用于引擎停机的安全系统及并入安全系统的引擎和设备的制造方法
【专利摘要】一种用于由引擎提供动力的机械设备的安全系统，其具有燃料切断功能以促使由引擎提供动力的机械设备的旋转部件更快地停机。在一方面，系统被实施成仅布置在引擎上的布线线束，当安全开关被激活时，该布线线束使得一个或多个点火线圈同时失效并阻止燃料?空气混合器向引擎供应空气和燃料的混合物。在替代的方面，系统还包括定子制动器，通过安全开关激活定子制动器以在引擎上提供额外的制动扭矩。这些特征为机械设备带来了快速终止，从而进一步加强安全性。
【专利说明】用于引擎停机的安全系统及并入安全系统的引擎和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2015年2月27日提交的美国临时专利申请US 62/126，351以及2015年5月I日提交的美国临时专利申请US 62/155,707的权益，在此通过引用并入这些专利申请的全部内容。
技术领域
[0003]本技术涉及用于停止引擎的旋转以加强机器安全性的装置、系统和方法。在某些实施例中，技术针对并入这类设备、系统和方法的引擎和设备。
【背景技术】
[0004]草坪设备上的小的引擎停机系统之前以多种形式存在，并且以在安全开关被激活时停止引擎运行为主要目标。这些系统有助于避免操作者和旁观者受伤，以及可能的机器或财产损失。现存的系统致力于断开电力和引擎的点火线圈之间的连接，以便停住给引擎汽缸点火并且终止引擎的旋转。然而，较大的机器(特别是具有大的剪草刀片的机器)具有很大的惯性，很大的惯性使得快速停机困难。仍然需要如下系统:使停机开关的激活和全部旋转的完全终止之间的时间减小以进一步加强机器的安全性。
【发明内容】
[0005]本技术针对用于引擎停机的改进的安全系统。在某个草坪和园林设备中，多个刀片操作地连接至引擎的输出轴。输出轴、动力传动部件、刀片以及所有相关联的旋转部件具有很大的惯性，并且在紧急情况下，需要使这些部件尽快停止。较大的惯性导致较大的继续运转的趋势，并且可以使得设备制造商难以在仍符合停机时间的安全要求的同时实现希望的剪切宽度或其它性能特性。尽管常规的系统已经将点火线圈接地以阻止燃烧室内进一步打火花，但是引擎仍会保留有足够的热来允许自动点火。此外，由于停机期间燃烧室中吸入的燃料，因此也会出现油的稀释物，一旦引擎停止，油的稀释物会越过活塞环移动到曲轴箱中。本技术通过关掉到燃料-空气混合器的燃料供应来解决这些问题。因此，不存在可用来点燃的燃料，从而阻止不希望的点燃和引擎的继续运转。更多的改进可并入定子制动器，定子制动器提供可靠的制动器，这种可靠的制动器不要求额外的机械部件并进一步减小引擎和所附部件的停机时间。
[0006]之前为了减小具有大的刀片或多组刀片的草坪割草机的机器停机时间而进行的努力未能尽快地终止刀片旋转。将点火线圈接地有效地停止了引擎，但是未阻止燃料和空气的自动点火。自动点火(以其他方式已知为为自燃或继续运转)是火花点火气体引擎中的一种状况，其中，吸入燃烧室的燃料混合物被燃烧室中的余热点燃。此外，点火线圈接地可导致来自未燃烧的燃料的油的稀释物不期望地移动到曲轴箱中。
[0007]此外，点火线圈接地没有在引擎上提供任何额外的制动力。引擎只是滑行至停止。已发现，断开从燃料-空气混合器的燃料供应会减小自燃的发生率，并阻止油的稀释。这有效地减小了停机时间，从而加强了机器的安全性，其中机器可以是具有大的刀片或多组刀片的草坪割草机。本技术的又一方面是使紧急状况中切断燃料供应所必需的全部控制部件位于引擎上，使得实施这个系统不要求改变机器的布线。
[0008]在一个实施例中，具有安全系统的由引擎提供动力的机器包括引擎、燃料-空气混合器、点火线圈、燃料供应器、燃料螺线管和安全开关。引擎被配置成使耦合至器具的轴旋转;燃料-空气混合器流体耦合至引擎以提供燃料和空气的混合物;点火线圈操作地连接至引擎以提供多个火花;燃料供应器流体连接至燃料-空气混合器。燃料螺线管操作地连接在燃料供应器和燃料-空气混合器之间，燃料螺线管控制到引擎的燃料流。燃料螺旋管可在打开位置和闭合位置之间移动，当引擎处于运转状态时，在打开位置燃料通过燃料螺线管从燃料供应器流到燃料-空气混合器，当引擎处于断开状态时，在闭合位置螺线管中断到燃料-空气混合器的燃料流。安全开关操作地连接至燃料螺线管和点火线圈，使得当安全开关被激活时，点火线圈失效使得它不再向引擎提供多个火花，并且燃料螺线管移动到闭合位置以中断从燃料供应器到燃料-空气混合器的燃料流。
[0009]在另一实施例中，用于给机械设备提供动力的引擎组件包含引擎、燃料-空气混合器、点火线圈、燃料螺线管和引擎侧布线线束。引擎被配置成使耦合至器具的轴旋转;燃料-空气混合器流体耦合至引擎以提供燃料-空气混合物；点火线圈操作地连接至引擎以提供多个火花。燃料螺线管操作地连接至燃料-空气混合器，燃料螺线管控制到引擎的燃料流。燃料螺线管可在打开位置和闭合位置之间移动，当引擎处于运转状态时，在打开位置燃料通过燃料螺线管流到燃料-空气混合器，当引擎处于断开状态时，在闭合位置燃料螺线管中断到燃料-空气混合器的燃料流。引擎侧布线线束耦合至引擎并且操作地连接至点火线圈和燃料螺线管。引擎侧布线线束被配置成从机械设备接收安全开关激活信号。当接收到安全开关激活信号时，点火线圈失效使得它不再向引擎提供多个火花，并且燃料螺线管移动到闭合位置以中断到燃料-空气混合器的燃料流。
[0010]在又一实施例中，具有安全系统的由引擎提供动力的机器包括引擎、燃料-空气混合器、燃料供应器、燃料螺线管、多个永磁体、定子绕组和安全开关。引擎被配置成使耦合至器具的轴旋转;燃料-空气混合器流体耦合至引擎以提供燃料和空气的混合物;燃料供应器流体耦合到燃料-空气混合器。燃料螺线管操作地连接至燃料-空气混合器，燃料螺线管控制到引擎的燃料流。燃料螺线管可在打开位置和闭合位置之间移动，当引擎处于运转状态时，在打开位置燃料通过燃料螺线管流到燃料-空气混合器，当引擎处于断开状态时，在闭合位置燃料螺线管中断到燃料-空气混合器的燃料流。多个永磁体耦合到引擎的轴。定子绕组在固定位置中安装到引擎并且邻近多个永磁体放置，使得当引擎的轴旋转时定子绕组中感应出电流。安全开关操作地连接至燃料螺线管和定子绕组。当安全开关被激活时，定子绕组短路以在轴上产生制动扭矩，并且燃料螺线管移动到闭合位置以中断从燃料供应器到燃料-空气混合器的燃料流。
[0011]本技术进一步的应用领域从下文提供的详细的描述中将变得明显。。应理解的是虽然详细的描述和具体的示例指示优选的实施例，但是他们仅旨在说明而非旨在限制本技术的范围。
【附图说明】
[0012]从详细的描述和所附附图将更充分理解本技术，其中:
[0013]图1是示出根据第一实施例的安全系统的草坪割草机的立体图；
[0014]图2是示出根据图1的实施例的草坪割草机的安全系统的部件位置的示意图；
[0015]图3是根据图1的实施例的引擎侧布线线束和相关联的引擎侧的部件的电路原理图；
[0016]图4是根据图1的实施例的引擎侧布线线束，而没有任何相关联的部件的电路原理图；
[0017]图5是引擎侧布线线束的替代的实施例的电路原理图；
[0018]图6是包含交流发电机的引擎的示意图；
[0019]图7是图6中示出的交流发电机的电气布线的电路原理图；
[0020]图8是单汽缸引擎中并入燃料切断和定子制动器功能的引擎侧布线线束的电路原理图；
[0021]图9是双汽缸引擎中并入燃料切断和定子制动器功能的引擎侧布线线束的另一实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面描述的(一个或多个)优选实施例仅作为示例，并且决不旨在限制技术、它的应用或使用。
[0023]根据本技术的原理的说明性的实施例的描述旨在结合所附附图阅读，附图被认为是整体书面描述的部分。在文中公开的技术的优选实施例的描述中，涉及方向或定向的任何内容仅旨在方便描述而非旨在以任何方式限制本技术的范围。诸如“较低”、“较高”、“7K平的”、“竖直的”、“在…之上”、“在…下面”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“前面”、和“后面”及其派生词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)等的相对术语应被解释成指的是讨论中描述的或如图所示的定向。这些相对术语只是为了方便描述并且不要求以特定的定向构造或操作装置，除非照此明确表明。诸如“附接”、“附加”、“连接”、“耦合”、“相互连接”、“固定”以及类似表述的术语指的是其中结构被直接或通过中间结构间接地彼此固定或附接的关系，以及可移动的或刚性的附接或关系，除非另有明确的描述。而且，参照文中说明的优选的实施例来描述本技术的特征和益处。因此，即使表明是优选的，本技术也明显地不应被限制成这类优选的实施例。文中的讨论描述并说明可单独存在或存在于特征的其它组合中的特征的一些可能的非限制的组合。本技术的范围由文中所附的权利要求限定。
[0024]新式的草坪护理设备(例如但不限于草坪割草机)通常由火花点火汽油引擎提供动力。火花点火引擎利用单独的火花来点燃被吸入引擎的燃烧室的燃料和空气的混合物。燃料和空气的每次装填都在燃烧循环中的恰当点被点燃，从而使引擎将附接到一个器具的轴旋转以执行某个任务。当不提供火花时，引擎将最终停住运转并且滑行至停止。在这个停机期期间，如果燃料被供给到引擎，那么吸入引擎的燃料可以由于燃烧室中的余热而自动点燃。这将为引擎提供额外的旋转能量，从而导致轴继续转动。对此的替代术语是“继续运转”或“自燃”，因为它在没有用来点燃混合物的火花的情况下运行。尽管已经为了减小由于火花点火引擎中的自动点火引起的自燃或继续运转做出了努力，但是这些努力忽略了通过响应于安全开关的激活切断燃料供应来减小停机时间的可能性。
[0025]图1示出了具有用于引擎停机的安全系统的第一个实施例的草坪割草机的立体图。在这个实施例中，草坪割草机10包括引擎100、点火开关202、电池204、燃料供应器206和两个工作工具300、安全开关208、座位210、机器侧布线线束212和工作工具驱动器216。引擎100包含交流发电机102、继电器104、两个点火线圈106、引擎侧布线线束108、燃料螺线管110、和燃料-空气混合器112。这些部件全都耦合至引擎100。引擎侧布线线束108具有第一耦合器114，第一耦合器114经由第二耦合器214操作地连接至机器侧布线线束212。引擎侧布线线束108操作地耦合至交流发电机102、继电器104、两个点火线圈106、燃料螺线管110、和燃料-空气混合器112。安全开关208经由引擎侧布线线束108和机器侧布线线束212之间的连接操作地连接至燃料螺线管110和点火线圈106。
[0026]引擎100具有输出轴116，输出轴116操作地连接至工作工具驱动器216。工作工具驱动器216通过并入到工作工具驱动器216中的动力输出器(“PT0”)218将引擎动力提供给工作工具300。工作工具300具有执行割草功能的刀片302。因此，引擎100被配置成使输出轴116旋转，输出轴116经由工作工具驱动器216耦合至工作工具300。燃料-空气混合器112可以是设计成产生适于燃烧的空气和燃料的混合物，并且将该混合物提供给引擎100的任何器件或器件的组合。例如，它可以是化油器、节流阀和一个或多个燃料喷射器的组合、气体燃料混合器、或设计成提供可燃混合物的任何其它系统。不需要在与任何节流(如果配备有)相同的点处添加燃料，相反地而是可以在沿着通向引擎100的进气道的任何地方喷射燃料。而且，燃料-空气混合器112可由多个单独的喷射器和节流阀以任何组合方式组成。
[0027]点火线圈106可被构造成卷绕在一起的一对单独的绕组，使得电流流过一次绕组。当一次绕组中的电流的这种流动中断时，一次绕组的磁场瓦解使得二次绕组中感应高电压，当点火线圈106操作地连接至引擎100时，二次绕组中的高电压最终作为火花耗散。在燃烧循环中的恰当点，线圈106为引擎100提供火花，从而使得吸入引擎100中的燃料和空气的混合物点燃，产生可以被用来操作工作工具300的动力。只要引擎正运转，点火线圈106将继续为引擎100提供多个火花。当接地时，点火线圈106将失效，使得一次绕组中没有电流流动，并且不生成火花。在一些实施例中，单一点火线圈106被用于具有多于一个汽缸的引擎，并且在其它实施例中，每个引擎汽缸使用一个或多个点火线圈106。
[0028]燃料供应器206可采用贮存汽油的罐的形式。在替代的实施例中，燃料供应器可含有其它可燃液体、增压气体、或甚至固体燃料。燃料供应器206被安装至草坪割草机10，与引擎100分开。在一些方面，燃料供应器206还包含过滤器和栗，栗对燃料增压以将它从罐运送到燃料-空气混合器112。燃料供应器206流体耦合至燃料-空气混合器112，以便为引擎100提供燃料流。
[0029]燃料螺线管110操作地连接在燃料供应器206和燃料-空气混合器112之间，使得燃料螺线管110控制到引擎100的燃料流。燃料螺线管110是螺线管操作的阀，其具有打开位置和闭合位置。每当引擎100运转时，打开位置允许燃料从燃料供应器206流到燃料-空气混合器112。当点火开关202处于“接通”位置并且安全开关208未被激活时，打开位置也允许燃料流动。当引擎处于断开状态时，闭合位置中断到燃料-空气混合器112的燃料流。
[0030]通常通过将点火开关202转动到“接通”位置来操作本实施例的草坪割草机10，“接通”位置将来自电池204的电力提供给继电器104。一旦例如坐在座位210上的操作者停用安全开关208(即，置于第一状态)，继电器104就停用。安全开关208可在点火开关202被转动到“接通”位置之前或之后被置于第一状态。当安全开关208处于第一状态时，电力被供应到燃料螺线管110和点火线圈106。此时，点火开关202可被转动到启动位置，并且引擎100被启动。只要燃料供应器206继续将燃料供应到燃料-空气混合器，引擎100将接着继续运转，直到安全开关208被激活(即改变到第二状态)，或直到点火开关202被转动到“断开”位置。当引擎运转时，交流发电机102将充电电流供应到电池204，并且继电器104处于停用状态。如果操作者在引擎运转时离开座位210，安全开关208将激活(即改变到第二状态)。因此，点火线圈106将主动接地并且继电器104将被激活，由此断开电力与燃料螺线管110之间的连接。因此，燃料螺线管110将移动到闭合位置，从而关闭燃料供应管线并切断燃料以免到达燃料-空气混合器112。引擎100将停止并且工作工具300的刀片302将快速停住旋转。
[0031 ]在本实施例中，引擎侧布线线束108可仅位于引擎100上。引擎侧布线线束108操作地连接至机器侧布线线束212、交流发电机102、继电器104、两个点火线圈106、和燃料螺线管110。引擎侧布线线束108、交流发电机102、继电器104、两个点火线圈106、和燃料螺线管110全部都被直接或间接地安装到引擎100。引擎侧布线线束108经由机器侧布线线束212从电池204接收电力，并且从机器安全开关208接收安全开关激活信号或安全开关停用信号。机器安全开关208操作地连接至座位210，并且当操作者离开座位210时被激活，从而将安全开关208置于第二状态。引擎侧布线线束108操作地连接至点火线圈106和燃料螺线管110。
[0032]当停用安全开关208时(处于安全开关208的第一状态)，来自安全开关208的安全开关停用信号被上拉至机器10的电池204电压。当激活时，安全开关208处于第二状态，这使安全开关激活信号短路到接地。当从机器侧布线线束212接收到来自点火开关202的电力和安全开关208停用信号时，继电器104不被激活。这允许电流流到燃料螺线管110，从而引起螺线管110打开并且允许燃料从燃料供应器206流到燃料-空气混合器112。此外，当安全开关208处于第一停用状态时电力被提供给点火线圈106，这允许引擎100运转。当引擎100接收到电力和安全开关208停用信号时，引擎100可启动并运转。机器10上的安全开关208的激活使点火线圈106接地，同时使继电器104激活，从而切断到燃料螺线管110的电力。这终止了来自燃料供应器206的全部燃料流。切断燃料和使点火线圈106失效所必需的全部功能由引擎侧布线线束108完成，这消除了在机器侧布线线束212内设计和实施燃料切断功能的需要。
[0033]替代的实施例可具有一个或多于两个点火线圈106。此外，引擎可利用用于燃料-空气混合器112的多个燃料混合系统，包含化油器、燃料喷射系统或气体燃料混合器。安全开关208可以采用多种形式，并且不限于座位210激活的开关。它也可以是座位210与驻车制动器开关的组合，以防止操作者在驻车制动器被松开时离开机器的座位210。替代地，安全开关208可以操作地连接至用于动力输出器(PTO)的电离合器，或适合于小的由引擎提供动力的机械设备的其他安全器件。在其它实施例中，可完全除去继电器，并且当安全开关208处于非活动状态时电力可被供应到燃料螺线管110。当安全开关208被激活时，燃料螺线管110可直接从安全开关208接地。最后，工作工具300的类型和数量可根据预期的应用改变。例如，相同的技术可被应用到碎木机(wood chipper)、钻孔机(auger)、耕种机(tiller)、叶轮(impe 11 er)、树粧研磨机(stump grinder)、或其它由引擎提供动力的机械设备。
[0034]现转到图2，图2示出了根据本实施例的草坪割草机10的安全系统的关键部件的安排。如前所述，交流发电机102、继电器104、燃料螺线管110、点火线圈106、和引擎侧布线线束108全都直接或间接地安装到引擎100。机器侧布线线束212、点火开关202、电池204、安全开关208、和燃料供应器206全部都位于草坪割草机10上，而不是安装在引擎100上。在本实施例中，交流发电机102连接至引擎侧布线线束108，并经由引擎侧布线线束108、耦合器114、耦合器214、和机器侧布线线束212向电池204提供充电电流。继电器104也连接至引擎侧布线线束108，引擎侧布线线束108提供燃料螺线管110和点火开关202、电池204、安全开关208之间的操作连接。最后，点火线圈106经由耦合器114、214通过引擎侧布线线束108和机器侧布线线束212接收电力。燃料供应器206没有到引擎侧布线线束108或机器侧布线线束212的连接，只有用来提供燃料到燃料螺线管110的燃料供应连接。
[0035]图3和图4示出了根据本实施例的引擎侧布线线束108的电路原理图。图3示出了引擎侧布线线束108和相关联的部件，而图4仅示出了引擎侧布线线束108，而没有相关联的部件。引擎侧布线线束108的第一耦合器114操作地连接至交流发电机充电连接器124，这允许交流发电机102经由交流发电机充电端子142将充电电流供应到电池204。定子连接器122连接至交流发电机的定子绕组120，并且定子连接器122转而连接至交流发电机连接器124。在本实施例中，没有到定子绕组120的连接，但是可以使定子绕组120的两端短路以在需要时为引擎提供制动扭矩。这可通过附接至引擎100的额外的电路完成，如下面更详细描述的。第一耦合器114可具有任意配置，只要可做出需要数量的电气连接。如图4中所示的，六引脚配置是优选的。
[0036]第一耦合器114还连接至继电器连接器130，继电器连接器130接受继电器104。继电器104具有两个线圈端子132、134，线圈端子132、134被用来在足够的电压差被应用到两个线圈端子132、134的两端时激活继电器104。电力可被供应到供应端子136。当继电器104未被激活时，常闭端子140从供应端子136接收电力。当继电器104被激活时，常开端子138从供应端子136接收电力。只要在第一耦合器114处接收到电力和安全开关208停用信号，则电力被应用到燃料螺线管连接器128，燃料螺线管连接器128给燃料螺线管110供电并且允许燃料流。保护二极管118被安置以防止当继电器104被激活时的不希望的电压峰值。最后，当接收到安全开关208停用信号时，点火线圈106也经由第一耦合器114从草坪割草机10接收电力。经由线圈连接器126操作地连接点火线圈106以提高线圈106和引擎侧布线线束108的安置容易度。如果点火开关202被关掉或安全开关208被激活，则电力从燃料螺线管110和点火线圈106移除，从而快速终止引擎100的旋转。继电器连接器130优选地被配置成五引脚堆(five pin stack)，类似图5示出的那个，但是可采用适合于实现到继电器104的电气连接的任何配置。
[0037]在又一实施例中，可除去继电器104及其相关联的布线，而有利地将燃料螺线管110直接连接至安全开关208，当安全开关208被激活时它将使得电力从燃料螺线管110移除。这具有以下优点:具有最小的复杂度和部件计数。
[0038]图5示出了引擎侧布线线束400的替代实施例。引擎侧布线线束400的第一耦合器414操作地连接至交流发电机充电连接器424，交流发电机充电连接器424允许交流发电机102将充电电流供应给电池204。第一耦合器414还连接至继电器连接器430，继电器连接器430接受继电器104。继电器104具有两个线圈端子432、434，线圈端子432、434可被用来在足够的电压差被应用到两个线圈端子432、434两端时激活继电器104。电力可被供应给供应端子436。当继电器104未被激活时，常闭端子440从供应端子436接收电力。当继电器104被激活时，常开端子438从供应端子436接收电力。常开端子438被连接至第一親合器414以供草坪割草机10上的附件选择使用。
[0039]只要在第一耦合器414处接收到电力和安全开关208停用信号，电力就被应用到燃料螺线管连接器428，燃料螺线管连接器428给燃料螺线管110供电并且允许燃料流。保护二极管418被安置以阻止当继电器104被激活时的不希望的电压峰值。最后，当接收到安全开关208停用信号时，点火线圈106也经由第一耦合器414从草坪割草机10接收电力。经由线圈连接器426操作地连接点火线圈106，以提高线圈106和引擎侧布线线束400的安置容易度。为了更可靠的转速计操作，在第一耦合器414和线圈连接器426之间的连接中提供DC补偿二极管446以消除任何DC偏差。转速计连接器444将引擎转速信号从引擎100返回到机器侧布线线束212。如果点火开关202被关掉或安全开关208被激活，则电力从燃料螺线管110和点火线圈106移除，从而快速终止引擎100的旋转。
[0040]图6示出了内燃引擎100及它的交流发电机102的示意图。引擎100使轴154旋转，轴154被耦合以操作工作工具300。飞轮156安装至轴154，并且飞轮156支撑一圈永磁体152，永磁体包围轴154并且径向面向内。定子组件160被安装到引擎100，并且邻近磁体152放置并且放置在与磁体152相同的平面中。定子组件160包含十八个单独的线圈162，这些线圈162布置在围绕轴154的环中，并且等距地间隔开。线圈162串联连接并且构成单一的定子绕组120。在替代的实施例中，可改变线圈162的数量。
[0041]当引擎100运行时，轴154使磁体152围绕静止的定子组件160旋转。通过定子组件160与旋转的磁体152产生的变化磁场相互作用，在定子组件160中感应出AC电流。生成定子绕组120中的电流的同一相互作用也在轴154上产生对抗其旋转运动的扭矩。生成的电流越大，对抗的扭矩越大。
[0042]现转到图7，图7示出了能够并入定子制动器功能的交流发电机的电路原理图。三根导线164、166和168连接至定子绕组。在本示例中，前^^一个串联连接的定子线圈162连接在导线166和导线168之间，并且后五个串联连接的定子线圈162连接在导线164和导线166之间。可根据应用改变连接在每根导线之间的定子线圈162的数量。在一些示例中，可以只有两根连接的导线164、168，使得全部线圈162都串联并且省去连接在线圈162之间的导线166。导线164连接至电路的接地，通常在引擎上。可选地，导线164可以浮置在左边并且不连接到接地，或可以连接至交流发电机充电连接器上的其中一个端子(如果引擎侧布线线束如此装配)。导线166连接至交流发电机充电连接器124的电池充电端子142，如图3所示。在其它示例中，例如图5中示出的示例中，交流发电机充电连接器424只有连接至导线166的一个端子。最后，导线168可选地连接至交流发电机充电连接器上的另一端子，再次如果引擎侧布线线束如此装配。为了接合定子制动器，导线164和导线168经由可选的继电器104连接到一起，从而使得定子绕组120短路以在轴154上产生制动扭矩。当接收到安全开关激活信号时，或响应于另一输入，可完成此动作。注意到，继电器104和安全开关208位于交流发电机102的外部。继电器104和安全开关208的连接是可选的，取决于定子制动器是否是所期望的。进一步地，这些部件可定位在多个位置并且仍完成定子制动功能。
[0043]图8示出了并入定子制动器和燃料切断功能的系统的实施例。定子绕组120的导线164和导线168被连接至两个继电器连接器530中的第一个。当从第一耦合器514接收到安全开关激活信号时，安置在两个继电器连接器530中的第一个中的继电器140被激活，并且导线164和导线168连接到一起。当引擎正运转时，由于定子绕组120和磁体152之间的相对运动，这导致大的电流在定子绕组120中流动，从而产生使引擎100的旋转减慢的制动扭矩。安全开关激活信号也引起第二继电器104激活，第二继电器104经由燃料螺线管连接器528断开给燃料螺线管110的电力，并且阻止额外的燃料到达引擎100。最后，安全开关激活信号使电力从点火线圈106移除以阻止更多的火花。
[0044]在本实施例中，通过交流发电机充电连接器524提供电池充电。经由线圈连接器526连接点火线圈106，并且为了更可靠的转速计操作，点火线圈106还配备有DC补偿二极管546来消除任何DC偏差。进一步地，安置了保护二极管518以阻止当继电器104被激活时的不希望的电压峰值。第一耦合器514提供引擎100和机器侧布线线束212之间的全部电气连接。
[0045]图9示出了并入定子制动器和燃料切断功能的系统的又一实施例。定子绕组120的导线164和导线168经由定子连接器622，继而经由交流发电机充电连接器624连接至两个继电器连接器630中的第一个。当从第一耦合器614接收到安全开关激活信号时，安置在两个继电器连接器630中的第一个中的继电器104被激活，并且导线164和导线168被连接到一起。当引擎正运转时，由于定子绕组120和磁体152之间的相对运动，这导致大的电流在定子绕组120中流动，从而产生使引擎100的旋转减慢的制动扭矩。安全开关激活信号也引起第二继电器104激活，第二继电器104经由燃料螺线管连接器628断开给燃料螺线管110的电力，并且阻止额外的燃料到达引擎100。最后，安全开关激活信号使电力从点火线圈106移除以阻止更多的火花。
[0046]在本实施例中，通过交流发电机充电连接器624提供电池充电。经由线圈连接器626连接点火线圈106，并且为了更可靠的转速计操作，点火线圈106还配备有DC补偿二极管646来消除任何DC偏差。进一步地，安置有保护二极管618以阻止当继电器104被激活时的不希望的电压峰值。第一耦合器614提供引擎100和机器侧布线线束212之间的全部电气连接。转速计连接器644将引擎转速信号从引擎100返回到机器侧布线线束212。
[0047]其它实施例也可并入停止引擎旋转的另外的手段，例如通过摩擦制动器、机械制动器、阻尼器或其它系统。如上所述，可通过在安全开关208被激活时连接定子120的两根电线来实施定子制动器，以便额外地减小草坪割草机10或其它小的由引擎提供动力的机械设备的停机时间。继电器104也可被连接从而当通过改变引擎侧布线线束108来启用继电器104时，燃料螺线管110被供电。替代的实施例可通过使用具有多极的单一继电器或采用交替的方式接线的单一继电器，而不是多个继电器来实现燃料切断和定子制动。此外，可使用多于一个继电器104或多极继电器来启用另外的制动器或安全装置，或使另外的制动器或安全装置失效。在又一些其它实施例中，安全开关208可以是动力输出器(PTO)离合器开关、驻车制动器和座位开关的组合、驾驶失知制动开关、或旨在阻止操作者受伤、财产损失或设备损失的任何其它系统。替代的实施例可将燃料螺线管定位到燃料供应管线上的任何地方，只要引擎侧布线线束给燃料螺线管供电。虽然安全开关208具有停用的第一状态和激活的第二状态，并且继电器104允许当继电器104处于非活动状态时电流流到燃料螺线管110，但是可预见到可根据具体应用的需要改变这些状态。对于本领域技术人员来说，这些实施例的其它变体将是显而易见的。
【主权项】
1.一种具有安全系统的由引擎提供动力的机器，包括: 引擎，所述引擎被配置成使耦合到工作工具的轴旋转； 燃料-空气混合器，所述燃料-空气混合器流体耦合至所述引擎以提供燃料和空气的混合物； 点火线圈，所述点火线圈操作地连接至所述引擎以提供多个火花； 燃料供应器，所述燃料供应器流体耦合至所述燃料-空气混合器； 燃料螺线管，所述燃料螺线管操作地连接在所述燃料供应器和所述燃料-空气混合器之间，所述燃料螺线管控制到所述引擎的燃料流并且能够在打开位置和闭合位置之间移动，当所述引擎处于运转状态时，在所述打开位置燃料通过所述燃料螺线管从所述燃料供应器流到所述燃料-空气混合器，当所述引擎处于断开状态时，在所述闭合位置所述螺线管中断到所述燃料-空气混合器的燃料流；以及 安全开关，所述安全开关操作地连接至所述燃料螺线管和所述点火线圈； 其中，当所述安全开关被激活时，所述点火线圈失效使得它不再向所述引擎提供所述多个火花，并且所述燃料螺线管移动到所述闭合位置以中断从所述燃料供应器到所述燃料-空气混合器的燃料流。2.根据权利要求1所述的由引擎提供动力的机器，还包括第一继电器，所述第一继电器在所述引擎处于运转状态时向所述燃料螺线管提供电力，并且当所述安全开关被激活时中断到所述燃料螺线管的电力。3.根据权利要求2所述的由引擎提供动力的机器，其中，所述第一继电器耦合至所述引擎。4.根据权利要求1所述的由引擎提供动力的机器，还包括引擎侧布线线束，所述引擎侧布线线束耦合至所述引擎，并且操作地连接至所述点火线圈和所述燃料螺线管。5.根据权利要求1所述的由引擎提供动力的机器，其中，激活所述安全开关使安全开关信号被短路到接地。6.根据权利要求1所述的由引擎提供动力的机器，其中，所述工作工具包括用于割草的刀片。7.根据权利要求1所述的由引擎提供动力的机器，还包括: 多个永磁体，所述多个永磁体耦合至所述引擎的轴；以及 定子绕组，所述定子绕组在固定位置安装至所述引擎并且邻近所述多个永磁体放置，使得当所述引擎的轴旋转时所述定子绕组中感应出电流； 其中，当所述安全开关被激活时，所述定子绕组被短路以在所述轴上产生制动扭矩。8.根据权利要求7所述的由引擎提供动力的机器，其中，所述定子绕组包括围绕所述引擎的轴布置的一组线圈。9.根据权利要求1所述的由引擎提供动力的机器，其中，所述安全开关是座位开关。10.一种用于给机械设备提供动力的引擎组件，包括: 引擎，所述引擎被配置成使耦合到工作工具的轴旋转； 燃料-空气混合器，所述燃料-空气混合器流体耦合至所述引擎以提供燃料-空气混合物； 点火线圈，所述点火线圈操作地连接至所述引擎以提供多个火花； 燃料螺线管，所述燃料螺线管操作地连接至所述燃料-空气混合器，所述燃料螺线管控制到所述引擎的燃料流并且能够在打开位置和闭合位置之间移动，当所述引擎处于运转状态时，在所述打开位置燃料通过所述燃料螺线管流到所述燃料-空气混合器，当所述引擎处于断开状态时，在所述闭合位置所述燃料螺线管中断到所述燃料-空气混合器的燃料流；以及 引擎侧布线线束，所述引擎侧布线线束耦合到所述引擎并且操作地连接至所述点火线圈和所述燃料螺线管，所述引擎侧布线线束被配置成从机械设备接收安全开关激活信号； 其中，当接收到所述安全开关激活信号时，所述点火线圈失效使得它不再向所述引擎提供所述多个火花，并且所述燃料螺线管移动到所述闭合位置以中断到所述燃料-空气混合器的燃料流。11.根据权利要求10所述的引擎组件，还包括第一继电器，所述第一继电器在所述引擎处于运转状态时向所述燃料螺线管提供电力，并且当接收到所述安全开关激活信号时中断到所述燃料螺线管的电力。12.根据权利要求11所述的引擎组件，其中，所述第一继电器耦合至所述引擎并且操作地连接至所述引擎侧布线线束。13.根据权利要求10所述的引擎组件，其中，所述安全开关激活信号被短路到接地。14.根据权利要求10所述的引擎组件，还包括: 多个永磁体，所述多个永磁体耦合至所述引擎的轴；以及 定子绕组，所述定子绕组在固定位置安装至所述引擎并且邻近所述多个永磁体放置，使得当所述引擎的轴旋转时所述定子绕组中感应出电流； 其中，当接收到所述安全开关激活信号时，所述定子绕组被短路以在所述轴上产生制动扭矩。15.根据权利要求14所述的引擎组件，其中，所述定子绕组包括围绕所述引擎的轴布置的一组线圈。16.根据权利要求14所述的引擎组件，还包括第二继电器，所述第二继电器在接收到所述安全开关激活信号时使所述定子绕组短路。17.—种具有安全系统的由引擎提供动力的机器，包括: 引擎，所述引擎被配置成使耦合到工作工具的轴旋转； 燃料-空气混合器，所述燃料-空气混合器流体耦合至所述引擎以提供燃料和空气的混合物； 燃料供应器，所述燃料供应器流体耦合至所述燃料-空气混合器； 燃料螺线管，所述燃料螺线管操作地连接在所述燃料供应器和所述燃料-空气混合器之间，所述燃料螺线管控制到所述引擎的燃料流并且能够在打开位置和闭合位置之间移动，当所述引擎处于运转状态时，在所述打开位置燃料通过所述燃料螺线管从所述燃料供应器流到所述燃料-空气混合器，当所述引擎处于断开状态时，在所述闭合位置所述螺线管中断到所述燃料-空气混合器的燃料流； 多个永磁体，所述多个永磁体耦合至所述引擎的轴； 定子绕组，所述定子绕组在固定位置安装至所述引擎并且邻近所述多个永磁体放置，使得当所述引擎的轴旋转时所述定子绕组中感应出电流;以及 安全开关，所述安全开关操作地连接至所述燃料螺线管和所述定子绕组； 其中，当所述安全开关被激活时，所述定子绕组被短路以在所述轴上产生制动扭矩，并且所述燃料螺线管移动到所述闭合位置以中断从所述燃料供应器到所述燃料-空气混合器的燃料流。18.根据权利要求17所述的由引擎提供动力的机器，还包括第一继电器，所述第一继电器在所述引擎处于运转状态时向所述燃料螺线管提供电力，并且当所述安全开关被激活时中断到所述燃料螺线管的电力。19.根据权利要求18所述的由引擎提供动力的机器，还包括第二继电器，当所述安全开关被激活时，所述第二继电器使所述定子绕组短路。20.根据权利要求17所述的由引擎提供动力的机器，还包括点火线圈，所述点火线圈操作地连接至所述引擎以提供多个火花，其中，当所述安全开关被激活时，所述点火线圈失效使得它不再向所述引擎提供所述多个火花。
【文档编号】F02P9/00GK105927397SQ201610073448
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】J·D·格吕尔, T·D·哈勒尔, S·H·道迪
【申请人】科勒公司