СИСТЕМА ЗАЩИТЫ КАТАЛИТИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА
SYSTEM OF PROTECTION OF CATALYTIC NEUTRALIZER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам защиты компонентов транспортного средства, в частности каталитических нейтрализаторов, от повреждения и кражи.
Уровень техники
Рост стоимости драгоценных металлов (например, платины, палладия, родия и золота) за последнее десятилетие стимулировал рост числа краж каталитических нейтрализаторов, используемых в транспортных средствах. Каталитические нейтрализаторы, используемые в большинстве автомобилей, содержат драгоценные металлы. Известны случаи краж, когда каталитические нейтрализаторы снимали с нижней части припаркованного транспортного средства. Риск для дилеров транспортных средств является более серьезным, поскольку многие из них паркуют сотни транспортных средств в выставочных залах и на улице. Сильнее всего проблема кражи каталитических нейтрализаторов касается грузовиков, автомобильных фургонов и внедорожников, поскольку у них достаточно большой клиренс. Стоимость замены каталитического нейтрализатора может превышать 1000 долларов США без учета расходов, связанных с неработоспособностью транспортного средства до окончания ремонта.
В известных подходах по ограничению и/или предотвращению краж каталитических нейтрализаторов использованы устройства и компоненты, механически закрепляющие нейтрализатор на транспортном средстве. Такие устройства и компоненты могут включать в себя несколько кабелей, зажимов и т.д., с помощью которых каталитический нейтрализатор прикрепляют к транспортному средству таким образом, чтобы потенциальный вор не смог его снять. Такие устройства и компоненты имеют достаточно высокую стоимость, которая может достигать 300 долларов США, что составляет до одной трети от стоимости замены каталитического нейтрализатора. Кроме того, такие механические системы ограничения и предотвращения кражи каталитических нейтрализаторов могут привести к значительному увеличению веса транспортного средства, что негативно влияет на эффективность использования топлива.
Раскрытие изобретения
В одном из аспектов настоящее изобретение относится к системе защиты каталитических нейтрализаторов, которая включает в себя контроллер, каталитический нейтрализатор, имеющий корпус и элемент замыкания с двумя контактами, соединенный с корпусом. Система также включает в себя соединитель с внутренним резистором, причем, соединитель электрически подключен к контроллеру и двум контактам. Контроллер следит за сопротивлением внутреннего резистора, чтобы контролировать непрерывность цепи между соединителем и элементом замыкания.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к системе защиты каталитических нейтрализаторов, которая включает в себя систему сигнализации транспортного средства, имеющую контроллер, и каталитический нейтрализатор, состоящий из корпуса и элемента замыкания с двумя контактами, соединенного с корпусом. Система также включает в себя соединитель, имеющий встроенный резистор, причем соединитель электрически подключен к контроллеру и двум контактам. Контроллер следит за непрерывностью цепи системы сигнализации и цепи между соединителем и элементом замыкания.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к системе защиты каталитических нейтрализаторов, которая включает в себя контроллер, каталитический нейтрализатор, состоящий из корпуса и элемента замыкания с двумя контактами, соединенного с корпусом. Система также включает в себя соединитель, имеющий резистор с предварительно установленным сопротивлением, причем соединитель подключен к контроллеру и контактам. Контроллер следит за непрерывностью цепи между соединителем и элементом замыкания путем измерения сопротивления резистора и сравнения полученного значения с предварительно установленным сопротивлением.
Эти и иные аспекты, цели и отличительные особенности настоящего изобретения станут понятны специалистам в данной области техники после изучения следующего описания, формулы изобретения и сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен вид сбоку системы защиты каталитических нейтрализаторов в соответствии с одним вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.1А представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, изображенной на Фиг.1.
На Фиг.1B представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, изображенной на Фиг.1, в которую внесены изменения для увеличения ее теплостойкости в соответствии с другим вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.2 представлено схематическое изображение динамической системы защиты каталитических нейтрализаторов, основанной на измерении сопротивления, в соответствии с другим вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.3 представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, встроенной в противоугонную систему транспортного средства, в соответствии с другим вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.3A представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, изображенной на Фиг.3.
На Фиг.4 представлено схематическое изображение нормального состояния системы защиты каталитических нейтрализаторов, показанной на Фиг.1.
На Фиг.4A представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, изображенной на Фиг.1 с выводами, отсоединенными от соединителя;
На Фиг.4B представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, изображенной на Фиг.1, с отключенным соединителем;
На Фиг.4C представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, показанной на Фиг.1 с выводами, замкнутыми на соединитель;
На Фиг.4D представлено схематическое изображение системы защиты каталитических нейтрализаторов, показанной на Фиг.1, с дополнительным резистором, установленным с целью обеспечения защиты системы;
На Фиг.5 представлен схематический вид сверху системы защиты каталитических нейтрализаторов, основанной на обнаружении приближения, в соответствии с дополнительным вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.6А представлен схематический вид сверху системы защиты каталитических нейтрализаторов, основанной на обнаружении приближения, для использования с двумя каталитическими нейтрализаторами в соответствии с другим вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.6B представлен схематический вид сверху системы защиты каталитических нейтрализаторов, основанной на обнаружении приближения, для использования с тремя каталитическими нейтрализаторами в соответствии с другим вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.6C представлен схематический вид сверху системы защиты каталитических нейтрализаторов, основанной на обнаружении приближения, для использования с четырьмя каталитическими нейтрализаторами в соответствии с дополнительным вариантом воплощения изобретения;
На Фиг.7 представлен схематический вид сверху системы защиты каталитических нейтрализаторов, основанной на обнаружении приближения и измерении сопротивления, в соответствии с еще одним вариантом воплощения изобретения;
Осуществление изобретения
В настоящем описании термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные будут относиться к ориентации, представленной на Фиг.1. Конкретные устройства и процессы, изображенные на фигурах и рассматриваемые в следующем описании, являются вариантами, иллюстрирующими предложенную концепцию. Однако конкретные указанные размеры и прочие физические характеристики не должны рассматриваться как ограничение, если специально не указано иное.
На Фиг.1 и 1A изображена система 10 защиты каталитических нейтрализаторов, установленная на каталитическом нейтрализаторе 1 в соответствии с одним вариантом воплощения изобретения. Каталитический нейтрализатор 1 представляет собой стандартный каталитический нейтрализатор, используемый в различных транспортных средствах с двигателями газового сгорания, и размещенный в корпусе 2. Корпус 2 может быть изготовлен из теплопроводного и/или электропроводящего материала. Система 10 защиты каталитических нейтрализаторов также включает в себя замыкающий элемент 4, который соединен с корпусом 2 и имеет два контакта 5 и 6. Система 10 также включает в себя соединитель 12, включающий в себя резистивный элемент 13. Соединитель 12 включает в себя соединения 15 и 16, которые электрически подключены к контактам 5 и 6 соответственно. Следовательно, соединитель 12 электрически подключен к замыкающему элементу 4 через контакты 5 и 6. Кроме того, резистивный элемент 13 в соединителе 12 подключен к соединению 16, как показано на Фиг.1 и 1A. Однако резистивный элемент 13 может быть подключен к соединению 15.
Система 10 защиты каталитических нейтрализаторов также включает в себя контроллер 17, как показано на Фиг.1A. Соединения 15 и 16, выходящие из соединителя 12, электрически подключены к контроллеру 17. Контроллер 17 может представлять собой стандартный микропроцессор и может быть выполнен с возможностью контролировать электрическое сопротивление резистивного элемента 13, расположенного внутри соединителя 12, или величину тока, проходящего через соединение 15 или 16. Контроль сопротивления элемента 13 или величины тока позволяет контроллеру 17 оценить непрерывность цепи между соединителем 12 и замыкающим элементом 4. В частности, контроллер 17 может следить за сопротивлением или силой тока в произвольном порядке, с заранее заданными интервалами, непрерывно или в соответствии с определенными схемами контроля. Предпочтительно, чтобы контроллер 17 следил за сопротивлением резистивного элемента 13 или силой тока в почти непрерывном режиме, ограниченном только способностью компонентов системы 10 собирать и сохранять данные. Кроме того, контроллер 17 может следить за сопротивлением резистивного элемента 13 или величиной силы тока путем оценки этих входных значений как функции времени и/или их относительного изменения в течение времени для оценки непрерывности цепи между соединителем 12 и замыкающим элементом 4. Например, контроллер 17 может следить за сопротивлением в течение времени для обнаружения высокого сопротивления в течение определенного периода, которое может свидетельствовать о попытке кражи и повреждения каталитического нейтрализатора 1.
Как показано на Фиг.1A, замыкающий элемент 4 может быть выполнен в виде перемычки. В частности, контакты 5 и 6 замыкающего элемента 4 могут быть приварены, припаяны, приклеены, закреплены, приклепаны или зафиксированы иным образом на корпусе 2 каталитического нейтрализатора 1. Хотя замыкающий элемент 4 показан расположенным в центре верхней части каталитического нейтрализатора 1, он может быть расположен в любом другом месте на корпусе 2. Для обеспечения защиты каталитических нейтрализаторов от кражи предпочтительно расположение замыкающего элемента 4 в таком месте на корпусе 2, которое хорошо видно потенциальному вору или иному лицу, не имеющему разрешения на выполнение вмешательства в каталитический нейтрализатор 1. Рядом с элементом 4 может быть установлен соответствующий знак, способный обеспечить предостерегающий эффект. С другой стороны, также может понадобиться установить замыкающий элемент 4 или корпус 2 вне зоны обзора для снижения вероятности повреждения.
Что касается соединителя 12, он может также включать в себя корпус 14 соединителя, который может закрывать, заключать в себя или иным образом содержать в себе резистивный элемент 13. Корпус 14 соединителя может быть изготовлен из различных электроизоляционных материалов, не чувствительных к тепловой деградации (например, из термостойкой керамики и полимеров). Кроме того, электрические соединения должны быть механически закреплены (например, приварены или намотаны), а не припаяны. Это связано с тем, что корпус 14 соединителя может быть подвергнут воздействию высоких температур, возникающих во время работы каталитического нейтрализатора 1. Соответственно, корпус 14 соединителя может быть изготовлен из термостойких полимерных и керамических материалов. Соединения 15 и 16, включая всю проводку, связанную с ними, могут быть изготовлены из теплостойких материалов с низкой теплопроводностью (например, из никелированной нержавеющей стали) во избежание переноса тепла к соединениям 15 и 16 и повреждения компонентов, подключенных к данным элементам.
В качестве альтернативы замыкающий элемент 4 может быть отделен от соединителя 12 для повышения устойчивости к высоким температурам, как показано на Фиг.1B. При такой конфигурации защитной системы 10 замыкающий элемент 4 прикреплен к корпусу 2 каталитического нейтрализатора 1 примерно таким же образом, как и элементы системы 10, изображенной на Фиг.1 и 1A. Однако на Фиг.1B контакты 5 и 6 напрямую подключены к соединениям 15а и 16а (например, путем наматывания, пайки, сварки или с помощью иных типов выполнения электрического подключения). Соединения 15а и 16а могут быть изготовлены из теплостойких жил (например, из никелированной нержавеющей стали). Резистивный элемент 13 расположен рядом с соединительным элементом между контактом 6 и соединением 16а. Кроме того, теплостойкий герметизирующий материал 3 может быть нанесен на замыкающий элемент 4, резистивный элемент 13, контакты 5 и 6, а также на соединительный элемент между контактами 5 и 6 и соединениями 15а и 16а. Затем соединения 15а и 16а подключаются к соединителю 12 (включая корпус 14 соединителя), расположенному на расстоянии от каталитического нейтрализатора 2. Внутри соединителя 12 соединения 15 и 16 электрически подключены к соединениям 15а и 16а соответственно. Таким образом, соединения 15 и 16, соединитель 12 и корпус 14 соединителя меньше подвергаются воздействию высоких температур, создаваемых каталитическим нейтрализатором 2 во время работы транспортного средства. Следовательно, для данных компонентов требуется меньше теплостойких материалов.
Резистивный элемент 13, используемый системой 10 защиты каталитических нейтрализаторов, может быть сконфигурирован таким образом, чтобы иметь один или более резисторов (см. Фиг.1А). Резистивный элемент 13 может быть выполнен с возможностью создавать электрическое сопротивление в большом диапазоне (например, от 100 до 5000 Ом). Однако контроллер 17, соединения 15 и 16, а также контакты 5 и 6 должны быть выполнены таким образом, чтобы следить за предварительно определенным или предварительно установленным сопротивлением резистивного элемента 13, с учетом небольших колебаний или отклонений от заданного уровня сопротивления. Кроме того, сопротивление резистивного элемента 13 предпочтительно поддерживается с небольшим допуском на таком уровне, чтобы потенциальные воры и прочие лица, не имеющие разрешения на выполнение модификаций, вмешательства или иных изменений в каталитическом нейтрализаторе 1, не могли разработать способы для обхода системы 10.
Как показано на Фиг.4-4D, система 10 защиты каталитических нейтрализаторов используется для обнаружения кражи и/или вмешательства в каталитический нейтрализатор 1. В нормальном режиме работы контроллер 17 следит за сопротивлением резистивного элемента 13 (например, 1000 Ом) в цепи, состоящей из контактов 5 и 6 и соединений 15 и 16 (Фиг.4). При вмешательстве в каталитический нейтрализатор 1 путем перерезания одного или обоих соединений 15 и 16 контроллер 17 определяет данное событие как размыкание цепи или бесконечное сопротивление (см. Фиг.4А). Аналогичным образом, если соединитель 12 физически отключается от замыкающего элемента 4 (см. Фиг.4B), например, путем снятия каталитического нейтрализатора 1 с транспортного средства (не показано), контроллер 17 обнаруживает размыкание цепи или бесконечное сопротивление. Оба этих условия, скорее всего, свидетельствуют о краже и/или вмешательстве в каталитический нейтрализатор 1, в результате чего контроллер 17 выполнит определенные действия, как подробно описано ниже.
На Фиг.4С показана ситуация, когда выполняется попытка обхода защитной системы 10 каталитических нейтрализаторов путем замыкания соединений 15 и 16. Как показано в примере, соединения 15 и 16 можно замкнуть с помощью перемычки 11, напрямую подключив ее к контроллеру 17, или сначала установив перемычку 11, а потом разъединив соединения 15 и 16. Однако такие действия не помогут обойти защитную систему 10, т.к. контроллер 17 обнаружит практически нулевое сопротивление при установке перемычки 11. После этого контроллер 17 определит отсутствие стандартного значения сопротивления резистивного элемента 13. Аналогичным образом может быть предпринята попытка обхода системы 10 путем установки дополнительного резистивного элемента 22 в цепи, состоящей из резистивного элемента 13, контактов 5 и 6, а также соединений 15 и 16 (Фиг.4D). В данном случае контроллер 17 также обнаружит значение сопротивления резистивного элемента 13, отличное от заданного. Например, если резистивный элемент 13 и резистивный элемент 22 дополнительной системы имеют сопротивление 1000 Ом, то контроллер 17 получит значение сопротивления около 500 Ом (сопротивление цепи = 1/(1/1000 Ом + 1/1000 Ом) = 500 Ом). Условия, изображенные на Фиг.4С и 4D, скорее всего, соответствуют краже и/или вмешательству в каталитический нейтрализатор 1, что приводит к выполнению контроллером 17 дальнейших действий, как подробно описано ниже.
Защитная система 10 каталитических нейтрализаторов, а если быть точнее, контроллер 17 может также обнаружить изменения сопротивления резистивного элемента 13, связанные с температурой. Фактически сопротивление резистивного элемента 13 будет изменяться в зависимости от температуры определенным образом, обычно в течение значительного времени. Соответственно, такая температурная зависимость может быть обработана контроллером 17 как дрейф, который необходимо отфильтровать в схемах, алгоритмах и т.д., используемых для обнаружения изменений сопротивления в цепи, состоящей из контактов 5 и 6, а также соединений 15 и 16. Другими словами, контроллер 17 может отфильтровывать температурный дрейф для обеспечения идентификации с кражей и/или вмешательством в каталитический нейтрализатор, только если обнаружены значительные изменения сопротивления в цепи.
Система 10 может также включать в себя температурный датчик 18, установленный, подключенный или иным образом прикрепленный к корпусу 2 нейтрализатора 1, а также подключенный к контроллеру 17 через соединения 19 и 19а (см. Фиг.1А). Контролер 17 может принимать сигналы от температурного датчика 18 через соединения 19 и 19а, соответствующие примерной температуре поверхности каталитического нейтрализатора 1, при этом данное значение температуры сопоставлено с температурой резистивного элемента 13 внутри соединителя 12. Контроллер 17 может использовать эти данные, чтобы отфильтровать температурный дрейф. Кроме того, если измеренное сопротивление резистивного элемента 13 не коррелирует с ожидаемым сопротивлением элемента 13, основанном на температуре, измеренной с помощью датчика 18, контроллер 17 может также определить, что замыкающий элемент 4 был вынут из корпуса 2 каталитического нейтрализатора 1 (без нарушения его собственной целостности). Данный сценарий затем может быть распознан контроллером 17 как кража или вмешательство. Кроме того, контроллер 17 может использовать это соотношение для определения целостности системы 10 перед тем, как активировать систему 10.
Защитная система 10 каталитических нейтрализаторов также включает в себя элемент 20 сигнализации, как показано на Фиг.1А. Элемент 20 сигнализации подключен к контроллеру 17. В зависимости от сопротивления, полученного контроллером 17 в цепи, состоящей из контактов 5 и 6 и соединений 15 и 16, контроллер 17 может активировать элемент 20 сигнализации. Любая из ситуаций, изображенных на Фиг.4А-4D может привести к срабатыванию элемента 20 сигнализации. Например, обнаружение размыкания цепи или бесконечного сопротивления контроллером 17 может привести к активации элемента 20 сигнализации.
Элемент 20 сигнализации может представлять собой звуковое устройство (например, сирена) или визуальное устройство (например, мигающий или стробирующий сигнал). Элемент 20 сигнализации может также представлять собой стандартный компонент и схему защиты от краж (например, чередующаяся последовательность мигания передних фар, задних фар и других сигналов, после чего подаются звуковые сигналы). Элемент 20 сигнализации может также включать в себя беспроводные передатчики, передающие сигнал в государственные органы, владельцу транспортного средства и/или другой ответственной стороне (например, коммерческой организации, специализирующейся на предотвращении краж), после получения контроллером 17 сигнала о неправильной величине сопротивления. Если в элемент 20 сигнализации встроены беспроводные устройства, система 10 может быть также выполнена с возможностью бесшумного и незаметного оповещения для того, чтобы увеличить вероятность поимки вора или вандала на месте преступления. Элемент 20 сигнализации может также включать в себя камеры (не показаны), установленные рядом с каталитическим нейтрализатором 1 для получения фотодоказательств против потенциального вора и/или иного постороннего лица.
На Фиг.2 изображена с защитная система 30 каталитических нейтрализаторов в соответствии с другим вариантом реализации изобретения. Защитная система 30 имеет конфигурацию, аналогичную конфигурации защитной системы 10, и такие же компоненты, если специально не указано иное. Однако защитная система 30 использует один из нескольких соединителей 52, каждый из которых имеет корпус 54 соединителя и в которых расположен один из резистивных элементов 33a, 33b, 33c, 33d и т.д. (см. Фиг.2). Соединители 52 и корпус 54 соединителя (Фиг.2) аналогичны соединителям 12 и корпусам 14 соединителей, описанным ранее со ссылкой на вариант, изображенный на Фиг.1, 1A. Каждый резистивный элемент 33а, 33b, 33c и 33d (и другие) имеет заданное конечное сопротивление. В частности элементы 33а 33d (и другие) могут иметь одинаковое значение сопротивления, выбранное из фиксированного количества произвольных значений, установленных на заводе. Предпочтительно, чтобы значения сопротивления для каждого из резистивных элементов 33а, 33b, 33c и 33d (и других) отличались друг от друга.
Если система 30 изначально устанавливается внутри транспортного средства (не показано), производитель может выбрать один из резистивных элементов 33a-33d, который будет использоваться в соединителе 52 в соответствии с произвольной, независимой или иной заранее заданной схемой. После инициализации системы 30 контроллер 17 получит значение сопротивления резистивного элемента 33а, 33b, 33c, 33d (или другого), установленного внутри соединителя 52, и установит данное значение сопротивления в качестве порогового. Во время работы системы 30 контроллер 17 может измерять сопротивление в цепи, состоящей из контактов 5 и 6 (замыкающего элемента 4), соединений 15 и 16, а также резистивного элемента 33а, 33b, 33c, 33d или иного резистивного элемента, установленного внутри соединителя 52. Затем контроллер 17 сможет сравнивать измеренное значение сопротивления с пороговым значением, полученным после инициализации (т.е. уровнем предварительно установленного значения сопротивления, которое соответствует резистивному элементу 33а, 33b, 33c, 33d и т.д.). Если контроллер 17 обнаруживает изменение сопротивления в соответствии с выполняемым сценарием, аналогичным описанному со ссылкой на Фиг.4A-4D, он может активировать элемент 20 сигнализации, как показано на Фиг.2.
Таким образом, защитная система 30 каталитических нейтрализаторов работает аналогично защитной системе 10. Однако потенциальному вору или иному лицу, не имеющему разрешения на выполнение вмешательства в каталитический нейтрализатор 1, будет гораздо сложнее обойти защитную систему 30. Посторонним лицам будет гораздо сложнее проверить или получить информацию об уровне сопротивления резистивного элемента (например, резистивных элементов 33а, 33b, 33c и/или 33d) конкретного транспортного средства для того, что придумать способ обхода системы. Для системы 30 защиты уровни сопротивления резистивного элемента 33a-33d могут изменяться в зависимости от вида транспортного средства, даты производства или иной схемы, неизвестной такому лицу. Кроме того, владелец транспортного средства может подключать соединитель 52 с помощью одного резистивного элемента 33а к другому соединителю 52, имеющему другой резистивный элемент 33b, например, аналогично смене пароля на персональном компьютере или в электронной почте.
Система 40 защиты каталитических нейтрализаторов может быть встроена в противоугонную систему 60 транспортного средства, как показано на Фиг.3 и 3A в соответствии с другим вариантом воплощения изобретения. Системы 40 и 60 расположены внутри транспортного средства 51. По принципу работы и конфигурации защитная система 40 аналогична защитной системе 10, описанной ранее со ссылкой на Фиг.1 и 1А. Система 40 также включает в себя каталитический нейтрализатор 41, имеющий корпус 42 и замыкающий элемент 44, который подключен к корпусу 42 и имеет два контакта 45 и 46. Система 40 также включает в себя соединитель 52, имеющий встроенный резистивный элемент 53 и корпус 54 соединителя. Соединитель 52 также включает в себя соединения 55 и 56 для электрического подключения контроллера 57 к соединителю 52. Соединения 55 и 56 электрически подключены к контактам 45 и 46 соответственно.
Как показано на Фиг.3 и 3A, контроллер 57 также подключен к различным средствам противоугонной системы 60 транспортного средства. В частности контроллер 57 подключен к цепи 61 обнаружения открытого капота, цепи 62 обнаружения открытой левой передней двери, цепи 63 обнаружения открытой правой передней двери, цепи 64 обнаружения открытой левой задней двери, цепи 65 обнаружения открытой правой задней двери и цепи 66 обнаружения открытой подъемной задней двери. Такой контроллер 57 может обнаруживать нарушения непрерывности цепи в любой из цепей 61-66, что будет свидетельствовать о взломе или ином вмешательстве в транспортное средство 51. Следует отметить, что на Фиг.3 показано только размыкание цепи 62 обнаружения открытой левой передней двери в результате открывания двери со стороны водителя.
Кроме того, контроллер 57 может определять непрерывность цепи, состоящей из замыкающего элемента 44, контактов 45 и 46, соединений 55 и 56, а также резистивного элемента 53, следя за сопротивлением в данной цепи. Действия контроллера 57 по контролю, направленные на оценку попыток вмешательства в каталитический нейтрализатор 41 в системе 40, аналогичны действиям, выполняемым контроллером 17, подключенным к каталитическому нейтрализатору 1 (пример приведен на Фиг.1, 1A и 4-4D). В частности, контроллер 57 может оценивать сопротивление между соединителем 52 и замыкающим элементом 44 для выполнения проверки наличия изменений сопротивления относительно базового сопротивления резистивного элемента 53.
Контроллер 57 также может быть электрически подключен к элементу 67 сигнализации. Более конкретно, контроллер 57 может активировать элемент 67 сигнализации при нарушении целостности цепи между соединителем 52 и элементом 44 замыкания. Подобные действия, выполняемые контроллером 57, аналогичны активации элемента 20 сигнализации с помощью контроллера 17 в защитной системе 10. Кроме того, контроллер 57 может активировать элемент 67 сигнализации в случае нарушения целостности цепи между контроллером 57 и цепями 61, 62, 63, 64, 65 и/или 66. Также следует понимать, что элемент 67 сигнализации является устройством или системой компонентов, аналогичной элементу 20 сигнализации, описанному выше.
В одном варианте контроллер 57 защитной системы 40 может быть также электрически подключен к температурному датчику 58 через соединения 59 и 59а. Температурный датчик 58 может быть установлен, подключен или иным образом связан с корпусом 42 каталитического нейтрализатора 41, а также подключен к контроллеру 57 (см. Фиг.3A). Контролер 57 может принимать сигналы от датчика 58 через соединения 59 и 59а, соответствующие температуре поверхности каталитического нейтрализатора 41, т.е. температуре, соотнесенной с температурой резистивного элемента 53 внутри соединителя 52. Используя эти данные от температурного датчика 58, контроллер 57 может учесть температурное влияние при оценке и контроле относительных изменений сопротивления в цепи, состоящей из элемента 44 заземления, контактов 45 и 46, соединений 55 и 56, а также резистивного элемента 53. Так же, как было сказано ранее в отношении контроллера 17, контроллер 57 с помощью алгоритмов обнаружения может также отфильтровывать температурный дрейф, используя известное соотношение между сопротивлением, зависящим от температуры, и временем. Кроме того, если измеренное сопротивление резистивного элемента 53 не коррелирует с ожидаемым сопротивлением элемента 53, основанным на значении температуры, измеренном с помощью датчика 58, контроллер 57 может также установить, что замыкающий элемент 44 снят с корпуса 42 каталитического нейтрализатора 41 (без нарушения собственной целостности). Данный сценарий затем может быть распознан контроллером 57 как кража или вмешательство. Кроме того, контроллер 57 может использовать данное соотношение для определения целостности системы 40 перед тем, как активировать систему 40.
В соответствии с еще одним вариантом, представленным на Фиг.5, система 70 защиты каталитических нейтрализаторов, основанная на обнаружении приближения, может быть использована для защиты целостности каталитического нейтрализатора71 в транспортном средстве 73. Система 70 включает в себя пару электродов 74 и 75, которые электрически подключены к контроллеру 77. Как показано на Фиг.5, каталитический нейтрализатор 71 имеет левую сторону 72а, правую сторону 72b, переднюю часть 76а и заднюю часть 76b. Аналогичным образом транспортное средство 73 имеет левую сторону 73а, правую сторону 73b, переднюю часть 78а и заднюю часть 78b.
Электроды 74 и 75 расположены соответственно рядом с левой стороной 72а и правой стороной 72b каталитического нейтрализатора 71 (см. Фиг.5). Электроды 74 и 75 могут быть изготовлены из материалов, позволяющих улучшить качество обнаружения изменений емкостного сопротивления между ними. Электроды 74 и 75 могут быть также расположены рядом с передней частью 76а и задней частью 76b каталитического нейтрализатора 71. Также электроды 74 и 75 могут быть расположены в любом другом месте рядом с двумя противоположными сторонами или поверхностями каталитического нейтрализатора 71 (например, у передней и задней частей 76а и 76b соответственно).
Контроллер 77 расположен внутри системы 70 защиты для контроля емкостного сопротивления между электродами 74 и 75, чтобы обнаружить движение объектов снаружи транспортного средства 73 и рядом с каталитическим нейтрализатором 71. Движение объектов, животных и/или людей рядом с каталитическим нейтрализатором 71 приведет к изменению измеряемого емкостного сопротивления между электродами 74 и 75 относительно базового порогового значения. С помощью этих данных контроллер 77 может оценить, находятся ли посторонние лица и/или объекты, используемые посторонними лицами, рядом с каталитическим нейтрализатором 71. Одно из преимуществ системы 70 заключается в том, что она может определять присутствие посторонних лиц рядом с каталитическим нейтрализатором 71 до того, как он (она) попытает вмешаться в конструкцию или иным образом снять каталитический нейтрализатор 71.
Защитная система 70 может использовать контроллер 77 для обнаружения постороннего человека рядом с каталитическим нейтрализатором 71 до того, как он повредит транспортное средство 73 и/или каталитический нейтрализатор 71. Дополнительно контроллер 77 может быть электрически подключен к элементу 80 сигнализации для активации предупреждения для постороннего лица или иных лиц, находящихся в непосредственной близости от транспортного средства 73. Элемент 80 сигнализации может также быть использован для подачи сигнала лицам, находящимся на удалении от транспортного средства, например, его владельцу, о присутствии посторонних лиц и/или объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71. Следует понимать, что элемент 80 сигнализации аналогичен элементу 20 сигнализации, используемому в защитной системе 10 (пример показан на Фиг.1, 1А). Кроме того, элемент 80 сигнализации может представлять собой элемент сигнализации с изменяемым типом выходного сигнала, способный генерировать различные аварийные сигналы. Например, элементом 80 сигнализации может быть гудок транспортного средства, способный подавать сигналы с разным уровнем шума, или фары, способные давать свет с различной интенсивностью.
Путем измерения емкостного сопротивления между электродами 74 и 75 контроллер 77 может определять присутствие посторонних лиц (например, потенциальных воров каталитических нейтрализаторов), животных или объектов (например, оборудования, используемого для кражи и/или вмешательства в каталитический нейтрализатор) рядом с каталитическим нейтрализатором 71. В одном варианте контроллер 77 может сравнивать измеренное емкостное сопротивление между электродами 74 и 75c заранее заданным пороговым значением емкостного сопротивления. Пороговое значение емкостного сопротивления основано на значении емкостного сопротивления между электродами 74 и 75, измеренном в нормальном рабочем состоянии без посторонних лиц, животных или объектов между электродами. Соответственно полученный контроллером 77 уровень емкостного сопротивления, который превышает пороговое значение, может свидетельствовать о присутствии посторонних лиц, животных или объектов. Контроллер 77 может подать звуковой сигнал с помощью элемента 80 сигнализации после обнаружения превышения порогового уровня емкостного сопротивления.
В данном варианте контроллер 77 выполнен с возможностью отфильтровывать ложные положительные значения, вызванные переходными процессами, которые не свидетельствуют о присутствии постороннего человека или объекта рядом с каталитическим нейтрализатором 71. Например, присутствие кошек, собак, грызунов, палок или травы, которую под транспортное средство 73 задувает ветер, и прочие аналогичные факторы могут привести к изменению емкостного сопротивления между электродами 74 и 75, измеренного контроллером 77. Поскольку подобные ситуации зачастую имеют кратковременный характер и/или создают изменения уровня емкостного сопротивления ниже уровней, достигаемых при присутствии посторонних лиц и/или объектов, то контроллер 77 может отфильтровывать их как допустимое отклонение.
Аналогичным образом, условия окружающей среды (например, накопление снега, льда, грязи и т.д.) могут привести к незначительным изменениям емкостного сопротивления, измеренного между электродами 74 и 75 в течение относительно большого периода времени. Соответственно подобные изменения могут превышать заданный пороговый уровень в течение длительного времени, но отличаться по своему характеру от резкого кратковременного изменения, вызванного присутствием посторонних людей и/или объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71. Например, в одном из таких вариантов контроллер 77 будет активировать элемент 80 сигнализации после обнаружения превышения порогового значения емкостного сопротивления между электродами 74 и 75 в течение предварительно заданного времени. С помощью двух пороговых значений система 70 защиты может использовать контроллер 77 для того, чтобы отфильтровывать ложные положительные значения, не указывающие на присутствие посторонних лиц и/или объектов.
В соответствии с другой схемой обнаружения контроллер 77 может активировать элемент 80 сигнализации с первым уровнем выходного сигнала при обнаружении превышения порогового значения емкостного сопротивления между электродами 74 и 75 в течение первого предварительно определенного периода времени. Такой первый уровень сигнализации может быть аналогичен предупреждению. Подобное предупреждение может быть использовано для того, чтобы отпугнуть грызунов, домашних и других животных, чтобы они отошли от каталитического нейтрализатора 71. В некоторых примерах предупреждение может напугать посторонних лиц, которые могли частично войти в зону обнаружения между электродами 74 и 75, чтобы они отошли от транспортного средства. Однако в этом случае системе 70 защиты придется оценивать, действительно ли измеренный уровень емкостного сопротивления между электродами 74 и 75 вызван присутствием посторонних лиц, животных или объектов. Соответственно схема обнаружения подает сигнал контроллеру 77 на активацию элемента 80 сигнализации на втором, максимальном уровне выходного сигнала, когда пороговое значение емкостного сопротивления между электродами 74 и 75 превышает второе предварительно установленное пороговое значение в течение второго предварительно установленного периода времени. Для тонкой регулировки защиты от ложных положительных сигналов, возникающих из-за случайных процессов (например, присутствия грызунов), которые не свидетельствуют о присутствии посторонних людей или объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71, могут быть использованы различные схемы. Следует понимать, что схема обнаружения, используемая контроллером 77, может использовать пороговые значения емкостного сопротивления, пороговые значения продолжительности для таких изменений и множество уровней таких пороговых значений для различения присутствия посторонних людей и объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71, а также ложных положительных значений, вызванных прочими случайными процессами. Такие схемы могут быть разработаны в результате экспериментов для оценки изменений емкостного сопротивления между электродами 74 и 75, вызванных различными вероятными случайными процессами, не свидетельствующими о присутствии посторонних лиц и объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71.
Защитной система 70 дополнительно может использовать подсистему для защиты источника питания 79, электрически подключенного к контроллеру 77 и элементу 80 сигнализации (см. Фиг.5). В частности система 70 может включать в себя электроды 81 и 82, расположенные рядом с источником 79 питания. Данные электроды 81 и 82 могут быть расположены рядом с двумя противоположными сторонами источника 79 питания, как и электроды 74 и 75, расположенные с левой и правой сторон 72а и 72b (или передней и задней частей 76а и 76b) каталитического нейтрализатора 71. Когда электроды 81 и 82 системы 70 расположены рядом с источником 79 питания, контроллер 77 может также следить за изменениями емкостного сопротивления между электродами 81 и 82 для обнаружения перемещения посторонних лиц и объектов рядом с источником 79 питания. Описанные ранее схемы для ложных положительных сигналов и обнаружения посторонних лиц и объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71 могут быть использованы для обнаружения таких посторонних лиц и объектов рядом с источником 79 питания. Кроме того, элемент 80 сигнализации (например, гудок, сирена или иное устройство сигнализации) может быть расположен внутри зоны обнаружения электродов 81 и 82 или внутри зоны, образованной электродами 74 и 75. Это позволит обеспечить защиту от вмешательства в элемент 80 сигнализации.
В соответствии с вариантами, изображенными на Фиг.6А-6С, защитная система 90 каталитических нейтрализаторов, основывающаяся на обнаружении приближения, может быть использована для обнаружения присутствия посторонних лиц и объектов рядом с блоком каталитических нейтрализаторов (т.е. каталитических нейтрализаторов 71а, 71b, 71c, 71d и т.д.), установленных в конкретном транспортном средстве 73 и подключенных к выхлопной системе (не показана) двигателя 92. Компоненты и схемы обнаружения, используемые системой 90, практически идентичны компонентам и схемам для защитной системы 70. Например, контроллер 77 использует пару электродов 74 и 75 для обнаружения изменений емкостного сопротивления, вызванных присутствием посторонних лиц и объектов рядом с одним или более каталитических нейтрализаторов 71а, 71b, 71c и 71d. Большая площадь, охватываемая электродами 74 и 75, используемыми защитной системой 90 каталитических нейтрализаторов, основывающейся на обнаружении приближения, может иметь стоимость, меньшую, чем у систем, основанных на измерении сопротивления (например, системы 10), используемых в транспортных средствах с несколькими каталитическими нейтрализаторами. Это связано с тем, что системы, основанные на измерении сопротивления, в основном, требуют использования нескольких резистивных элементов и цепей контроля для каждого каталитического нейтрализатора.
В системе 90 электроды 74 и 75 могут быть расположены вдоль левой и правой сторон транспортного средства 73а и 73b соответственно. Кроме того, электрод 74 может находиться рядом с левой стороной самых левых каталитических нейтрализаторов 71а и 71c в транспортном средстве 73 (пример представлен на Фиг.6С). Аналогичным образом электрод 75 может находиться рядом с правой стороной самых правых каталитических нейтрализаторов 71b и 71d в транспортном средстве 73 (пример представлен на Фиг.6С). В общем случае целью является использование электродов 74 и 75 таким образом, чтобы область между ними эффективно охватывала все каталитические нейтрализаторы 71а, 71b, 71c и 71d. Например, электроды 74 и 75 могут также быть установлены рядом с передней и задней частями 78а и 78b транспортного средства 73 для охвата всех каталитических нейтрализаторов 71a, 71b, 71c и 71d. Следовательно, защитная система 90 может использовать электроды 74 и 75 для обнаружения изменений емкостного сопротивления, вызванных движением рядом с любым из каталитических нейтрализаторов 71а, 71b, 71c и/или 71d, установленных в транспортном средстве 73. Кроме того, элемент 80 сигнализации может быть расположен в зоне обнаружения у электродов 74 и 75, обеспечивая защиту от вмешательства в элемент 80 сигнализации.
На Фиг.7 показана защитная система 100 каталитических нейтрализаторов, которая предназначена для обеспечения защиты каталитического нейтрализатора 71, расположенного в транспортном средстве 73 (например, в выпускной системе двигателя 92) с помощью компонентов, использующих измерение сопротивления и обнаружение приближения. Изображенная система 100 использует те же компоненты, что и защитная система 70, основывающаяся на обнаружении приближения (пример показан на Фиг.5). В частности, контроллер 77 обнаруживает уровень емкостного сопротивления между электродами 74 и 75, вызванного присутствием посторонних лиц и объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71. Более того, защитная система 40, основывающаяся на измерении сопротивления (см. Фиг.3 и 3A) встроена в защитную систему 100. Как показано на Фиг.7, работа системы 40 основана на контроллере 77, а не на контроллере 57. По существу, контроллер 77 может следить за изменениями емкостного сопротивления между электродами 74 и 75 и изменениями сопротивления внутреннего резистора 53 в цепи, состоящей из контроллера 77, соединений 55 и 56, элемента 44 замыкания, а также контактов 45 и 46. Эти данные могут быть использованы контроллером 77 для того, чтобы отфильтровать ложные положительные значения и эффективно обнаруживать присутствие посторонних людей и объектов рядом с каталитическим нейтрализатором 71. Более того, защитная система 100 может быть использована для нескольких каталитических нейтрализаторов (например, каталитических нейтрализаторов 71a, 71b, 71c, 71d и т.д.), как в общих чертах показано на Фиг.6А-6B, позволяющих добавить систему 40, основанную на измерении сопротивления.