ПРОТИВОУГОННАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE ANTITHEFT SYSTEM

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию транспортных средств для предотвращения несанкционированного запуска двигателя в целях недозволенного использования или кражи транспортного средства.
В настоящее время существует большое количество противоугонных устройств, дополненных иммобилайзерами. Как правило, иммобилайзеры в них представлены в виде отдельных устройств, предназначенных для разрыва каких-либо цепей автомобиля, необходимых для успешного запуска двигателя, таких как питание бензонасоса, зажигание, питание форсунок, цепи датчиков двигателей. Конструкции этих устройств выполнены с многочисленными внешними, часто легко доступными соединениями, не защищенными от наброса «прямого провода».
Так, например, известна система безопасности автомобиля (RU 2138412 С1, кл. B60R 25/04), включающая в себя транспондерный ключ, иммобилайзер и блок управления двигателем.
Недостатком системы является легкий доступ к элементам системы. В результате этого возможна одновременная замена злоумышленником блока управления двигателем, иммобилайзера и жгута проводов, после чего автомобиль может быть похищен.
Известна также система защиты от несанкционированного доступа для транспортных средств (RU 2123441 С1, кл. B60R 25/00), включающая транспондерный ключ и размещенные на транспортном средстве считыватель транспондерного ключа, иммобилайзер и набор устройств коммутации цепей питания исполнительных устройств транспортного средства.
Недостатком системы является легкий доступ к устройствам управления и возможность их замены на обычные электромагнитные реле.
Известна также система безопасности автомобиля (RU 2205118 С2, кл. B60R 25/04), в которой используются электрический топливный насос и датчик уровня топлива, объединенные в модуль топливного насоса с электрической колодкой и размещенные в топливном баке автомобиля. Система также включает в себя блок управления двигателем, микроиммобилайзер с электронным ключом и иммобилайзер, выполненный с возможностью обмена данными с блоком управления двигателем и микроиммобилайзером. Микроиммобилайзер размещен в топливном баке, а силовые выводы его электронного ключа включены в разрыв электрической цепи питания топливного насоса. При этом микроиммобилайзер подключен к иммобилайзеру через контакт колодки модуля топливного насоса.
Известная система не является надежной, поскольку блокировка топливного насоса не исключает запуска двигателя транспортного средства при наличии резервного источника питания топливом (канистра с бензином со своим топливным насосом), размещение микроиммобилайзера в агрессивной среде (бензине) может привести к отказу системы.
В действительности, для того чтобы надежно защитить двигатель транспортного средства от несанкционированного запуска, необходимо и достаточно защитить цепь датчика положения коленвала, либо две цепи (для автомобилей, электронный блок управления которых имеет обходную программу для аварийного запуска двигателей с помощью сигналов, поступающих с датчика распредвала) - цепь датчика положения коленвала и цепь датчика распредвала. Именно с их помощью электронный блок управления двигателя управляет электронной системой управления впрыском. Наличие других датчиков (массового расхода воздуха, детонации и др.) влияет лишь на мощностные показатели и экономичность.
Так, например, известна система управления двигателем внутреннего сгорания (А.С. СССР 16650567), включающая зубчатый диск для установки на валу двигателя, датчики положения в верхней мертвой точке (ВМТ) и угловой скорости, связанные с блоком управления. На диске выполнена только одна метка ВМТ. При помощи стартера приводят во вращение коленчатый вал двигателя. Вместе с валом вращаются зубчатый диск и метка ВМТ на нем. Зубчики диска взаимодействуют с датчиками, которые формируют стробирующие импульсы и предают их к блоку управления. После прихода от датчика ВМТ импульса, соответствующего нахождению поршня в ВМТ. В блоке управления запускается программа, управляющая подачей топлива в камеру сгорания.
Недостатком известной системы является низкая степень защищенности от несанкционированного запуска двигателя в целях угона.
Известна также система управления двигателем внутреннего сгорания (А.С. СССР 1746017), включающая зубчатый диск для установки на валу двигателя, воспринимающий датчик, связанный с блоком управления. На диске выполнена только одна метка ВМТ. При вращении коленвала воспринимающий датчик формирует соответствующие угловому положению вала стробирующие импульсы. При взаимодействии метки ВМТ с датчиком последний формирует соответствующий электрический импульс, который распознается блоком управления как импульс, идущий от метки ВМТ. Этот импульс запускает соответствующую управляющую программу.
Недостатком известной системы является низкая степень защищенности от несанкционированного запуска двигателя в целях угона.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является система управления двигателем внутреннего сгорания, защищенная патентом RU 2198314 С2, МПК F02D 41/18, F02D 41/34, опубл. 10.02.03 г., принятая за ближайший аналог (прототип).
Система по прототипу содержит диск для установки на валу двигателя, воспринимающий датчик положения коленвала, связанный с электронным блоком управления, на диске выполнена метка верхней мертвой точки и еще две дополнительные метки верхней мертвой точки, в цепи между воспринимающим датчиком положения коленвала и электронным блоком управления последовательно выполнен иммобилайзер, включающий формирователь выходных импульсов, процессор, формирователь выходных импульсов, причем процессор иммобилайзера снабжен определителем правомочности доступа к системе управления; определитель правомочности выполнен в виде электронного замка с динамическим криптокодом и ответного ключа.
Преимуществами и общими признаками системы безопасности автомобиля по прототипу с предлагаемым изобретением является то, что блокировка датчика положения коленвала посредством иммобилайзера, выполненного с возможностью обмена данными с электронным блоком управления двигателем, исключает возможность замены электронного блока управления двигателем в случае попытки несанкционированного запуска двигателя транспортного средства. Кроме этого наличие многоразрядного кода электронного замка и ответного ключа также повышает степень защищенности транспортного средства от несанкционированного запуска двигателя.
Однако при этом описанное в качестве прототипа устройство не лишено недостатков. Выполнение иммобилайзера последовательно между датчиком положения коленвала и электронным блоком управления не исключает возможности удаления ложных меток из сигналов датчика, считываемых с диска, с помощью программно-аппаратных устройств методом последовательного перебора меток.
В задачу предлагаемого изобретения положено создание противоугонной системы транспортного средства с повышенной степенью защиты от несанкционированного доступа и угона.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности.
пит
Поставленная задача достигается тем, что в противоугонной системе транспортного средства, содержащей датчик положения коленвала, электронный блок управления двигателем, иммобилайзер, включающий формирователь входных импульсов, процессор, формирователь выходных импульсов, электронный замок и ответный ключ, иммобилайзер выполнен в одном корпусе с датчиком положения коленвала, дополнительно противоугонная система транспортного средства содержит устройство управления, включающее микропроцессор, датчик движения, светодиод, электронный замок, стабилизатор, при этом датчик положения коленвала со встроенным иммобилайзером установлен на место штатного датчика положения коленвала и присоединен к штатному разъему электронного блока управления двигателя транспортного средства, а микропроцессор устройства управления соединен с процессором иммобилайзера, встроенного в датчик положения коленвала, через шину данных 13; корпус датчика положения коленвала со встроенным иммобилайзером закреплен на срывной болт; часть корпуса датчика положения коленвала, выступающая за габариты двигателя транспортного средства, выполнена многослойной: внутренний слой выполнен из пермаллоя толщиной 1 мм, внешний слой - из латуни толщиной 1 мм, между внутренним и внешним слоем выполнен слой диэлектрика толщиной 3 мм; устройство управления установлено в салоне транспортного средства в легкодоступном месте и подключено к штатной проводке транспортного средства в двух точках: корпус и U=+12в; к устройству управления на шину данных 13 дополнительно могут быть подключено 255 устройств; противоугонная система транспортного средства может быть дополнена электромеханическим замком капота и системой GSM оповещения; шина данных выполнена трехпроводной; шина данных выполнена по протоколу 1-Wire; в качестве электронного замка используют считыватель Touch Memory DS1990; ответный ключ выполнен в виде брелка с дополнительным кодовым кнопочным замком; в качестве ответного ключа используют ключ Touch Memory; в память устройства управления могут быть записаны два разных ключа Touch Memory; противоугонная система транспортного средства дополнительно может содержать второй датчик со встроенным иммобилайзером; в качестве второго датчика используют датчик распредвала; иммобилайзер, встроенный в корпус датчика распредвала, представляет собой электронную схему, включающую микропроцессор; датчик распредвала со встроенным иммобилайзером установлен на место штатного датчика распредвала и подключен к штатному разъему электронного блока управления двигателя транспортного средства; в отсутствии авторизации пользователя она может работать в трех режимах.
На фиг.1 приведена функциональная схема противоугонной системы транспортного средства.
На фиг.2 приведена функциональная схема противоугонной системы транспортного средства со вторым датчиком со встроенным иммобилайзером.
Конструктивно предлагаемая противоугонная система транспортного средства на фиг.1, 2 содержит:
I - датчик положения коленвала со встроенным иммобилайзером;
II - устройство управления;
III - электронный блок управления двигателя транспортного средства;
IV - датчик распредвала со встроенным иммобилайзером.
Датчик положения коленвала со встроенным иммобилайзером I на фиг.1, 2 содержит:
1 - датчик положения коленвала;
2 - формирователь входных импульсов;
3 - микропроцессор;
4 - формирователь выходных импульсов.
Датчик распредвала со встроенным иммобилайзером IV на фиг.2 содержит:
5 - датчик распредвала;
6 - микропроцессор.
Устройство управления II на фиг.1, 2 содержит:
7 - микропроцессор;
8 - датчик движения;
9 - электронный замок;
10 - светодиод;
11 - стабилизатор;
12 - ответный ключ;
13 - шину данных.
Иммобилайзер выполнен в одном корпусе с датчиком положения коленвала 1.
Иммобилайзер, встроенный в датчик положения коленвала 1, включает формирователь входных импульсов 2, микропроцессор 3, формирователь выходных импульсов 4.
Определитель правомочности доступа выполнен в виде электронного замка 9 и ответного ключа 12.
Датчик положения коленвала со встроенным иммобилайзером I установлен на место штатного датчика положения коленвала и присоединен к штатному разъему электронного блока управления III двигателя транспортного средства.
Микропроцессор 7 устройства управления II соединен с микропроцессором 3 иммобилайзера, встроенного в датчик положения коленвала 1, через шину данных 13.
Корпус датчика положения коленвала со встроенным иммобилайзером I закреплен, например, на срывной болт.
Часть корпуса датчика положения коленвала 1, выступающая за габариты двигателя транспортного средства, выполнена многослойной: внутренний слой выполнен из пермаллоя толщиной 1 мм, внешний слой - из латуни толщиной 1 мм, между внутренним и внешним слоями выполнен слой диэлектрика толщиной 3 мм.
пит
Устройство управления II установлено в салоне транспортного средства в легкодоступном месте и подключено к штатной проводке транспортного средства в двух точках: корпус и U=+12В.
К устройству управления II на шину данных 13 дополнительно могут быть подключено 255 устройств.
Шина данных 13 выполнена, например, трехпроводной.
Шина данных 13 выполнена, например, по протоколу 1-Wire.
В качестве электронного замка 9 используют, например, считыватель Touch Memory DS1990.
В качестве ответного ключа 12 используют, например, ключ Touch Memory.
В память устройства управления II может быть записано, например, два разных ключа Touch Memory.
Противоугонная система транспортного средства может быть дополнена, например, электромеханическим замком капота и системой GSM оповещения.
Противоугонная система транспортного средства дополнительно может содержать второй датчик со встроенным иммобилайзером.
В качестве второго датчика используют, например, датчик распредвала 5.
Иммобилайзер, встроенный в корпус датчика распердвала 5, включает микропроцессор 6.
Датчик распредвала со встроенным иммобилайзером IV установлен на место штатного датчика распредвала и подключен к штатному разъему электронного блока управления III двигателя транспортного средства.
В отсутствии авторизации пользователя противоугонная система транспортного средства может работать в трех режимах.
Ответный ключ 12 выполнен, например, в виде брелка с дополнительным кодовым кнопочным замком.
Сборку предлагаемого изобретения осуществляют следующим образом.
пит
Изготавливают в одном корпусе датчик положения коленвала 1 и иммобилайзер, включающий формирователь входных импульсов 2, микропроцессор 3, формирователь выходных импульсов 4. Изготавливают устройство управления II, содержащее микропроцессор 7, датчик движения 8, электронный замок 9, светодиод 10, стабилизатор 11, ответный ключ 12. Датчик положения коленвала со встроенным иммобилайзером I устанавливают на место штатного датчика положения коленвала и присоединяют к штатному разъему электронного блока управления III двигателя транспортного средства. Датчик положения коленвала со встроенным иммобилайзером I крепят, например, на срывной болт. Часть корпуса датчика положения коленвала со встроенным иммоблайзером I, выступающую за габариты двигателя транспортного средства, выполняют многослойной: внутренний слой выполняют из пермаллоя толщиной 1 мм, внешний слой - из латуни толщиной 1 мм, между внутренним и внешним слоями - слой диэлектрика толщиной 3 мм. Устройство управления II устанавливают в салоне транспортного средства в легкодоступном месте и подключают к штатной проводке транспортного средства в двух точках: корпус и U=+12В. Микропроцессор 3 датчика положения коленвала со встроенным иммобилайзером I и микропроцессор 6 устройства управления II соединяют с помощью трехпроводной шины данных 13 путем соединения проводов одного цвета: черный - корпус, красный - +5 В, белый - шина данных. К устройству управления II на шину данных 13 дополнительно подключают, например, 255 устройств. Противоугонную систему транспортного средства снабжают, например, электромеханическим замком капота и системой GSM оповещения. Шину данных 13 выполняют, например, трехпроводной. Шину данных 13 выполняют, например, по протоколу 1-Wire. В качестве электронного замка 9 используют, например, считыватель Touch Memory DS1990. В качестве ответного ключа 12 используют, например, ключ Touch Memory.
Для автомобилей, снабженных датчиком распредвала и электронным блоком управления, который имеет обходную программу для аварийного запуска двигателя с помощью сигналов, поступающих с датчика распредвала, противоугонную систему транспортного средства снабжают вторым датчиком со встроенным иммобилайзером. Для этого изготавливают в одном корпусе датчик распредвала 5 и иммобилайзер, включающий микропроцессор 6. Датчик распредвала со встроенным иммобилайзером IV устанавливают на место штатного датчика распредвала и присоединяют к штатному разъему электронного блока управления III двигателя транспортного средства. Микропроцессор 6 датчика распредвала со встроенным иммобилайзером IV соединяют через шину данных 13 с микропроцессором 3 датчика положения коленвала со встроенным иммобилайзером 1 и с микропроцессором 7 устройства управления II.
Для инициализации системы записывают в противоугонную систему транспортного средства два ответных ключа 12 Touch Memory. Для этого кратковременно касаются одним из ответных ключей 12 электронного замка 9 устройства управления II, при этом светодиод 10 устройства управления II погаснет. Затем касаются электронного замка 9 устройства управления II вторым ответным ключом 12, при этом светодиод 10 устройства управления II вспыхнет 1 или 2 раза (в зависимости от количества установленных датчиков со встроенными иммобилайзерами). После инициализации противоугонное устройство автоматически настраивается на 2 режим работы.
Предлагаемая противоугонная система работает следующим образом.
Осуществляют авторизацию пользователя с помощью кратковременного касания ответным ключом 12 электронного замка 9 устройства управления II.
Если после авторизации двигатель транспортного средства не был заведен в течение 20 секунд, то авторизация аннулируется.
Запускают двигатель транспортного средства. При этом коленвал начинает вращаться, импульсы с датчика положения коленвала 1 поступают на формирователь входных импульсов 2, где преобразуются в прямоугольные импульсы, которые поступают на вход микропроцессора 3. В случае санкционированного запуска двигателя входные прямоугольные импульсы без изменения передаются на формирователь выходных импульсов 4, где они преобразуются в двуполярные импульсы и поступают на вход электронного блока управления III двигателя транспортного средства для выработки сигналов управления впрыском. В случае если микропроцессор 3 на получил от устройства управления II разрешающий код на нормальную работу двигателя, то работа датчика положения коленвала со встроенным иммобилайзером I будет зависеть от выбранного режима работы.
В случае, когда противоугонная система транспортного средства содержит второй датчик распредвала 5 со встроенным иммобилайзером, при санкционированном запуске двигателя распредвал начинает вращаться, сигналы с датчика распредвала 5 поступают на вход электронного блока управления III двигателя транспортного средства для выработки сигналов управления впрыском. В случае если микропроцессор 6 не получил от устройства управления II разрешающий код на нормальную работу двигателя, то работа датчика распредвала со встроенным иммобилайзером IV будет зависеть от выбранного режима работы.
Предлагаемое противоугонное устройство транспортного средства в отсутствии авторизации пользователя может работать в трех режимах.
Первый режим предназначен для автомобилей, на которых не используется автозапуск. В данном режиме запуск двигателя без авторизации невозможен.
Второй режим предназначен для автомобилей, на которых реализована возможность автозапуска двигателя. Во втором режиме при отсутствии авторизации двигатель запускается, но система остается в режиме охраны и двигатель заглохнет, если будет нажата педаль газа, или автомобиль придет в движение.
Третий режим предназначен для отключения противоугонной системы, например для передачи транспортного средства на станцию техобслуживания.
Если выбран первый режим, то прохождение сигналов с датчика положения коленвала 1 и с датчика распредвала 5 на электронный блок управления III двигателя транспортного средства будет заблокировано и запуск двигателя транспортного средства не произойдет.
Если выбран второй режим, то прохождение сигналов с датчика положения коленвала 1 и с датчика распредвала 5 на электронный блок управления III двигателя транспортного средства будет заблокировано при следующих условиях:
- попытке тронуться с места;
- повышении оборотов двигателя свыше определенной величины;
- обрыве шины данных 13.
После полной остановки двигателя транспортного средства работоспособность датчика положения коленвала 1 и датчика распредвала 5 восстанавливается после следующей авторизации пользователя.
В третьем режиме противоугонная система транспортного средства отключена и не влияет на работу двигателя.
Переключение между режимами происходит при удержании ответного ключа 12 в электронном замке 9 устройства управления II более 5 секунд. При этом светодиод 10 устройства управления II последовательно выдает 1, 2 или 3 вспышки, соответствующие выбранному режиму. Удержание ответного ключа 12 в электронном замке 9 устройства управления II более 30 с приведет к сбросу ответных ключей 12, записанных в память устройства управления II. Это может быть необходимо при утере или поломке ответного ключа 12. При этом светодиод 10 устройства управления II горит непрерывно до следующей инициализации системы.
Выполнение в одном корпусе датчика положения коленвала со встроенным иммобилайзером и в одном корпусе датчика распредвала со встроенным иммобилайзером, их установка на места штатных датчиков положения коленвала и датчика распредвала, крепление их на срывной болт делают невозможным их демонтаж, обход стандартными средствами (замыканием проводов, набросом прямого провода, установкой «паука»), что способствует повышению надежности противоугонного устройства транспортного средства.
Кроме этого, применение оригинального диалогового алгоритма шифрования ключей разрешения доступа также повышает надежность противоугонной системы транспортного средства.