стороны соединяется через замыкатель 33 с массой 34; параллельно этому соединению находится схема 40 блокировки запуска согласно изобретению, которая в показанном варианте осуществления состоит из последовательно включенных контакта 44 датчика 43 положения, переключателя 31 выбора режимов и контакта 48 датчика 47 эксплуатации тормозного механизма 19 блокировки. Через последовательное подключение 37 обводная линия 30 подключена к точке 36 соединения с "землей". Таким образом, последовательное подключение 37 образует ветвь, параллельную замыкателю 33. Может оказаться целесообразным присоединение замыкателя 33 и ветви последовательного подключения 37 к совместной точке 38 соединения с "землей".
На фиг.4 схематично изображается работа схемы 40 блокировки запуска. Нижняя пунктирная линия 43' отображает выходной сигнал S1 состояния датчика 43 положения переключателя 31 выбора режимов. Расположенная над ней пунктирная линия 47' отображает выходной сигнал S2 датчика 47 эксплуатации тормозного механизма 19 блокировки. Штрихпунктирная линия 27' указывает рабочий режим модуля 27 зажигания, в то время как верхняя сплошная линия 41' отображает состояние оптического индикатора 41, который в показанном варианте осуществления представляет собой светодиод 42, управляемый модулем 27 зажигания.
Если к моменту t1 переключатель 31 выбора режимов поворотом рычага 32 управления приводится в положение III запуска, контакт 44 замыкается; датчик 43 положения включен.
Если в момент t1 тормозной механизм 19 блокировки находится в положении В ожидания, как показано штрихпунктирной линией на фиг.1, то соответствующий контакт 48 датчика 47 эксплуатации замкнут, и обводная линия соединена через замкнутые контакты 44 и 48 с точкой 36 соединения с "землей". Модуль 27 зажигания неактивен; таким образом, зажигание выключено. Эксплуатация двигателя 20 внутреннего сгорания невозможна; работа двигателя заблокирована.
Только когда в момент t2 включается тормозной механизм 19 блокировки, то есть тормоз включен и тем самым рабочий орган 8 установлен в положение без возможности поворота, контакт 48 датчика 47 эксплуатации тормозного механизма 19 блокировки размыкается, чтобы прервать соединение массы с обводной линией 30 модуля 27 зажигания. Модуль 27 зажигания активен; зажигание функционирует и эксплуатация двигателя 20 внутреннего сгорания становится возможной.
Если в момент t3 рычаг 32 управления переключателя 31 выбора режимов переключается в положение II эксплуатации, то размыкается также контакт 44 датчика 43 положения переключателя 31 выбора режимов. Так как последовательная цепь из датчиков 43 и 47 уже разомкнута открытым контактом 48, изменение состояния датчика 43 положения переключателя 31 выбора режимов не имеет дальнейших последствий.
Даже если в момент t4 включенный тормоз тормозного механизма 19 блокировки снова отключается и включающий рычаг 18 переводится в положение В ожидания, контакт 48 датчика 47 эксплуатации в ветви последовательного подключения 37 закрывается; однако, поскольку переключатель 31 выбора режимов находится в положении эксплуатации (положение II), другой контакт 44 датчика 43 положения разомкнут, так что обводная линия 30 больше не замкнута на массу; модуль 27 зажигания активен, зажигание включено.
Если же, напротив, в момент t5 при отключенном тормозе (тормозной механизм блокировки в положении В ожидания) переключатель 31 выбора режимов переводится в положение III запуска, то контакт 44 датчика 43 положения замыкается, так что оба контакта 44 и 48 последовательного подключения 37 снова замкнуты, в результате чего модуль 27 зажигания дезактивируется вследствие соединения обводной линии 30 с точкой 36 соединения с "землей"; зажигание выключено и работа двигателя заблокирована. Управляющее устройство 60 не активно; активизировано выключение двигателя, то есть работа двигателя заблокирована.
Только когда в момент t6 тормозной механизм 19 блокировки включен, тормоз включается и тормозит рабочий орган 8, изменяется состояние датчика 47 эксплуатации тормозного механизма 19 блокировки и контакт последовательного подключения 37 вновь размыкается; модуль 27 зажигания снова активен; зажигание включено.
О состоянии заблокированного двигателя, например, вследствие неактивного управляющего устройства 60, в варианте осуществления - о выключенном зажигании, сообщается посредством оптической индикации, например светодиодом 42. Светодиод 42 светится всегда, когда зажигание выключено, то есть работа двигателя заблокирована. Таким образом, оптическая индикация 41 включена в периоды от t1 до t2 и от t5 до t6.
В варианте осуществления по фиг.5 представлен блок 45 обработки результатов, к которому подведены сигнал S1 датчика 43 положения и сигнал S2 датчика 47 эксплуатации. На вывод К подключен сигнал замыкателя 33 для выключения двигателя 20 внутреннего сгорания. Возможно выполнение датчиков в виде бесконтактных датчиков. Если выполняется условие, что переключатель 31 выбора режимов находится в положении III запуска и тормозной механизм 19 блокировки - в его дежурном состоянии В, с не включенной тормозной системой, то переключатель 46 замыкается и обводная линия 30 соединяется с массой 34. Управляющее устройство неактивно вследствие дезактивации модуля 27 зажигания, то есть выключения модуля 27 зажигания неактивно; на свече 26 зажигания не может образоваться воспламеняющая искра. Двигатель 20 внутреннего сгорания не может быть запущен, то есть его эксплуатация невозможна; работа двигателя заблокирована. Неактивное состояние управляющего устройства или модуля 27 зажигания сообщается оптическим индикатором 41, который может быть выполнен в виде светодиода, как показано в варианте осуществления по фиг.3.
Вместо дезактивации модуля 27 зажигания с целью блокирования работы двигателя возможно также блокирование работы двигателя посредством управляющего устройства 60 путем отключения или закрытия топливного клапана 55. Вследствие этого управляющее устройство 60 также переключено в неактивное состояние, так что воспламеняемая рабочая смесь не может поступать в камеру сгорания, вследствие чего работа двигателя оказывается заблокированной.