用于识别工作器具中的内燃机处的开关的切换状态的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于识别在手持工作器具(1)中的内燃机(20)处的开关(40,50)的切换状态的装置。设置有能量源(8)以用于感应式的电负载(33)的能量供给，负载可经由控制系统(70)联接到能量源(8)处以用于接通和切断。根据本发明，开关(40,50)布置在相对于感应式负载(33)并联连接的电压支路(44,55,66)中，在其中此外存在齐纳二极管(45,56)。齐纳二极管(45,56)取决于开关(40,50)的切换状态经由开关(40,50)切换成激活或未激活。经由齐纳二极管在断开感应式负载(33)时使感应的断开电压在其幅度方面受到限制，从而可在其处读取幅度的大小、开关是否闭合或打开。
【专利说明】用于识别工作器具中的内燃机处的开关的切换状态的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于识别在手持工作器具中的内燃机处的开关的切换状态的装置。
【背景技术】
[0002]在便携式手持工作器具中为了功能可靠地运行内燃机布置有传感器，该传感器例如应确定阻气阀的位置(起动条件)、节气阀的位置、安全制动装置的运行状态的位置等。另外设置有短路开关，在其操作时实现断开马达。在利用传感器信号的情况下例如将控制用来配给与相应的运行状态相匹配的燃料量的电磁燃料阀。
[0003]这些例如实施为微型开关的所有的传感器可与控制单元电气连接，该控制单元评定传感器信号且相应地控制内燃机的运行。传感器与控制单元的电的布线成本过高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于如此地实施一种用于识别在手持工作器具中的内燃机处的传感器(例如电开关)的切换状态的装置使得降低用于电的布线的花费。
[0005]根据本发明，该目的根据权利要求1的特征部分的特征来解决。
[0006]布置在内燃机处的感应式负载(例如脉宽控制的电磁燃料阀)在内燃机以受控制的时间间隔的运行中由内燃机的电气控制系统来操控，即接通和切断。根据本发明，在切断感应式的电负载时将利用由系统决定的感应的断开电压以便识别出开关的当前的切换状态。为此将开关布置在与感应式负载并联连接的电压支路中，其中，此外，在该电压支路中布置有至少一个齐纳二极管(Zenerdiode)，其关于断开电压方面以与阻塞方向有关地来布置。该一个或多个齐纳二极管取决于开关的切换状态切换成激活(aktiv)或未激活(inaktiv);在齐纳二极管激活时，断开电压在其幅度方面被限制到一个或多个齐纳二极管的构件特有的击穿电压(Durchbruchspannung)上。因此在感应式负载的联接线路上可量取断开电压，其取决于电开关的位置而被限制到与该开关相关联的一个或多个齐纳二极管的击穿电压上或者具有其它的值。因为感应式负载的联接线路总归与控制系统相连接，所以取消开关从其安装位置至控制系统的否则所必需的布线；在控制系统中可量取在切断负载之后存在于负载的联接线路上的断开电压且评定该断开电压的幅度的大小，由此可识别出开关状态。开关与感应式负载的唯一的布线是足够的，例如作为总线系统的布线。
[0007]在负载处量取的感应的断开电压的最大幅度因此可表述成待监测的开关在并联于负载连接的电压支路中是否打开或闭合。
[0008]因此所感应的断开电压的取决于开关的位置在负载处调节的幅度可由评定单元评定，该评定单元适宜地集成在控制系统中。
[0009]有利地，相对于电负载设置有并联连接的多个电压支路并且在该电压支路中的每个中设置有由开关来切换的至少一个齐纳二极管。该一个或多个齐纳二极管在此具有不同的击穿电压，从而在感应式负载处在其断开后或者可量取一个齐纳二极管的击穿电压或者可量取另一个齐纳二极管的击穿电压。评定单元可因此根据所量取的断开电压的大小来直接显示一个或另一个开关是否闭合。
[0010]在本装置的一简单的设计方案中，开关和齐纳二极管在电气方面彼此串联地连接。如果开关闭合，则将二极管切换成激活；如果开关打开，则将齐纳二极管切换成未激活。
[0011]备选地可设置成在电压支路中彼此串联地布置有多个开关，其中，每个开关相应地切换一个齐纳二极管，齐纳二极管具有不同的击穿电压。在此开关处成并联于齐纳二极管，从而通过开关状态来切换处在级联中的齐纳二极管中的各个。如果开关闭合，则二极管被短接且因此未激活；如果开关打开，则齐纳二极管激活。在此设置成齐纳二极管对地连接且齐纳二极管在流通方向上通过阻塞二极管(Sperrdiode)来阻塞。因此保证在感应式负载的运行中在并联的电压支路中不可流有电流或未出现短路。
[0012]有利地，并联于负载存在由参考齐纳二极管和反向连接的阻塞二极管构成的串联电路(Reihenschaltung)。在此可经由开关切换的齐纳二极管的所有的击穿电压的总和小于参考齐纳二极管的击穿电压。
[0013]在切断感应式的电负载时感应的负的断开电压(其在其方向上处成与运行电压的极性相反)通过相应的至少一个齐纳二极管在其电压幅度方面来限制。感应式的电负载优选地为电磁阀，尤其为电磁燃料阀，其在内燃机的曲轴回转时根据起操控作用的信号的脉宽来接通和切断以便在运行时为内燃机配量相匹配的量的燃料。
[0014]为在电压支路中的每个开关关联有优先级，其中，优先级通过所关联的齐纳二极管的击穿电压来确定。在此，为带有最高优先级的开关有利地关联带有在系统中最小的击穿电压的齐纳二极管。
[0015]利用根据本发明的装置可经由感应式负载的联接线路识别出布置在内燃机处的多个开关的切换状态，那么，开关例如为布置在阻气门处的阻气门开关、布置在节气阀处的节气阀开关、作为用于断开马达的停止开关的短路开关或在安全制动装置处的运行开关。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本发明的其它的特征从其它的权利要求、说明以及在其中示出了接下来详细地说明的本发明的实施例的附图中得出。其中:
图1显示了便携式工作器具的示意性的侧视图，
图2显示了带有用于识别开关的切换状态的装置的内燃机的原理电路图，
图3显示了用于识别开关的切换状态的装置的第一实施方案的电气原理电路图，
图4显示了用于识别开关的切换状态的装置的第二实施方案的电气原理电路图。
【具体实施方式】
[0017]在图1中显示的手持便携式工作器具I为机动链锯2，其主要具有作为基体的壳体3，在该壳体中在本实施例中布置有内燃机20 (图2)。便携式工作器具I还可实施为切断机、吹风机、自由剪切机(Freischneider)、树篱修剪机等工作器具。
[0018]在工作器具I的纵向方向上设置有后手柄4 ;在壳体的前侧的区域中布置有作为前手柄5的弓形把手，该弓形把手横向于工作器具I的纵向方向跨越壳体3。在前手柄5之前装配有护手17，该护手可适宜地围绕轴18摆动并形成用于未进一步示出的安全制动装置的触发器。
[0019]在壳体3的与后手柄4相对而置的端侧6上固定有导轨7 (在工作器具I的纵向方向上伸延)，在该导轨的环绕的引导槽上环绕地引导作为工作器具I的工作工具的锯链9。
[0020]布置在壳体3中的内燃机20示意性地在图2中复现并且优选地实施为单缸的二冲程马达。根据本实施例，该内燃机包括带有活塞22的气缸21以及带有曲轴15的曲轴箱
23。曲轴15可旋转地支承在曲轴箱23中并且在端部10处与联结器11驱动地相连接，联结器在所显示的实施例中为离心式联结器。所驱动的联结器鼓盘12抗扭地与驱动小齿轮13相连接，该驱动小齿轮环绕地驱动导轨7上的锯链9 (图1)。
[0021]在曲轴15的另一端部100处作为电的能量源8布置有发电机14，其与旋转的转子(Polrad) 16 (其例如可为内燃机20的通风装置叶轮)相关联。
[0022]活塞22在气缸21中限制燃烧室25，由点火模块27操控的火花塞26凸入到该燃烧室中。点火模块27可与发电机14 一起构造为共同的构件并且形成用于内燃机20的控制系统70。
[0023]为了运行内燃机20而必需的燃料/空气混合物通过汽化器19供给燃烧室25。汽化器19经由空气过滤器24抽吸燃烧空气，使燃料在汽化器壳体中混入燃烧空气。燃料经由燃料管路28和燃料阀30来输送，其中，燃料阀30为由控制系统70操控的电磁控制燃料阀。通过抽吸通道29将所制备的混合物抽吸到内燃机20的曲轴箱23中，以便然后根据在二冲程马达中本身已知的曲轴箱扫气通过由活塞22控制的溢流通道23a流到燃烧室25中。
[0024]在内燃机20的运行中将可点燃的燃料/空气混合物输送到燃烧室25中并且通过向上行进的活塞22来密封。在活塞22的上冲程死点的区域中由点火模块27在火花塞26处触发点燃混合物的点火火花且使活塞22向下运行。通过连杆22a将活塞22的上下运动转化成曲轴15的旋转运动。
[0025]为了切断内燃机设置有短路开关40，其将点火模块27的输入端连接到地41上。
[0026]为了在不同的运行状态中(尤其在起动状态中)可靠地运行内燃机20，适宜的是应用探测起动状态的状态传感器，其在所显示的实施例中作为电开关50布置在汽化器19的阻气阀51处。如在图2中所显示的那样，开关50在阻气阀51闭合时闭合，从而作为控制系统70的点火模块27识别起动状态并且一方面经由控制线路31相应地操控燃料阀30以用于配给相匹配的、更大的燃料量且另一方面经由点火线32在相应改变点火时刻时在火花塞26处触发点火火花。
[0027]为了将布置在内燃机20处的状态开关、传感器等的布线花费保持得很小而设置成根据图3和4来构造识别电路60以用于查询布置在内燃机处的状态传感器。状态传感器优选地为电开关以及微型开关等并且复现所监测的元件的某种运行状态。如果将这种类型的电开关50布置在阻气阀51处，那么，当阻气阀51闭合时，触点52始终闭合，如在图2中用虚线示出的那样。另一开关40例如可为用于断开马达的短路开关，如其在图2中所显示的那样。如果触点42闭合，点火模块27接在地41处且未激活；点火系统断开。
[0028]利用根据本发明的识别电路60还可查询其它开关的切换状态。因此可在安全制动装置的触发器(护手17)处布置开关80 (图1)，该开关例如指示所安装的安全制动器。还可在设置在手柄4中的节气门杆91 (图1)处布置开关90，如果油门拉杆91处于节气门全开状态中，那么该开关始终接通。
[0029]在根据图3和4的实施例中，燃料阀30形成感应式的电负载33，其由作为控制系统70的点火模块27来操控。在切断燃料阀30时，衰减的磁场在线圈中产生负的断开电压Ui,其由设置在作为控制装置的点火模块27中的齐纳二极管35来限制。对此齐纳二极管35与燃料阀30并联，相对于该齐纳二极管反向地以串联的方式存在阻塞二极管34，其在燃料阀30的脉冲的运行(PWM)中防止短路。
[0030]由齐纳二极管35’和阻塞二极管34’构成的保护电路也可设置在控制系统70或点火模块27之外(如在图3中右侧用虚线示出的那样)，例如作为感应式负载33的联接线路36和46的线路终端。
[0031]在处成并联于感应式的电负载33的电压支路44中电地存在短路开关40的触点42。以与短路开关40的待切换的触点42串联的方式存在在朝地的流通方向上接通的齐纳二极管45，为该齐纳二极管串联地关联有反向接通的阻塞二极管43。
[0032]以相同的方式在处成并联于感应式的电负载33的另一电压支路55中设置有布置在阻气阀处的状态传感器的开关50，该开关与在朝地的流通方向上接通的齐纳二极管56和反向接通的阻塞二极管53处于串联中。
[0033]在根据图3的电路图中，如果开关40、50闭合，那么主动地接通齐纳二极管45、56 ；如果开关40、50打开，齐纳二极管45、56未激活。
[0034]齐纳二极管35、45和56具有不同的击穿电压，例如4伏、6伏以及8伏。在本实施例中，齐纳二极管35具有8伏的击穿电压，齐纳二极管45具有4伏的击穿电压，而齐纳二极管56具有6特的击穿电压。因此短路开关40具有最高的优先级；阻气阀50具有第二优先级。
[0035]在内燃机20的运行中相应在切断燃料阀30时感应与产生磁场的电压反向定向的断开电压仏，其通过齐纳二极管35、45、56来逐渐消除。如果例如短路开关40闭合，那么断开电压Ui的负的幅度通过处成并联于感应式的电负载33的齐纳二极管45限制到4伏上。评定单元37 (其适宜地集成在控制系统70中)在切断负载33之后评定在线路之间量取的断开电压的幅度；如果确定4伏的最大幅度，则断开电压由齐纳二极管45来确定，由此得出开关40闭合，即短路开关闭合。控制系统70触发马达断开。
[0036]即使同时在并联的电压支路55中闭合阻气阀的开关50，控制系统70仍将可靠地识别闭合的短路开关40，因为该断路开关具有最高的优先级，即齐纳二极管45具有最小的击穿电压。因为所有的电压支路44、55处于彼此并联，感应的断开电压Ui由处于并联的齐纳二极管45、56的最低的击穿电压来确定，即断开电压Ui的幅度始终由短路开关40的齐纳二极管45来限制。不依赖于阻气阀51的开关50的切换状态，控制系统70可随时根据在燃料阀30的线路36、46上的最低断开电压来可靠地识别短路开关40的闭合状态。
[0037]如果短路开关40打开而阻气阀51的开关50闭合，则评定单元37在燃料阀30的电气线路36、46之间确定6伏的最大断开电压并且因此识别出阻气阀51闭合，即内燃机处在起动状态中。相应地，对于起动情况来说，控制系统70或控制系统70的点火模块27操控燃料阀30和火花塞26。[0038]在燃料阀30的切断的时刻中短接(Uberbrilcken)设置在点火模块27中的参考齐纳二极管35，这可是有利的。对此设置有开关39，其适宜地由评定单元37或点火模块27经由控制线路71来操控。评定单元37可设置为分离的模块(例如在图3中右侧用虚线示出的那样)或者适宜地集成在点火模块27中(如图4所显示的那样)。
[0039]在根据图4的实施例中，在同一电压支路66中多个开关40、50处成彼此串联，其中，每个开关40、50相应地相对于齐纳二极管45、56处于串联中且齐纳二极管45、56切换成激活或未激活。齐纳二极管45和56也如此具有不同的击穿电压使得为开关40和50关联有相应的优先级。因为齐纳二极管45、56处于串联中，在将齐纳二极管切换成激活时(开关打开)将添加击穿电压；如果开关40、50闭合，齐纳二极管45、56在电方面短接且因此在电方面未激活。
[0040]如果基于在开关40的齐纳二极管45中的较小的击穿电压和在阻气阀的开关50的齐纳二极管56中的较大的击穿电压，那么在运行中得出以下情况:
如果处于并联于齐纳二极管45的短路开关40闭合，则将感应电压Ui限制到齐纳二极管56的击穿电压上。如果并联于齐纳二极管56的开关50也闭合，那么在开关39打开时将感应电压Ui的幅度限制到参考齐纳二极管35的击穿电压上。如果两个开关40和50打开且开关39打开，该状态可由此来识别，即将感应电压Ui的幅度限制到齐纳二极管45和56的击穿电压的总和上。适宜地集成在点火模块27中的评定单元37因此可根据在线路36与46之间在切断燃料阀30时短暂地存在的最大断开电压Ui来识别开关40和50的切换状态。
[0041]此外，在燃料阀30的本实施例中，在感应式负载33的线路36和46处可联接有诊断盒63以便在内燃机20的停机状态中经由燃料阀30的联接线路36、46与控制系统70通信，例如升级集成在控制系统中的微处理器、运行(aufspielen)新的软件、改变运行数据或者读取故障存储器。
【权利要求】
1.一种用于识别在手持工作器具(I)中的内燃机(20)处的开关(40，50)的切换状态的装置，带有用于感应式的电负载(33)的能量供给的能量源(8)，该负载经由控制系统(70)联接到所述能量源(8)处以用于接通和切断，其特征在于，所述开关(40，50)处在与感应式的所述负载(33)并联地连接的电压支路(44，55，66)中，在该电压支路(44，55，66)中布置有齐纳二极管(45，56)，其中，所述齐纳二极管(45，56)取决于所述开关(40，50)的切换状态经由所述开关(40，50)切换成激活或未激活，并且在断开感应式的所述负载(33)时所感应的断开电压由所述齐纳二极管(45，56)在其幅度方面来限制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述断开电压的取决于所述开关(40，50)的位置在所述负载(33)处调节的幅度由评定单元(37)来评定。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，相对于电的所述负载(33)存在并联连接的多个电压支路(44，55，66)且在该电压支路(44，55，66)中的每个中存在由开关(40，50)来切换的齐纳二极管(45，56)，其中，不同的所述电压支路的所述齐纳二极管(45，56)具有不同的击穿电压。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关(40，50)和所述齐纳二极管(45，56)在电气方面处于彼此串联连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在电压支路(66)中彼此串联地存在多个开关(40，50)并且每个开关(40，50)相应地切换至少一个齐纳二极管(45，56)，其中，所述开关(40，50)的所述齐纳二极管(45，56)具有不同的击穿电压。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述开关(40，50)处成并联于所述齐纳二极管(45，56)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述齐纳二极管(45，56)对地连接并且在流通方向上通过阻塞二极管(43，53)来阻塞。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，并联于所述负载(33)存在由参考二极管(35)与反向连接的阻塞二极管(34)构成的串联电路。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，可经由开关(40，50)来切换的所述齐纳二极管(45,56)的所有的击穿电压的总和小于所述参考二极管(35)的击穿电压。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在断开感应式的所述负载(33)时所感应的负的电压通过齐纳二极管(45，56)在其电压幅度方面来限制。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负载(33)为电磁燃料阀(30)。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，为每个开关(40，50)关联有优先级，其中，优先级通过所关联的至少一个齐纳二极管(45，56)的击穿电压来确定。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，带有最高优先级的所述开关(40，50)切换带有在系统中最小的击穿电压的齐纳二极管(45，56)。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关(40，50)为用于断开马达的阻气门开关、节气阀开关或停止开关。
【文档编号】F02D41/00GK103573441SQ201310318575
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】J.普雷格, F.曼德尔, R.贝克 申请人:安德烈亚斯·斯蒂尔两合公司