Система електростартерного пуску двигуна внутрішнього згоряння

УКРАЇНА UA пі,15237 (і* С2 (51) 7 F02N11/06, B60R25/04 , МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) СИСТЕМА ЕЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКУ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ (21)94020478 (22)12.11.1992 (24)15.02.2001 (46) 15,02.2001, Бюл. № 1, 2001 р. (72) Базипенко Валерій Володимирович (73) Базипенко Валерій Володимирович (56) 1. Боровських Ю.І. та ін. Будова автомобілів. - Київ: Вища школа, 1991, с,140. 2. WO, 8803884, 4B60R25/04, 1988. 3. US, 4991683, 5B60R25/04, 1991. (57) 1. Система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая аккумуляторную батарею, стартер, замок зажигания, отличающаяся тем, что она снабжена формирователем сигналов управления исполнительными механизмами, а также исполнительным механизмом, содержащим устройство управления, электродвигатель и передаточный механизм, причем -устройство управления входом подключено к магистрали формирователя сигналов, а выходом к электродвигателю, вал которого связан с входным звеном передаточного механизма, выходное звено которого связано со щетками стартера, задатчиком условий формирования сигналов управления исполнительными механизмами и контроллером управления эадатчиком,. причем выходы задатчика подключены к входной шине контроллера, подключенного к магистрали формирователя сигналов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве формирователя сигналов она содержит ЭВМ. 3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве задатчика' она снабжена пультом управления, приемным устройством, преобразователем сигнал-код и в качестве контроллера управления задатчиком-контролпером пульта управления, причем пульт управления содержит органы задания условий формирования сигналов управления исполнительными механизмами, буферное устройство местного управления, буфер ное устройство дистанционного управления, преобразователь код-сигнал, передающее устройство, переключатель режимов управления и разъем, а выходы органов задания условий подключены ко входам буферного устройства местного управления и входам буферного устройства дистанционного управления, выходы буферного устройства местного управления подключены с помощью разъема к входной шине контроллера пульта управления, а выходы буферного устройства дистанционного управления подключены ко входам преобразователя код-сигнал, выход которого подключен ко входу передающего устройства, к входам разрешения выхода буферных устройств подключен переключатель режимов управления, выход передающего устройства связан со входом приемного устройства, выход которого подключен ко входу преобразователя сигнал-код, выходами подключенного к входной шине контроллера пульта управления, подключенного к магистрали формирователя сигналов. 4. Система по п.З, отличающаяся тем, что пульт управления в качестве органов задания содержит клавиатуру. 5. Система по п.З или 4, отличающаяся тем, что пульт управления в качестве органов задания содержит ключ сигналов по Морзе-коду. 6. Система по п.1 или 2, или 3, отличающаяся тем, что в качестве задатчика она снабжена устройством считывания и внешним носителем, а в качестве контроллера управления эадатчикоМ контроллером управления устройством считывания, причем устройство считывания подключено выходом к входной шине контроллера управления устройством считывания, подключенного к магистрали формирователя сигналов. 7. Система по п.1 или 2, или 3, или 6, отличающаяся тем, что в качестве задатчика она снабжена фотосчитывающим устройством, а в качестве контроллера управления эадзтчиком-контроллером управления фотосчитывающим устройством. Изобретение относится к машиностроению, а частности к двигателестроению, а именно к электрооборудованию, используемому для за пуска двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано на транспортных средствах в качестве противоугонного устройства. СМ О см ю < зг 15237 Известно противоугонное устройство с использованием кодового замка зажигания и датчиков защиты транспортного средства, которое создает помехи системе зажигания и включает звуковую сигнализацию при несоответствии механических и магнитных кодов ключа и замка или включает звуковую сигнализацию при срабатывании одного из датчиков защиты транспортного средства (см авт св. № 1544613 по МКИ B60R25/04) Однако существующее устройство не исключает полностью возможность несанкционированного пуска двигателя, например возможен пуск двигателя при переключении электрической проводки, образующей электрическую цель соединений замка зажигания с блоком сравнения кодов, на другой кодовый замок зажигания Для этого, например, срабатывание датчиков защиты транспортного средства исключается разрядом аккумуляторной батареи (с помощью проникновения под капот специальным нагрузочным щупом) Затем производится отключение цепи звуковой сигнализации, переключение на другой кодовый замок зажигания, замена разряженной аккумуляторной батареи и пуск двигателя. Известно противоугонное устройство, применяемое на автомобиле, оборудованном ЭВМ, анализирующей код, записанный на носителе кода ЭВМ формирует управляющий сигнал соответствующему узлу исполнительного механизма только в случае, если на кодо-носителе записан правильный код (см международную заявку WO Ns 68/03884 по МКИ B60R25/04) Однако существующее устройство не исключает возможность угона транспортного средства при использовании копии кодо-носителя, полученной незаконным путем. Например, для осуществления угона возможно использовать кодоноситель, который последовательно перекодируется (и опробуется на транспортном средстве) до получения правильного кода Известна система электростартерного пуска двигателя, содержащая стартер, замок зажигания, аккумуляторную батарею, в которой пуск двигателя осуществляет стартер, срабатывающий при повороте ключа в замке зажигания (див. УДК 656 13/07) Боровських Ю І. та ж. Будова автомобілів - К., Вища школа, 1991, crop. 140). Известная система обеспечивает высоконадежный пуск двигателя транспортного средства в различных условиях эксплуатации и исключает возможность пуска ключом, не соответствующим замку зажигания, установленному на транспортном средстве Однако известная система не исклк)чает полностью возможность несанкционированного запуска двигателя Например, возможен пуск двигателя при использовании копии ключа к замку зажигания В основу изобретения поставлена задача создать систему электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, в которой применение стартера, выполненного с возможностью присоединения щеток и коллектора, отсоединенных в нерабочем состоянии, предотвратило бы несанкционированный пуск двигателя и, тем самым, исключило возможность несанкционирован ного использования и угона транспортного средства Поставленная задача достигается тем, что предлагается система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая стартер, замок зажигания, аккумуляторную батарею, в состав которой, согласно изобретению, введены: исполнительный механизм, присоединяющий щетки стартера к коллектору непосредственно перед пуском двигателя, в результате чего пуск двигателя происходит только при наличии контакта между коллектором и щетками, причем исполнительный механизм конструктивно размещен в корпусе стартера, в результате чего контакт между коллектором и щетками стартера возможен только при поступлении сигнала управления от устройства его формирования, формирователь сигналов управления исполнительными механизмами, например ЭВМ, формирующая сигнал управления исполнительным механизмом на основании установленных условий, например по команде-паролю (в дальнейшем паролю), которая задается на клавиатуре пульта управления, причем ЭВМ сравнивает заданный пароль с паролем, хранящимся в ее постоянной памяти или на внешнем носителе, в результате чего формирование сигнала управления исполнительным механизмом происходит только по установленному в системе паролю, кроме того для формирования сигналов управления исполнительными механизмами можно использовать функциональные устройства комбинационного типа, функционирующие в однозначном соответствии с установленными условиями, например преобразователи кодов типа шифратор-дешифратор, причем дешифратор конструктивно размещают в корпусе стартера, задатчик условий формирования сигналов управления исполнительными механизмами, например пульт управления, клавиатура которого используется для задания пароля, кроме того клавиатура используется для набора символического имени программы формирования сигналов управления исполнительными механизмами, которая может быть записана на носитель под 'Символическим именем, что исключает возможность использования внешнего носителя, полученного незаконным путем, причем пульт отстыковывается и пристыковывается с помощью разъема, таким образом имеется возможность его переноса, в результате чего задание пароля и набор символического имени программы возможны только при наличии пульта, а использование пульта й режиме дистанционного управления или установка его, в салоне транспортного средства, в положение, исключающее обзор пассажирами обеспечивают секретность задания пароля и символического имени программы, в частности пульт управления обеспечивает возможность подключения, как в салоне, так и вне салона транспортного средства, например, с помощью дополнительного разъема, установленного на кузове и закрытого декоративной накладкой, обеспечивающей доступ к разъему, таким образом, исключается возможность обзора пульта пассажирами, находящимися в салоне, для задания 15237 пароля можно использовать другие органы, вводимые в состав пульта, например ключ сигналов по Морзе коду, кроме того для использования пульта в дистанционном режиме управления он содержит передающее устройство, а система снабжена, установленным в салоне транспортного средства, приемным устройством и преобразователем сигнал-код, обеспечивающим преобразование, принятых сигналов в код, условия формирования сигналов управления исполнительными механизмами могут задаваться с внешнего носителя (при этом система снабжена устройством считывания), в результате чего формирование сигнала управления возможно только при наличии носителя с указанными условиями, причем на внешний носитель могут быть записаны признаки-идентификаторы, необходимые для идентификации носителя путем сравнения с признаками-идентификаторами, записанными в постоянной памяти формирователя сигналов, в результате чего исключается возможность использования внешнего носителя, не входящего в состав системы, используемой на транспортном средстве и использование внешнего носителя для работы в системе, не используемой на транспортном средстве, например для получения копии носителя, в частности условиями, установленными в системе, может быть оговорена идентификация пользователя (пользователей) по рисунку кожного покрова одного ипи нескольких пальцев левой или правой руки, в результате чего пуск двигателя и использование транспортного средства возможны только для лиц, указанных в установленных условиях, в состав системы для этого входят: фотосчитывающее устройство (в качестве задатчика) и контроллер управления фотосчитывающим устройством (в приведенном примере выполнения системы не показаны), причем фотосчитывающее устройство выходом подключено к входной шине контроллера, подключенного к магистрали формирователя сигналов управления; контроллер управления задатчиком условий, обеспечивающий управляемый обмен между формирователем сигналов управления и задатчиком. В зависимости от функционального типа задатчика система содержит: контроллер пульта управления, контроллер управления устройством считывания, контроллер управления фотосчитывающим устройством. При этом система может содержать несколько эадатчиков, например пульт управления и устройство считывания, внешний носитель, или пульт управления и фотосчитывающее устройство, или устройство считывания, внешний носитель и фотосчитывающее устройство, или пульт управления, устройство считывания, внешний носитель и фотосчитывающее устройство, в частности, устройство считывания или фотосчитывающее устройство, или устройство считывания и фотосчитывающее устройство могут входить в состав пульта. Кроме того, системы приведенной структуры, функционирующие по указанному принципу, могут использоваться для построения противоугонных устройств, воздействующих на другие агрегаты транспортного средства. При этом, вид передаточного механизма, в составе исполнительного механизма, определяется типом соответствующего функционального агрегата транспортного средства. На фиг 1 представлена функциональная схема системы электростзртерного пуска двигателя внутреннего сгорания. На фиг. 2 схема функциональная кинематическая выполнения передаточного механизма На схемах показано состояние готовности стартера к пуску двигателя внутреннего сгорания. Система содержит пульт управления 1, в состав которого входят: клавиатура 2, буферное устройство 3 местного управления, буферное устройство 4 дистанционного управления, переключатель режимов управления 5, преобразователь код-сигнал 6 (например, преобразователь «ода а частоту следования импульсов), передающее устройство 7 (например, сеетолередающее устройство инфракрасного диапазона излучения), разьем 8 интерфейса пульта управления. В состав системы входят приемное устройство 9 (например, фотоприемное устройство инфракрасного диапазона) преобразователь сигнал-код 10 (например, преобразователь частоты следования импульсов в код), контроллер 11 пульта управления 1, подключенный к магистрали ЭВМ 12, которая содержит: центральное процессорное устройство 13, оперативное запоминающее устройство 14, постоянное запоминающее устройство 15. В состав системы, также, входят1 внешний носитель 16 (например, пластиковая магнитная карточка), устройство считывания 17. контроллер управления 18 устройством считывания 17, подключенный к магистрали ЭВМ 12, исполнительный механизм 19 (например, электропривод), s состав которого входят: устройство управления 20) в качестве которого, например, может использоваться преобразователь кода в частоту следования импульсов), электродвигатель 21 (например, шаговый электродвигатель, причем при числе фаз электродвигателя равном m устройство управления 20 выполняется как преобразователь кода в m-фазную систему импульсных последовательностей), передаточный механизм 22 (см фиг 2) содержит задающую шестерню 23, передающие шестерни 24, валы 25, кулачки 26, толкатели 27, пружины 28, кроме того на фиг. 2 показана кинематическая связь механизма 22 с электродвигателем 21. Система также содержит (см. фиг.1) датчик положения 29 (в качестве которого, например, может использоваться потенциометрический датчик с преобразователем напряжения в код (показан как один функциональный узел)), стартер 30. с присоединяемыми к коллектору 31 щетками 32, держатели 33 щеток 32, тяговое реле 34 с замыкающим контактом 35, замок зажигания 36, аккумуляторную батарею 37. Стартер заключен в кожух 38. Исполнительный механизм 19 конструктивно объединен со стартером 30, в результате чего контакт между коллектором 31 и щетками 32 стартера возможен только при поступлении управляющего сигнала от ЭВМ 12. 15237 Устройство управления 20 входом подключено к магистрали ЭВМ 12, а к выходу устройства 20 подключен электродвигатель 21, вал которого жестко связан с задающей шестерней 23, передающие шестерни 24 жестко связаны с валами 25, с другим концом каждого вала соответственно жестко связаны кулачки 26. Толкатели 27 жестко связаны с держателем 33 щеток 32. Пружины 28 своими концами связаны жестко с кожухом 38 стартера и держателями 33 щеток 32 соответственно Валы 25 и толкатели 27 крепят* ся в подшипниковых опорах (не показаны), посаженных в кронштейнах (не показаны), закрепленных в кожухе 38 стартера 30. Держатели 33 щеток 32 связаны с чувствительным органом датчика 29, выход датчика подключен к магистрали ЭВМ 12. Стартер 30 подключен к аккумуляторной батарее 37 через замыкающий контакт 35 тягового реле 34, обмотка которого подключена к аккумуляторной батарее 37 через замок зажигания 36. Контроллер 11 и контроллер 18 конструктивно объединены с ЭВМ 12, а устройство считывания 17 может быть расположено на приборной панели автомобиля. Пульт управления 1 подключается к шине контроллера 11 (как в салоне, так и вне салона транспортного средства) с помощью разъема 8, для этого продублирована (установкой на кузове транспортного средства) часть разъема 8, которая пристыковывается к части, установленной на пульте 1 (дублирование не показано). Приемное устройство 9 установлено (в салоне транспортного средства) в положение, обеспечивающее прием сигналов передающего устройства 7 (например, на стекле двери со стороны посадочного места водителя). Ключ замка зажиганий 36 имеет следующие положения, обеспечивающие функционирование системы: положение местного режима управления, в котором ключ свободно вставляется и вынимается, причем при вставленном ключе напряжение питания поступает на функциональные узлы системы, а при вынутом все потребители выключены; положение дистанционного режима управления (в этом положении замок зажигания фиксируется при изъятии ключа), в котором ключ свободно вставляется и вынимается, причем при вынутом ключе напряжение питания поступает на функциональные узлы системы (кроме пульта управления), а при вставленном ключе он автоматически переводится (при отпускании) в положение местного управления, включение зажигания, которое обеспечивает штатное функционирование системы зажигания и других потребителей энергии; включено зажигание и стартер, в котором обеспечивается пуск стартера. Система может содержать индикатор готовности стартера к пуску (не показан). Система работает следующим образом. При стоянке автомобиля с неработающим двигателем щетки 32 отсоединены от коллектора 31 воздействием пружин 28. Для запуска двигателя в режиме местного управления необходимо вставить ключ в замок зажигания, при этом напряжение питания поступает на все функциональные узлы системы, кроме электрической цепи стартера. Причем, цепь электропитания функциональных узлов системы должна быть гальванически развязана с электрической цепью пуска стартера, электрической цепью системы зажигания и другими цепями, переходные процессы в которых сопровождаются большими перепадами напряжений и токов. Затем необходимо: переключатель 5. на пульте 1, установить в положение местного управления, носитель 16 вставить в устройство считывания 17, на клавиатуре 2 набрать символическое имя программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом 19 и задать команду-пароль пользователя (например, комбинаций символов на клавиатуре). Устройство 17 (при вставленном внешнем носителе 16) формирует сигнал о готовности работы с носителем. На основании этого сигнала центральное процессорное устройство 13 адресуется к программе управления идентификацией носителя 16. записанной в постоянной памяти 15 ЭВМ 12. Под управлением этой программы контроллер 18 считывает признаки-идентификаторы, записанные на носителе 16 (например, симвопическое имя носителя) в память и затем выдает центральному процессорному устройству 13 для сравнения с признаками, хранящимися в постоянной памяти ЭВМ 12. При несоответствии признаков ЭВМ 12 отклоняет использование внешнего носителя 16 и отключает устройство считывания 17 от магистрали. Если на носителе 16 записаны правильные признаки, центральное процессорное устройство 13 разрешает считывание, с внешнего носителя в оперативную память 13 ЭВМ 12, блока загрузки, содержащего: подпрограмму загрузки, в которой указаны символическое имя программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом 19 и ее расположение на носителе, подпрограмму ожидания правильной последовательности символов и подпрограмму, запрещающую использование внешних устройств. По подпрограмме загрузки ЭВМ 12 запрашивает у контроллера 11 символическое имя, набранное на клавиатуре 2 и производит его посимвольное сравнение с именем, указанным в подпрограмме. При совладении имен происходит загрузка программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом 19 в оперативную память 14 ЭВМ 12. Под управлением этой программы ЭВМ 12 запрашивает у контроллера 11 пароль, если в течение времени, оговоренного s программе, пароль не последовал то, по команде ЭВМ, устройство считывания 17 и пульт управлений 1 отключаются от магистрали, если команда-пароль выполнена, ЭВМ 12 выдает код, на основании которого устройство 20 формирует сигнал управления электродвигателем 21, который, при получении этого сигнала приводит во вращательное движение задающую шестерню 23 передаточного механизма 22 и через передающие шестерни 15237 24, связанные с валами 25, воздействует кулачками 26 на толкатели 27, механически связанные с держателями 33 щеток и присоединяет щетки 32 стартера 30 к его коллектору 31 При этом момент, развиваемый на валу электродвигателя 21 должен быть больше суммарного момента пружин 28. Датчик 29 сигнализирует ЭВМ 12 о присоединении щеток 32 к коллектору 31, на основании этого ЭВМ переходит на обработку других программ, находящихся в ее памяти, сигнал датчика 29 поступает, также, на индикатор готовности стартера к пуску. Пуск двигателя осуществляется поворотом ключа, в замке зажигания 36, в положение пуска стартера. После пуска двигателя ключ отпускают и он автоматически устанавливается в положе-. ние зажигание включено. При несовпадении символических имен возможны два режима функционирования системы: случай неправильного введения одного символа (что может быть результатом ошибочных действий) - осуществляется переход на подпрограмму ожидания правильной последовательности символов. На основании этой подпрограммы осуществляется повторный опрос контроллера 11 и передается управление подпрограмме загрузки - для сравнения повторно введенного символического имени и загрузки программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом. При повторном несовпадении управление передается подпрограмме, запрещающей использование внешних устройств. Под управлением этой подпрограммы ЭВМ 12 отключает устройство 17 и пульт 1 от магистрали; случай неправильного введения двух и более символов - также происходит отключение устройства 17 и пульта 1 от магистрали. При изъятии носителя 16, из устройства считывания 17. ЭВМ 12 выдает сигнал, на основании которого устройство 20 обеспечивает электродвигатель 2 1 , щетки 32, под воздействием пружин 28, отсоединяются от коллектора •31. Затем необходимо произвести сброс содержимого оперативной памяти 14 ЭВМ 12. Причем, режим дистанционного управления устанавливают при обязательном предварительном обнулении оперативной памяти 14 (ДЛИ исключения несанкционированного пуска двигателя). Для запуска двигателя в режиме дистанционного управления необходимо, отключить пульт 1 от шины контроллера 11, повернуть ключ в замке зажигания 36 в положение, обеспечивающее подачу напряжения питания на функциональные узлы системы в дистанционном режиме, вынуть ключ из замка 36 При установлении сеанса необходимо переключатель 5, на пульте 1, перевести в положение дистанционного управления. При этом напряжение питания, на функциональные узлы пульта 1, поступает от элемента питания (не показан), установленного в пульте. Испопьзуя пульт 1, его клавиатуру 2 и передающее устройство 7 необходимо передать символическое имя программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом 19 и пароль на приемное устройство 9. По переднему фронту первого импульса, из серии импульсов, принимаемых устройством 9 в течение сеанса связи, преобразователь ТО формирует сигнал о готовности обмена На основании этого сигнала контроллер 11 считывает, сформированный преобразователем 10 код в буферную память Находясь в салоне транспортного средства, необходимо, подключить пульт 1, с помощью разьема 8, к шине конгроллера 11, установить переключатель 5 а режим местного управления, вставить ключ в замок зажигания 36, внешний носитель 16 вставить в устройство считывания 17. Дальнейшее функционирование системы соответствует режиму местного управления Использование внешнего носителя 16 для работы с ЭВМ, не входящей в состав системы, используемой на транспортном средстве (например, для получения копии носителя) исключается, так как исключается полная аппаратная и программная совместимость ЭВМ 12 с другими ЭВМ. По крайней мере, другим ЭВМ неизвестны признаки-идентификаторы внешнего носителя 1Є и расположение последовательных операций программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом по физической от» руктуре внешнего носителя. Таким образом, исключается правильная очередность позиционирования головки чтения, по физической структуре внешнего носителя, при чтении программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом. 1 г* I „_ Фиг. I Фиг. 2 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул Гагарі на, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 6 'J