CN108474305B - 发动机切断开关和控制组件 - Google Patents
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Abstract
一种用于内燃发动机的切断开关组件可以包括：壳体；由壳体携带并被连接到接地线的第一端子；由壳体携带并被连接到发动机微控制器通信线的第二端子；以及切断开关。切断开关可以由壳体携带、被电连接到第一和第二端子并且可被操作者手动操作，以便改变电开关的状态，从而向发动机微控制器提供发动机停止信号。组件也可以包括由壳体携带的电子电路，其被连接到第一和第二端子并且通过所述线与发动机微控制器通信。
Description
相关申请的引用
本申请要求于2016年7月20日提交的美国临时专利申请序列号62/364,348的权益和2016年1月25日提交的美国临时专利申请序列号62/286,691的权益，其二者的全部内容通过引用的方式被并入本文。
技术领域
本公开大体涉及内燃发动机并且更具体地涉及用于这样的发动机的控制系统。
背景技术
小型或实用内燃发动机被用于给各种各样的产品供能，所述产品例如发电机、空气压缩机、水泵、动力清洗机、草坪和园艺设备（例如园艺拖拉机、耕耘机、链锯、吹叶机、割草机、草坪修剪机、杂草修剪器）等等。这些发动机中的许多是单气缸两行程或者四行程的，并且通过由两条线连接到发动机停止或切断开关的端子的火花塞和点火控制模块由汽油供能。切断开关（kill switch）可被操作者手动操作以便终止向火花塞供应电流且因此停止运行的发动机的操作。通常这些产品不具有单独的电池来向火花塞供应电流，并且替代地利用在发动机的飞轮上安装有磁体的磁性系统来为电容性放电点火系统产生电功率，该电容性放电点火系统通常包括微控制器，该微控制器通常在被供应给操作的发动机的火花塞的高电位电压下改变并控制电流的点火正时（ignition timing）。通常这些发动机被手动地通过曲柄启动，以用于由自动反冲式绳索起动器（recoil rope starter）起动。
发明内容
在至少一些实施方式中，切断开关组件包括：电开关，其被操作者手动操作以将发动机切断或停止信号提供给操作的发动机的点火控制系统；以及用于执行至少一个附加功能的电路，所述附加功能例如：从其微控制器接收待存储在切断开关微控制器内的发动机性能数据、发送数据至计算机或从计算机接收数据、发送温度信息至发动机微控制器、从发动机微控制器接收信号以便向产品操作者提供可视觉观察的信号、从外部控制电路接收信号以用于发送信号至发动机微控制器来发起被编程在其内的例程或过程等。
在至少一些实施方式中，用于具有发动机微控制器的内燃发动机的切断开关组件包括：壳体；由壳体携带并被构造成连接到接地部的第一端子；由壳体携带并被构造成连接到发动机微控制器的第二端子；以及电切断开关，其由壳体携带、被电连接到第一和第二端子并且可被操作者手动操作来改变电开关的状态从而向发动机微控制器提供发动机停止信号。组件也可以包括电子电路，其由壳体携带、被连接到第一和第二端子并且与发动机微控制器通信。在至少一些实施方式中，通信可以例如经由蓝牙协议而无线地发生。
速度调节电路与具有被联接到点火构件的主要线圈的点火电路通信，以导致发动机中的点火事件，速度调节电路被设置成选择性地防止能量从主要线圈排放到点火构件以便选择性地防止点火事件。在至少一些实施方式中，速度调节电路包括双向或双边（bidirectional or bilateral）三极晶闸管，其具有被联接到主要线圈的阳极和被联接到接地部的阳极以及输入门，该输入门可以被选择性致动，以致在三极晶闸管处接收的来自主要线圈PRI的能量被引导到接地部，从而禁止或防止从主要线圈到点火构件的能量转移。在至少一些实施方式中，输入门可以被联接到微控制器，该微控制器可以根据发动机速度、例如根据发动机速度高于阈值速度而选择性地致动三极晶闸管。
附图说明
某些实施例和最佳模式的以下详细描述将参照附图被阐述，其中：
图1是杂草修剪器的局部透视图，其带有实现本发明的发动机切断开关组件并且移除了一些修剪器壳体；
图2是携带实现本发明的切断开关组件的修剪器壳体的一部分的放大的局部透视图；
图3是示出发动机的电容器放电点火系统和控制模块的示意图；
图4是发动机控制模块的电子电路的示意图；
图5是其开关处于其打开位置的切断开关组件的放大的截面侧视图；
图6是其开关处于其闭合位置的切断开关组件的放大的截面侧视图；
图7是切断开关组件的摇杆按钮（rocker button）的放大的侧视图；
图8是在图7的线8-8上截取的摇杆按钮的放大的底视图；
图9是在图5的线9-9上截取的截面视图；
图10是具有切断开关组件的微控制器的电路的示意图；
图11是具有图10的电路的修改的电路的示意图；
图12是图10的电路的修改的示意图，其提供了切断开关组件的数据端子；
图13是将信号灯和温度传感器添加到切断开关组件的图10中的电路的电路的示意图；
图14是由切断开关组件的电池供能的电路的示意图；
图15是具有切断开关组件的数据通信端口或端子的电路的示意图；
图16是图15的电路的修改的示意图，以致当发动机没有正在运行时，计算机能够与切断开关组件的微控制器通信；
图17是切断开关组件的截面侧视图，示出了其摇杆按钮的修改，以接收公连接器插头；
图18是具有切断开关组件的信号开关功能的示意图；
图19是包括示出为处于闭合位置的信号开关的切断开关组件的放大的截面侧视图；
图20是图19的切断开关组件的放大的截面侧视图，其具有被固定件可释放地保持在打开位置的信号开关；
图21是图19的切断开关组件的放大的截面侧视图，其具有被可移除地接收在摇杆按钮内的工具可释放地保持在打开位置的信号开关；
图22是具有切断开关组件的信号开关的替代电路的示意图；
图23是图22的切断开关组件的一部分被剖切掉的底视图；
图24是包括切断开关和无线发射器和/或接收器的电路的示意图；
图25是由切断开关组件的电池供能的类似图24的电路的电路的示意图；
图26是用于限制发动机速度的电路的示意图；以及
图27是用于限制发动机速度并包括切断开关的电路的示意图。
具体实施方式
图1和图2示出了杂草修剪器20的形式的手持动力工具或产品，其由小型或轻型内燃发动机22供能。通常，这种发动机是单气缸两行程或四行程汽油供能的内燃发动机。在这种发动机中，单个活塞被滑动地接收以便在气缸内往复，并且被系杆（tie rod）连接到被附接到飞轮26的曲轴24。通常，这种发动机具有电容性放电点火系统（CDI）模块28，以用于将高电压点火脉冲供应到火花塞30，以用于给发动机气缸燃烧腔室内的空气-燃料混合物点火。这种模块28响应于发动机操作条件的变化来改变和控制相对于活塞的上止点（topdead center）位置的点火正时。
通常，这种发动机不具有将电流供应到火花塞或者给通常包括微控制器的控制模块28供能的任何电池。通常，这种发动机被手动地通过曲柄启动以用于由自动反冲式绳索起动器（recoil rope starter）起动。
术语“轻型燃烧发动机”广义地包括所有类型的非机动燃烧发动机，包括被用于各种产品的两行程和四行程汽油供能发动机，所述产品包括便携式发电机、空气压缩机、水泵、动力清洗机、吹雪机、个人水上工具、船、雪地车、摩托车、全地形车辆、草坪和园艺设备（例如园艺拖拉机、耕耘机、链锯、旋转修剪机（edger）、杂草修剪器、鼓风机、吹叶机）等。
如图1和图2中所示，发动机具有汽化器（carburetor）32，该汽化器32具有节流阀34，通常是旋转筒形阀或蝶形阀，其通过Bowden线36被连接到可手动操作的节流杆38，该节流杆38可枢转地安装在修剪器的把手壳体42内。节流杆具有延伸到把手壳体之外的可手动接合的触发器44以及相对于枢转轴线40大体径向延伸且优选地关于触发器44处于大约直角的臂46。在其远端处，这个臂具有大体轴向延伸的卡爪（dog）48，该卡爪48与在安全栓锁52上的止动件50可释放地接合，该安全栓锁52在其另一端附近在枢转轴线54上被可枢转地安装在把手壳体中，该枢转轴线54优选地平行于节流杆38的枢转轴线40。安全栓锁52将节流杆38保持在其闲置位置（图3）直到安全栓锁被手动压缩以使得其止动件50从卡爪48脱离，从而允许将触发器44且因此节流杆38从其闲置位置（idle position）手动移动朝向其完全打开节流（WOT）位置且到达其完全打开节流（WOT）位置，从而移动柔性Bowden线缆组件36的线56，以便将汽化器节流阀34从其闲置位置移动朝向其完全打开（wide open）位置且到达其完全打开位置。安全栓锁52被板簧58可屈服地偏置到其栓锁位置。
图3示意性地示出了修剪器20的磁性系统156、控制模块28和切断开关组件60。切断开关组件60具有之后在本文中被详细讨论的切断开关64（图5-9）和电路。这种磁性系统包括具有极靴162、164和永磁体166的永磁体元件160，其被安装在飞轮26上，以致当旋转时，随着磁体元件经过，其在模块28的邻近定子组件168中感应出磁通量。
定子组件168可以包括具有第一腿部172和第二腿部174的铁芯堆（lamstack）170（与旋转飞轮间隔开可能大约是0.3 mm的相对小和测量的空气间隙）、功率充电绕组176、点火主要线圈绕组178和次要线圈绕组180，其可以均围绕铁芯堆的单个腿部缠绕。铁芯堆170可以是由铁板堆制成的大体U形含铁电枢并且可以在位于发动机上的模块壳体内。点火主要和次要线圈绕组178、180可以提供升压变压器并且如为本领域的技术人员所已知的，主要绕组178可以具有相对较少匝的相对较粗的线，而次要点火线圈绕组180可以具有很多匝的相对较细的线。主要和次要点火绕组之间的匝数比在次要绕组中产生了高电压电位，所述高电压电位用于给发动机22的火花塞30点火，以便提供电弧或火花并且继而给发动机燃烧腔室内的空气-燃料混合物点火。
如图4中所示，功率充电绕组176和点火主要和次要线圈178、180被联接到控制模块28的点火和控制电路182。术语“联接”广义地包括两个或更多个电部件、装置、电路等可以彼此电通信的所有方式，这包括但是不限于直接电连接和经由中间部件、装置、电路等的连接。这个电路182包括能量存储和点火放电电容器184、优选地是晶闸管（例如硅可控整流器（SCR））形式的电子点火开关186以及微控制器188。功率充电绕组176的一端通过二极管190被连接到点火电容器184。电阻器192可以与电容器并联联接。线圈的另一端通过二极管194被连接到电路接地部196。在功率充电绕组176中感应出的大多数能量被供应到电容器184，该电容器184存储该能量直到微控制器188将开关186改变成导电状态，以便使得电容器184通过变压器的主要线圈178放电，这会在次要线圈180中感应出高电压电位，该高电压电位被施加到火花塞30以便提供起燃电弧或火花。更具体地，当点火开关186被“接通”时（在这种情形下，变为导电），开关186为存储在点火放电电容器184上的能量提供放电路径。点火电容器184的这种快速放电导致通过主要点火线圈178的电流浪涌，这继而在主要点火线圈中产生快速上升的电磁场。该快速上升的电磁场在次要点火线圈180中感应出高电压点火脉冲。该高电压点火脉冲行进到火花塞30，假定火花塞具有必要的电压，则火花塞提供起燃电弧或火花。也可以替代地使用其它火花技术，包括回扫（flyback）技术。
微控制器188可以包括存储器198，该存储器198能够存储查找表、算法和/或代码来针对各种发动机操作速度和条件确定和改变相对于气缸中的活塞的上止点的发动机点火正时。在一些应用中，微控制器188也可以响应于各种发动机操作速度和条件来改变并控制被供应到操作的发动机的气缸的空气和燃料混合物的空气燃料比。可使用本领域技术人员所知的各种微控制器或微处理器。适当的可商业获得的微控制器包括Atmel ATtiny系列和Microchip PIC 12族。微控制器可如何实现点火正时系统的示例可见于美国专利7,546,846和7,448,358中，其公开内容通过引用的方式被并入本文。存储器198可以是可再编程的或闪存EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）。在其它情况下，存储器198可以在微控制器188外部并且联接至微控制器188。存储器198应当被广义地解释为包括其它类型的存储器，例如RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）或任何其它合适的非暂时的计算机可读介质。
如图4中所示，微控制器188包括八个引脚。微控制器的引脚8可联接至给微控制器供应功率的电压源（VCC）。为了给这个微控制器供能，电路182具有在电路中被电连接至功率线圈和引脚8的二极管200、电容器202、204、稳压二极管（zener diode）206和电阻器208和210。在该示例中，引脚1为重置引脚，引脚1通过二极管212被连接到引脚8。引脚2经由电阻器214联接至点火开关186的门，其在电路中与稳压二极管216接线，并且从微控制器188传输控制开关186的状态的点火信号。当引脚2上的点火信号为低时，点火开关186不导电并且电容器184被允许充电。当点火信号为高时，点火开关186导电并且点火电容器184通过主要点火线圈178放电，因此导致在次要点火线圈180中感应出高电压点火脉冲，并且该高电压点火脉冲被施加到火花塞30。因此，微控制器可以通过控制开关186的导电状态来管理电容器184的放电。
引脚3是不被使用的通用目的的输入或输出程序端口。引脚4是接地部，其被连接到电路接地部。
引脚6是经由电阻器218和220、稳压二极管222以及电容器224被连接到功率充电绕组176的信号输入部，以便接收代表了发动机活塞在其燃烧腔室内的通常相对于活塞的上止点（TDC）位置的位置的电子信号。该信号可被称为正时信号。微控制器188能够使用这个正时信号来确定发动机速度（RPM）、点火脉冲相对于活塞TDC位置（通常来自于查找表）的正时以及是否激活点火脉冲且如果是的话何时激活点火脉冲。
引脚7是输出信号引脚，其通过电阻器226和228被连接到输入引脚5。为了引脚5不受由火花塞30产生的噪声和射频干涉（RFI）的影响，引脚5也通过电容器230被连接到电路接地部196。
在使用中，切断开关64的铲式连接器端子72被连接到电路的接地部196。切断开关的另一铲式连接器端子70被连接到在第一和第二电阻器226和228之间的连结部232。优选地第一电阻器226具有在2至20千欧姆、期望地在2至12千欧姆且优选地在2至4千欧姆的范围内的电阻值。期望地，第二电阻器228具有在2至2.5千欧姆的范围内且优选地为2.2千欧姆的电阻值。优选地，电容器230具有大约1毫微法（nanofarad）的电容。
当发动机正操作时，微控制器188被通电以便通过引脚6接收信号，由此其确定发动机速度或RPM以及活塞通常相对于上止点的位置。通过引脚3，微控制器控制SCR开关186的状态以便给电容器184充电，并且通常使用存储在存储器198中的查找表来确定点火正时，并且改变点火开关186的状态以便给电容器放电，从而在火花塞30的间隙内产生火花或电弧，以便发起发动机气缸内的燃料-空气燃料混合物的燃烧。当切断开关64打开（如图4和图5中所示）时，微控制器188在引脚5上产生零伏和5伏的交替信号。
每当切断开关64闭合时，引脚5处的输入是零伏，微控制器将其解释为如下命令：使发动机停机并且“接通”点火开关186并“保持接通”点火开关186，以便防止进一步的高电位电压脉冲被施加到火花塞30且因此终止气缸内燃料混合物的点火，直到发动机停止或中断操作。
根据本发明的特征，切断开关组件60具有两者均处于同一壳体66内的电路板62和发动机切断开关64。优选地，壳体66被安装在把手壳体内与常规发动机切断开关相同的位置68中。这个切断开关组件60具有两个优选地铲式连接器端子70、72，其中一个被连接到接地线74并且另一个被连接到发动机模块通信线76以用于如下目的：组件60的电路通过这些线与发动机模块28的微控制器188通信并且当操作者手动致动切断开关64的摇杆按钮78来停止发动机的操作时发送另一信号来切断或停止运行的发动机。在现有技术的修剪器等中，通常通过控制电路微控制器断开或停止将高电位电压施加到火花塞以致其不将发动机气缸中的任何空气-燃料混合物点火，从而手动致动的常规摇杆开关仅提供信号来切断或停止操作的发动机。切断开关壳体66是不导电且绝缘的并且可以是塑料壳体。
如图5和图6中所示，开关组件60具有一对间隔开的导电柱80、82，其固定在开关壳体的底部壁86内并且邻近的一端在该壳体内突出到凹穴（pocket）88内以便提供一对间隔开的触头90、92并且邻近的另一端突出到壳体外部以便提供一对间隔开的端子70、72，例如铲式端子，每个所述端子例如通过推入式母铲式电连接器94、96被连接到线74、76中的一个单独的线。可手动移动的摇杆按钮78被可枢转地安装在壳体内以便绕其枢转部98枢转或摇摆（see-saw）。导电连接器杆100通过按钮被接收在槽102内并且具有可滑动地接收在摇杆按钮内的间隔开的盲槽106内的凸片104。连接器杆100能够绕枢转销108摇摆，该枢转销108被可滑动地接收在摇杆按钮中的盲孔109（图11）内并且被弹簧110可屈服地偏置成与连接器杆接触并朝向槽的远端和摇杆按钮的底部。如图8和图9中所示，在组装时，在摇杆按钮内的凹部112可滑动地接收在开关壳体的引导肋114上方并且被可屈服地偏置到打开位置（图5中所示），在此连接器杆不接合触头90、92中的至少一个或两个且因此切断开关64处于打开状况。切断开关被弹簧116偏置到其打开位置，该弹簧116被接收在摇杆按钮中的盲凹穴118内并且支承在引导肋114的一部分上。当摇杆按钮的从壳体向外突出的部分被手动压缩时，按钮从第一位置（图5）顺时针枢转到第二位置（图6），只要摇杆按钮被手动压缩则这就会将连接器杆100移动成与两个触头90、92接合以闭合开关，并且当被释放时，弹簧116使得摇杆按钮返回到第一位置，在此连接器杆从至少一个触头脱离，以如图5中所示打开开关。
如图9中所示，切断开关组件60具有由壳体66携带且优选地在壳体66内的电路板130，该壳体66装纳被连接到端子70和72的电子电路。这种电路的构造可以根据其所执行的功能而变化。用于执行各种不同功能的适当电路在后文被描述并且对本领域普通技术人员来说将是显而易见的，这些电路具有许多相同部件，其中许多部件在这些电路中的大部分电路中被设置成相同的构造。在这些各种电路中，相同部件具有相同附图标记并且将仅被详细描述一次，并且其公开内容将不被重复并且通过参考的方式被并入其它电路的公开内容和描述中以避免不必要的重复。
图10示出电路300A，其可以经由端子70和线74从发动机微控制器188及其存储器198接收当前和/或历史性能数据。该电路300A具有带8个引脚的微控制器302以及存储器304，数据可以被存储在该存储器304中并且从该存储器304可以取回数据。在发动机正运行时，微控制器302由发动机模块28通过二极管306和电阻器308供能，该二极管306和电阻器308被连接到微控制器302的引脚4和端子70。跨越电阻器306连接并连接到电路接地部314的电容器310和稳压二极管312滤波出电路噪声并且限制被施加到引脚4的电压。引脚7被电阻器316连接到端子7和端子70，以便通过线74将数据传输至发动机微控制器188并从发动机微控制器188接收数据。切断开关64被连接到端子70并且通过接地部314被连接到端子72。微控制器接地引脚6被连接到接地部314并且通过端子72和线76被连接到发动机控制电路182的接地部196。
图11示出修改的电路300B，其与电路300A相同，除了微控制器的引脚8被电阻器318连接到端子70，从而使用引脚8传输来自微控制器302及其存储器的数据并将数据传输到发动机微控制器188及其存储器并且使用引脚7从其接收数据。
图12示出了电路300C，其与电路300B相同，除了微控制器302的引脚7和8也（分别通过电阻器316和318）被连接到单独的数据端口或端子320以便与模块28的发动机微控制器188通信。这个端口320能够由壳体60携带并且可从壳体外部接近。
图13示出电路300D，其与电路300A相同，除了添加了如下：发光二极管322通过电阻器324被连接到微控制器302的引脚1并且温度传感器热敏电阻326被连接到微控制器的引脚5。微控制器302能够从模块28的发动机微控制器188接收信号以便向操作者提供在发动机模块28和/或发动机的操作的任一者中某件事情正发生或已经发生的视觉指示。热敏电阻326能够向模块28的发动机微控制器188提供操作的发动机所处的周围温度的指示，因为在至少大多数产品中，切断开关组件60足够远离发动机，以致其不会明显受到由操作的发动机和/或发动机排气所产生的热的影响。发光二极管322和/或热敏电阻326能够被添加到切断开关组件60的任意电路。
图14示出电路330，其中微控制器302由被连接到微控制器的引脚4的电池332供能。电路330的与电路300A的部件具有相同附图标记的剩余部件以与结合电路300A所描述的关系相同的关系被连接到微处理器302、端子70和72以及开关64。电池332可以被用于给其任意电路中的微控制器302供能，以代替二极管306和被连接到引脚4的电阻器308以及跨越电阻器308被连接的电容器310和稳压二极管312。
图15示出电路300D，其与电路300A相同，除了增加了数据端子334，该数据端子334通过电阻器336和338分别连接到微控制器302的引脚2和3，以便用于如下目的：将数据传输至微控制器302及其存储器304或从微控制器302及其存储器304接收数据和/或通过微控制器302将数据或信号传输至发动机微控制器188及其存储器198或从发动机微控制器188及其存储器198接收数据或信号。端口或端子334能够被切断开关组件60的壳体66携带并且从壳体的暴露的外部接近。
图16示出电路300E，其可以被连接到个人计算机并由个人计算机供能，以致当发动机没有运行时，能够从微控制器302及其存储器304接收数据且/或数据能够被传输到微控制器302及其存储器304以便给它们重新编程。为了连接计算机，该电路具有端口342，其具有被连接到微控制器传输引脚2的连接器或端子344、被连接到数据接收引脚3的端子346、被连接到电源引脚4的端子348和被连接到电路接地部314的端子350。
图17示出了修改的摇杆按钮78’，其允许电连接器插头352通过连接器杆100与端子70直接连接。连接器插头具有主体354，该主体354具有通过摇杆按钮78’被可滑动地接收在孔360内的圆柱形柄或销356。连接器插头具有导电尖端360，该尖端360支承在导体杆100上并接合导体杆100并且被连接到电线362，信号能够通过该电线362经由导体100、端子70和线74被直接发送到模块28的发动机微控制器188或从模块28的发动机微控制器188直接接收。这个连接器插头352可以被用于发送来自具有电开关的外部控制电路的信号，该电开关可由操作者手动操作来改变其状态从而将信号发送到发动机微控制器188，以便开始并执行存储在微控制器188及其存储器内的过程或例程。一种这样的例程的示例是如下过程：其测试被供应到操作的发动机的空气-燃料混合物的空气燃料比，并且如果需要的话则改变空气燃料比以改善发动机性能并/或满足排气排放需求。
图18示出电路300F，其与电路300B相同，除了增加了可被操作者手动致动的信号开关370，以便导致微控制器302发送信号至发动机微控制器188来发起并执行被存储在其存储器198内的过程或例程。常闭开关370的一个端子312被连接到引脚1并且通过电阻器374被连接到微控制器的引脚4。信号开关的另一端子376通过电阻器378被连接到接地部314且因此连接到端子72。当开关370被操作者手动打开时，其发送信号至引脚1，这导致微控制器302发送开始信号至发动机微控制器188来发起并执行例如上文提到的空气燃料比测试的过程或例程。当然，其可以发起其它过程或例程。
图19和20示出了切断开关组件60中的信号开关370的一种形式，其中导体引脚379被壳体60携带并且在连接器杆100下方提供触头376并且触头90及其端子70也提供信号开关触头372。当摇杆按钮78在其正常位置时，信号开关370闭合，该摇杆按钮78被弹簧116可屈服地置于该正常位置，如图19中所示。如图20中所示，当摇杆按钮78被移动到其中间位置时，其使得连接器杆100从引脚379脱离并且从而打开信号开关370。带有凹部386的特殊固定物或工具380能够被置于摇杆按钮上方且其止动表面384支承在壳体66的面386上，以便将摇杆按钮可靠地移动到其中心位置且因而打开开关370。
图21示出替代性工具388以用于将摇杆按钮78移动并定位在其中间位置。工具388具有：圆柱形轴390，该轴390具有通过摇杆按钮被可滑动地接收在孔394内的大体圆锥形尖端392；和大体直角构件396，该构件396具有第一腿部398和第二腿部400，该第一腿部398被固定到柄并从柄径向向外突出并支承在摇杆按钮78的外周边缘上，该第二腿部400具有自由端402从而提供支承在壳体66的外面386上的止动件。
图22示出替代性电路410，其中信号开关370可被操作者手动操作来发送开始信号至微控制器302，以导致其发送开始或控制信号至发动机微控制器188来开始并执行存储在其及其存储器内的例程或过程。信号开关370的触头372被连接到端子70并且触头376通过电阻器378被连接到接地部314。因此，如图23中所示，电阻器23被连接到在切断开关组件60的壳体66内的端子72和导体引脚379。
切断开关电路的功能和特征也可以被无线传输、无线接收或二者，如图24中所示，其示出了具有无线模块452的控制电路450的一种示例。在所示示例中，无线模块452是利用蓝牙标准的收发器，不过也可以使用任何合适的无线协议或标准。收发器452具有功率部454、发射器456和接收器458，其分别连接至微控制器460和接地部连接462。电路450的剩余部分可以参考图10的电路300A来列出并描述，或者如期望地以其它方式被设置，并且为了简化描述，类似的附图标记指代类似的部件。发动机操作数据、微控制器460的控制逻辑和可以经由有线连接完成的其它特征和功能因此可以在电路450和工具外部的装置（例如计算机、智能手机、平板电脑、发动机诊断工具等）之间被无线通信。此外，来自电路450的信号的无线传输可以允许额外功能，例如提供包括电路的工具的位置，以便例如有助于找到丢失或被盗装置。图25示出类似电路470，其包括电池472来给电路470供能并且因此不需要功率供应部件306、308、310或312，不过其它方面可以与图24的电路相同，并且为了简化描述，类似的附图标记已经被用来指代类似的部件。即使在发动机没有操作并且没有如本文提到的从磁性电容性电路供应功率时，电池472也可以允许与无线模块452或微控制器460通信。
提供在切断开关64附近或者作为切断开关组件的一部分的无线通信模块可以至少在如下应用中改善装置的操作，其中切断开关定位成远离会产生EMF干扰的发动机和/或飞轮且不在其上或不与其紧邻，其中EMF干扰会使得更加难以检测传输的信号。例如，在杂草修剪器或草坪修剪机的应用中，切断开关可以被设置在与发动机或飞轮间隔6英寸或更远的把手上。也可以使用更靠近发动机的位置，不过因为与这样的位置相关的干扰，会使得信号检测更加困难。
图26的控制电路500可以被用于限制发动机速度，例如通过阻止从点火构件递送火花或者其它点火发起事件，以便阻止一个或更多个发动机循环的燃烧。这可以被完成，例如以便防止发动机超过最大速度，该最大速度可以根据应用、发动机的使用、周围温度或者任何其它期望的因素而变化。电路500可以包括速度调节电路502（用于限制发动机速度）、功率电路504（用于给微处理器510供能，同时保护微处理器以免过电压情况）、时钟电路506（用于将微处理器510同步到发动机速度）和编程电路508（用于给微控制器510编程，例如用于可编程RPM速率等）。
速度调节电路502被构造成选择性防止主要线圈（PRI）处的能量放电，该放电进而会以其它方式在点火构件（例如火花塞）处产生火花。在当前实施例中，速度调节电路502包括微处理器510，其在引脚5处经由电阻器514被联接到双向或双边三极晶闸管512（有时被称为TRIAC）的输入门。TRIAC的阳极分别被联接到主要线圈（PRI）和系统接地部（GND）。因此，当微处理器510选择性致动或触发TRIAC 512的输入门时，在TRIAC处从主要线圈PRI接收的能量被驱动到接地部GND，从而禁止在火花塞处的火花且因此减慢发动机速度。之后，微处理器510可以通过中断致动或触发TRIAC门而选择性地致动更高的发动机速度；因此，主要线圈能量PRI将不被驱动到接地部GND，火花塞将再次点火，并且发动机速度将增加。
在本实施方式中，微处理器510也经由引脚6接收与发动机的速度相关联的数据—引脚6经由电阻器516被联接到AC_IN（或者节点N1）。通过使用在引脚6处接收的电压（或者电流）和电阻器516的已知的值，则微处理器510被构造成计算当前发动机速度。因此，当发动机速度超过期望的最大阈值时，微处理器510可以选择性地触发TRIAC 512以便将功率转嫁至接地部GND。类似地，当微处理器510确定发动机速度已经下降到期望的最小阈值之下时，微处理器510可以中断触发TRIAC 512，以致TRIAC不再将功率消耗到GND。
在至少一种实施例中，功率电路504包括二极管520、晶体管522（例如，具有发射极E、集电极C和基极B的PNP晶体管）和保护电路524。发射极E被联接到微处理器510的引脚8（或者mGND）和电容526（其进而被联接到节点N3或接地部GND）二者。在这种电路实施例中，引脚8（mGND）可以是某个负电压（例如，近似-4V），而引脚1（VCC或者GND）可以是近似0V。
集电极C被联接在电阻器528和二极管520的阳极之间—二极管520的阴极被联接到节点N1。基极B（节点N2）被联接到电阻器528的相对端并且也联接到电路524的晶闸管的530的阴极。在操作中，在AC信号的负部分（例如通过二极管520被AC信号汲取）期间，电流可以流动通过发射极E和基极B（和最终二极管520）。并且大体上，电容器526变成由AC信号充电，并且电容器526的电压用作至微处理器510的引脚8的输入电压。因此，微处理器510可以被构造成从而提供负电压触发信号至TRIAC 512。在TRIAC处的负触发可以使得TRIAC能够将在主要线圈PRI处接收的AC电压的正和负部分二者均传递到接地部GND；如果TRIAC 512被正电压触发，则在一些实施方式中，AC电压的正和负部分二者均不会被短路。
保护电路524包括晶闸管530、稳压二极管532和电容器526。稳压二极管532的阴极被联接到接地部GND（或者节点N3），而其阳极（经由电阻器536）被联接到晶闸管530的输入门，以致当跨越稳压二极管532的电压超过所谓的故障电压或者阈值时，晶闸管530被触发。在操作中，当电容器526上的荷电超过故障阈值（例如，大约-4V）时，则晶闸管530被触发并且电流能够流动通过晶闸管530（阳极至阴极），从而禁止在电容器526上的进一步充电。在这个时间期间，电容器526的荷电可以不被充电，而是可以被消耗—例如给微处理器510供能，直到电容器526的电压小于故障电压，此时晶闸管530可以再次禁止电流流动（阳极至阴极）—例如，晶闸管530可以是“门极关断（gate turn-off）”或GTO晶闸管。因此，功率电路504将功率提供给微处理器510，并且保护电路524防止微处理器510以免潜在的破坏性过电压的情况。
时钟电路506包括外部振荡器540，其在引脚2、3和8处被联接到微处理器510以用于改进时钟从而辅助检测发动机速度，不过这种设置是可选的并且可以被省略（例如见下文讨论的图27）。
编程电路508被构造成调谐微处理器510以使用不同的期望发动机速度来操作。例如，当前，微处理器510将以预定发动机速度触发TRIAC 512；不过，在一些实施例中，会替代地期望不同的预定发动机速度。因此，电路508使得能够给发动机速度编程以用于触发TRIAC 512。编程电路508是可选的并且也可以被省略。
如上文讨论的，当期望阻止火花事件（其阻止发动机内的燃烧事件并且具有降低发动机功率和速度的效果）时，微控制器510可以提供负电压至TRIAC 512的门。微控制器510可以根据由与发动机飞轮相关联的磁体产生的AC_IN信号来监测发动机速度。当确定发动机速度高于阈值时，输出可以被提供给TRIAC门以便短路主要线圈PRI并且将其内的能量传递到接地部，并且这在没有电池且没有昂贵且会随时间的推移而变得不可靠的继电器的情况下被实现。发动机速度可以以此方式由于任何期望的原因（包括防止损坏发动机或者其它原因）被限制。主要线圈PRI可以以此方式针对所有或任意至少一些发动机循环（例如每3个循环中的1个等）接地，直到发动机速度处于或低于阈值速度，或者直到获得一些其它发动机速度，如期望地。
图27示出图26中所示的电路的另一实施例；不过图27中的电路500’包括切断开关电路550等。如下所述，当切断开关电路550被激活时，阻止进一步的点火事件，以致发动机将中断操作。更具体地，电路550包括被联接到接地部GND和两个电阻器556、558的可致动开关554，其中电阻器556被联接到微处理器510的引脚2并且电阻器558被联接到其引脚3。电阻器556、558可以被设置为分压器，以致当开关554闭合时，在引脚2或引脚3处的电压指示出在微处理器510处的断电条件，并且因此，微处理器510（经由电阻器514’）致动引脚5处的TRIAC 512。
如图27中所示，在电路500’中的TRIAC 512经由节点N1（例如，代替主要线圈PRI，如其在图26中的情况）被直接联接到AC_IN。因此，当微处理器510触发或致动TRIAC 512时，TRIAC将AC_IN驱动至接地部GND（例如，代替将主要线圈PRI驱动至接地部）。在一些实施方式中，会期望间歇地触发TRIAC 512，例如，以便确保微处理器510保持被供能直到AC_IN电压降为零。例如，会期望在曲轴降速的同时将一些功率提供至功率电路504。应该意识到，如果在没有间歇触发的情况下TRIAC 512被驱动至接地部GND，则所有电流旁通电路504；因此，一旦电容器526上升到高于预定阈值，则微处理器510可以变成不被供能（回想：微处理器510由负电压供能）。因此，通过间歇地触发TRIAC 512，功率电路504可以继续充电并且微处理器510可以被充分供能以便控制TRIAC 512直到点火电路中断产生功率并且发动机不被供能或者‘被切断’。当然，一旦AC_IN也下降成低于预定电压，则功率电路504也将不具有足够的功率来保持微处理器510被供能，并且因此，微处理器510也将断电。
电路500’也可以包括附加特征。例如，电路560、562适于提供滤波特性来改善微处理器510的操作（例如，使得AC信号平滑、最小化不期望的噪声等等）。例如，电路560包括并联设置在节点N5（其给引脚8处的微处理器供能）和节点N6（例如，引脚1（VCC）或GND）之间的电阻器和电容器。类似地，电路562包括并联设置在节点N5和节点N7（其被联接到微处理器510的引脚6并且也（经由电阻器516）被联接到节点N1）之间的电阻器和电容器。在所有实施例中，可以需要或可以不需要这些滤波电路。
虽然本文中所公开的本发明的形式构成了目前优选的实施例，但许多其它形式也是可能的。本文不旨在提及本发明的所有可能等价形式或衍生方案。应该理解，本文所使用的术语仅是描述性的而不是限制性的，并且可以在不背离本发明精神或范围的情况下做出各种修改。
Claims (19)
1.一种用于具有发动机微控制器的内燃发动机的切断开关组件，包括：
壳体；
由所述壳体携带并且被构造成连接到接地线的第一端子和由所述壳体携带并且被构造成连接到发动机微控制器通信线的第二端子；
由所述壳体携带的电切断开关，所述电切断开关被电连接到所述第一和第二端子，并且可被操作者手动操作，以便改变所述电切断开关的状态，从而向所述发动机微控制器提供发动机停止信号；以及
由所述壳体携带的电子电路，所述电子电路被连接到所述第一和第二端子并且通过所述接地线和所述发动机微控制器通信线与所述发动机微控制器通信，
其中，所述电子电路包括由所述壳体携带的信号开关，所述信号开关被连接到所述第二端子且通过电阻器被连接到所述第一端子并且可被所述操作者手动操作，以便将开始信号发送到所述发动机微控制器，从而开始由其执行的例程或过程。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带的电子电路微控制器，所述电子电路微控制器被可操作地连接到所述第一和第二端子并且被构造成经由所述接地线和所述发动机微控制器通信线从所述发动机微控制器接收当前和/或历史性能数据。
3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带并且具有多个引脚的电子电路微控制器，其中一个引脚通过电阻器被连接到所述第二端子，以便从所述发动机微控制器接收数据，并且另一引脚通过电阻器被连接到所述第二端子，以便将数据传输到所述发动机微控制器。
4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带并且具有至少两个引脚的电子电路微控制器；以及
数据端子，所述数据端子由所述壳体携带并且被第一电阻器连接到所述电子电路微控制器的所述引脚中的一个，以便从所述发动机微控制器接收数据。
5.根据权利要求4所述的组件，进一步包括所述数据端子，所述数据端子通过第二电阻器被连接到所述电子电路微控制器的第二引脚，以便将通过所述数据端子接收的数据传输到所述发动机微控制器。
6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带并且具有至少第一和第二引脚的电子电路微控制器；
通过电阻器被连接到所述第二端子的所述第一引脚；
以及由所述壳体携带的发光二极管，所述发光二极管被连接到所述第二引脚并且可被所述操作者视觉观察，以便向所述操作者提供在所述发动机微控制器中或者在所述发动机的操作中正发生或已经发生某事的视觉指示。
7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带并且具有至少第一引脚和第二引脚的电子电路微控制器；
通过电阻器被连接到所述第二端子的所述第一引脚；
和温度传感器，所述温度传感器被连接到所述第一引脚，以便向所述发动机微控制器提供操作所述发动机所处的大气的周围温度的指示。
8.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带并且具有第一引脚的电子电路微控制器；以及
由所述壳体携带的第二端子，所述第二端子被连接到所述第一引脚，以便向所述电子电路微控制器供应功率且被构造成连接到电池，以便向所述电子电路微控制器供应功率。
9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括电子电路微控制器以及二极管和电阻器，所述电子电路微控制器由所述壳体携带且具有用于向所述电子电路微控制器供应电功率的第一引脚，所述二极管和电阻器将所述第二端子串联连接到所述第一引脚，以便将功率从发动机控制模块供应到所述电子电路微控制器。
10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带并且具有至少第一、第二和第三引脚的电子电路微控制器；
通过电阻器被连接到所述第二端子的所述第一引脚；以及
数据端子，所述数据端子由所述壳体携带并且通过电阻器被连接到所述第二引脚，以便从所述电子电路微控制器接收数据，所述数据从所述发动机微控制器通过所述第一引脚被传输到所述电子电路微控制器。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述数据端子通过第二电阻器被连接到所述第三引脚，以便将数据传输到所述电子电路微控制器，从而传输到所述发动机微控制器。
12.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括具有至少第一、第二、第三和第四引脚的电子电路微控制器；
通过电阻器被连接到所述第二端子的第一引脚；
和计算机连接器，所述计算机连接器由所述壳体携带并且被构造成连接到个人计算机并且具有：第一端子，所述第一端子被连接到第二引脚，以便将电流从所述计算机供应到所述电子电路微控制器，从而给所述电子电路微控制器供能；
第二端子，所述第二端子通过电阻器被连接到所述电子电路微控制器的第三引脚，以便使所述计算机从所述电子电路微控制器接收数据；以及
第三端子，所述第三端子通过电阻器被连接到所述第四引脚，以便将数据从所述计算机传输到所述电子电路微控制器。
13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述计算机连接器包括被连接到所述电子电路微控制器的接地引脚的第四端子。
14.根据权利要求1所述的组件，其中，所述电子电路包括由所述壳体携带并且具有至少第一和第二引脚的电子电路微控制器；
通过电阻器被连接到所述第二端子的所述第一引脚；以及
由所述壳体携带的信号开关，所述信号开关被连接到所述电子电路微控制器的所述第二引脚且被连接到所述发动机微控制器的接地引脚并且可被操作者手动操作，以便改变所述信号开关的状态，从而通过所述电子电路微控制器将开始信号发送到所述发动机微控制器，以便导致所述发动机微控制器开始在所述发动机微控制器内执行的过程。
15.根据权利要求14所述的组件，其中，所述开始信号导致所述发动机微控制器发起并执行空气燃料比测试过程。
16.根据权利要求1所述的组件，进一步包括由所述壳体携带的连接器，所述连接器能够从所述壳体的外部接近，并且当互补电连接器与其连接时提供与所述壳体的所述第一和第二端子的连接。
17.一种用于具有发动机微控制器的内燃发动机的切断开关组件，包括：
壳体；
由所述壳体携带并且被构造成连接到接地部的第一端子和由所述壳体携带并且被构造成连接到发动机微控制器的第二端子；
由所述壳体携带的电切断开关，所述电切断开关被电连接到所述第一和第二端子，并且可被操作者手动操作，以便改变所述电切断开关的状态，从而向所述发动机微控制器提供发动机停止信号；以及
由所述壳体携带的电子电路，所述电子电路被连接到所述第一和第二端子，并且与所述发动机微控制器通信，
其中，所述电子电路包括由所述壳体携带的信号开关，所述信号开关被连接到所述第二端子且通过电阻器被连接到所述第一端子并且可被所述操作者手动操作，以便将开始信号发送到所述发动机微控制器，从而开始由其执行的例程或过程。
18.根据权利要求17所述的组件，其也包括收发器，并且其中，经由所述收发器无线地发生与所述发动机微控制器的所述通信。
19.根据权利要求18所述的组件，其中，所述收发器定位成邻近所述切断开关。
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