Система санкціонованого електростартерного пуску двигуна внутрішнього згорання

1. Система санкционированного электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая аккумуляторную батарею, стартер, замок зажигания, отличающаяся тем, что она снабжена формирователем сигналов управления исполнительными механизмами, задатчиком условий формирования сигналов управления, контроллером управления задатчиком, исполнительный механизмом, содержащим устройство управления, электродвигатель и передаточный механизм, а также датчиком оборотов двигателя и контроллером управления датчиком, причем задатчик условий формирования сигналов управления выходами подключен к входной шине контроллера управления задатчиком, подключенного к магистрали формирователя сигналов управления исполнительными механизмами, устройство управления входом подключено к магистрали формирователя сигналов управления исполнительными механизмами, а выходом к электродвигателю, вал которого связан с входным звеном передаточного механизма, выходное звено которого связано с подвижным контактом и приводом включения шестерни стартера, вход датчика оборотов двигателя подключен к маховику коленчатого вала, выход датчика оборотов двигателя подключен к входной шине контроллера управления датчиком, подключенного к магистрали формирователя сигналов управления исполнительными механизмами. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для формирования сигналов управления исполнительными механизмами она содержит ЭВМ, связанную магистралью с контроллером управления задатчиком и контроллером управления датчиком, к магистрали ЭВМ также подключен вход устройства управления электродвигателем исполнительного механизма. C2 (54) СИСТЕМА САНКЦІОНОВАНОГО ЕЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКУ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ 20756 щим устройством, причем фотосчитывающее устройство подключено выходом к входной шине контроллера управления фотосчитывающим устрой ством, подключенного к магистрали формирователя сигналов управления исполнительными механизмами. Изобретение относится к транспортостроению, в частности - к двигателестроению, а именно - к электрооборудованию, используемому для запуска двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано на транспортных средствах в качестве противоугонного устройства. 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 кодоносителе записан правильный код (см.: Международная заявка WO № 88/03884 по МКИ В60R 25/04). Однако существующее устройство не исключает возможность угона транспортного средства при использовании копии кодоносителя, 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 пуcк двигателя осуществляет стартер, срабатывающий при повороте ключа в замке зажигания (см.: УДК 656.13/07/ Боровських Ю.І. та ін. Будова автомобілів. - К.: Вища шк., 1991. - С.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 исключает полностью возможность несанкционированного запуска двигателя. Например, возможен пуск двигателя при использовании копии ключа к замку зажигания. В основу изобретения поставлена задача создать систему санкционированного электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, в которой применение стартера, обеспечивающего возможность подключения обмотки возбуждения к цепи аккумуляторной батареи и одновременного зацепления шестерни включения стартера с зубчатым ободом маховика при помощи исполнительного механизма, позволило бы осуществить пуск двигателя в разнообразных условиях эксплуатации, причем срабатывание исполнительного механизма (в прямом направлении - на подключение обмотки возбуждения к цепи аккумуляторной батареи), по установленным в системе условиям, предотвратило бы возможность несанкционированного пуска двигателя и, тем самым, исключило угон транспортного средства, а реверсивное срабатывание исполнительного механизма (на отключение обмотки возбуждения от цепи аккумуляторной батареи) по сигналу датчика оборо тов двигателя позволило бы при пуске двигателя исключить разнос якоря стартера. Поставленная задача достигается тем, что предлагается система санкционированного электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая стартер, замок зажигания, аккумуляторную батарею, в состав которой, согласно изобретению, введены: исполнительный механизм, присоединяющий подвижный контакт к контактным болтам аккумуляторной батареи и обмотки возбуждения стартера и, вводящий в зацепление с зубчатым ободом маховика шестерню включения стартера, в результате чего обеспечивается срабатывание стартера и пуск двигателя в различных условиях эксплуатации, причем исполнительный механизм размещен в корпусе стартера, в результате чего присоединение подвижного контакта к контактным болтам аккумуляторной батареи и обмотки возбуждения и срабатывание стартера возможны только при поступлении сигнала управления от устройства его формирования; формирователь сигналов управления исполнительными механизмами, обеспечивающий формирование указанных сигналов по установленным условиям, в результате чего срабатывание исполнительного механизма возможно только при поступлении сигнала от устройства его формирования, причем для формирования сигналов управления может быть использована ЭВМ, формирующая эти сигналы на основании установленных в системе условий, например, по командепаролю (в дальнейшем – паролю) которая задается на клавиатуре пульта управления, причем ЭВМ сравнивает заданный пароль c паролем, хранящимся в ее постоянной памяти или на внешнем носителе, в результате чего формирование сигнала управления исполнительным механизмом происходит по установленному в системе паролю, в частности, для формирования сигналов управления исполнительными механизмами можно использовать функциональные устройства комбинационного типа, функционирующие в однозначном соответствии с установленными условиями, например, преобразователи кодов типа шифратордешифратор, причем дешифратор конструктивно размещают в корпусе стартера, в результате чего срабатывание стартера и пуск двигателя возможны только по установленным в системе условиям; задатчик условий формирования сигналов управления исполнительными механизмами, в результате чего для пуска двигателя требуется знание установленных в системе условий, например в качестве первого задатчика система содержит 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 исполь 2 20756 зования 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 в 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 пароля можно использовать другие органы вводимые в состав пульта, например ключ сигналов по Морзе коду, таким образом, для задания условий пуска двигателя требуется знание кода Морзе, 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, в частности, в состав системы входит второй задатчик - устройство считывания, а условия формирования сигналов управления исполнительными механизмами при этом задаются с внешнего носителя, 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 каждого покрова одного или 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 входит третий задатчик - фотосчитывающее устройство; 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 или контроллер управления фотосчитывающим устройством. Кроме того, система может содержать несколько задатчиков, например первый и второй, или первый и третий, или второй и третий, или первый, второй и третий задатчики, в результате чего возможно установить несколько условий (степеней) защиты от несанкционированного пуска двигателя, в частности, второй или третий, или второй и третий задатчики могут входить в состав пульта. При этом система снабжена: датчиком оборотов двигателя, по сигналу которого подвижный контакт отсоединяется от контактных болтов аккумуляторной батареи и обмотки возбуждения, а синхронно с ним шестерня стартера выходит из зацепления с зубчатым ободом маховика, что исключает разнос якоря стартера; контроллером управления датчиком оборотов двигателя, обеспечивающим управляемый опрос датчика. На чертеже фиг. 1 представлена функциональная схема системы санкционированного электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания. На чертеже фиг. 2 - схема функциональная, кинематическая выполнения передаточного механизма. 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 кода в частоту следования импульсов 6, передающее устройство 7 (например, светопередающее устройство инфракрасного диапазона), разъем 8 интерфейса пульта управления. В состав системы входят: приемное устройство 9 (например, фотоприемное устройство инфракрасного диапазона), преобразователь частоты следования импульсов в код 10, 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 входят: внешний носитель 16 (например, пластиковая магнитная карточка), устройство считывания 17, контроллер управления 18 устройством считывания 17, подключенный к магистрали ЭВМ 12, исполнительный механизм 19, в 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 (например, трехзвенный зубчатый механизм). Передаточный механизм 22 (см. фиг. 2) содержит: задающую шестерню 23, зубчатую рейку 24, связанную с держателем 25 подвижного контакта 26, кроме того, на фиг. 2 показаны входящие в состав системы контактный болт 27 аккумуляторной батареи 28 и контактный болт 29 обмотки возбуждения 30 стартера 31. На фиг. 2 также показана кинематическая связь электродвигателя 21 и передаточного механизма 22. Система также содержит: датчик оборотов двигателя 32 (например, тахогенератор с преоб 3 20756 разователем частота-код, показанный как один функциональный узел) и контроллер 33 датчика оборотов 32 (см. фиг. 1). На фиг. 1 также показан маховик 34 коленчатого вала. В состав системы также входит замок зажигания 35. Кроме того, на фиг. 2 показан кожух 36 стартера и привод включения шестерни стартера 37. В состав системы также входят (см. фиг. 1) фотосчитывающее устройство 38 (например, сканер, содержащий в качестве фоточувствительного элемента матрицу фоточувствительных приборов с зарядовой связью видимого излучения, содержащую k линейных фоточувствительных регистров по l элементов) и контроллер управления 39 фотосчитывающим устройством 38. Исполнительный механизм 19 конструктивно закрыт кожухом 36 стартера, в результате чего присоединение подвижного контакта 26 к контактным болтам 27 и 29 возможно только при поступлении управляющего сигнала от ЭВМ 12. Устройство управления 20 входом подключено к магистрали ЭВМ 12, к выходу устройства 20 подключен электродвигатель 21, вал которого жестко связан с задающей шестерней 23. Держатель 25 крепится в подшипниковой опоре, посаженной в кронштейне, закрепленном в кожухе 36 стартера. Вал датчика 32 связан с зубчатым ободом маховика коленчатого вала. Зубчатая рейка 24 связана с приводом включения шестерни стартера. Контроллер 11, контроллер 18, контроллер 33 и контроллер 39 конструктивно объединены с ЭВМ 12, а устройство считывания 17 может быть расположено на приборной панели транспортного средства. Пульт 1 подключается к шине контроллера 11 (как в салоне, так и вне салона транспортного средства) с помощью разъема 8, причем для подключения пульта 1 вне салона на наружной стороне кузова установлена дополнительно часть разъема 8 (не показана), которая пристыковывается к части, установленной на пульте 1. 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 зажигания 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 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; включено зажигание и стартер, в котором обеспечивается замыкание электрической цепи контактного болта 29 и положительной контактной клеммы аккумуляторной батареи. В этом положении ключ замка зажигания фиксируется на время работы двигателя, а установка замка в положение местного или дистанционного управления производится при повороте ключа в эти положения. Система работает следующим образом. 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 пуска 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: выключить сцепление, повернуть ключ в замке зажигания в положение включения зажигания и стартера, 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. В поле объектива фотосчитывающего устройства 38 внести палец, по которому происходит идентификация пользователя. 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 и затем выдает центральному процессорному устройству 13 для сравнения с признаками, хранящимися в постоянной памяти 15 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 14 ЭВМ 12 блока загрузки, состоящего из подпрограммы загрузки, в которой указаны символическое имя программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом 19 и ее расположение на внешнем носителе, а также подпрограммы ожидания правильной последовательности символов и подпрограммы, запрещающей 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 совпадении 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 в программе, пароль 4 20756 не последовал, то по команде ЭВМ устройство считывания 17 и пульт управления 1 отключаются от магистрали, если команда-пароль выполнена, ЭВМ 12 запрашивает у контроллера 39 признакиидентификаторы пользователя, если они не соответствуют установленным в системе, то устройство 17, пульт 1 и устройство 38 отключаются от магистрали, если признаки-идентификаторы соответствуют установленным в системе, ЭВМ 12 выдает код, на основании которого устройство 20 формирует сигнал управления электродвигателем 21, который приводит во вращательное движение задающую шестерню 23 и через зубчатую рейку 24 воздействует на подвижный контакт 26, присоединяя его к контактным болтам 27 и 29, что вызывает срабатывание стартера, причем синхронно с подвижным контактом 26 срабатывает привод 37 включения шестерни стартера, вводя ее в зацепление с зубчатым ободом маховика, таким образом, происходит пуск двигателя. Причем момент, развиваемый на валу электродвигателя 21 должен быть больше суммарного момента буферной пружины и возвратной пружины подвижного контакта. После пуска двигателя по сигналу датчика 32 ЭВМ 12 формирует сигнал на реверс электродвигателя 21, при этом подвижный контакт 26 отсоединяется от контактных болтов 27 и 29, а синхронно с ним шестерня стартера выходит из зацепления с зубчатым ободом маховика. Таким образом, достигаются оптимальное время работы стартера в режиме пуска и исключается разнос якоря стартера. 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 считывания 17 и пульт 1 от магистрали; случай неправильного введения двух и более символов - также происходит отключение устройства 17 и пульта 1 от магистрали. По окончании пользования транспортным средством необходимо изъять носитель 16 из уст ройства 17 и произвести сброс содержимого оперативной памяти 14 ЭВМ 12. Причем режим дистанционного управления устанавливают при обязательном предварительном обнулении оперативной памяти 14 (для исключения несанкционированного пуска двигателя). Для запуска двигателя в режиме дистанционного управления необходимо: отключить пульт 1 от шины контроллера 11, повернуть ключ в замке зажигания в положение, обеспечивающее подачу напряжения питания на функциональные узлы системы в дистанционном режиме, вынуть ключ из замка зажигания. При установлении сеанса связи 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. Используя 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 10 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 к шине контроллера 11, установить переключатель 5 в режим местного управления, вставить ключ в замок зажигания, внешний носитель 16 вставить в устройство считывания 17, выключить сцепление. Дальнейшее функционирование системы соответствует режиму местного управления. Использование внешнего носителя 16 для работы с ЭВМ, не входящей в состав системы, используемой на транспортном средстве (для получения копии носителя), исключается, так как исключается полная аппаратная и программная совместимость ЭВМ 12 с другими ЭВМ. По крайней мере, другим ЭВМ неизвестны признакиидентификаторы внешнего носителя 16 и расположение последовательных операций программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом по физической структуре внешнего носителя. Таким образом, исключается правильная очередность позиционирования головки чтения, по физической структуре внешнего носителя, при чтении программы формирования сигнала управления исполнительным механизмом. 5 20756 Фиг. 1 Фиг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6