СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02D41/18 F02D41/34 

Изобретение относится к транспортным средствам, а более конкретно к системам управления двигателем внутреннего сгорания инжекторного и карбюраторного типа, и предназначено для предотвращения несанкционированного запуска двигателя в целях угона автомобиля или другого транспортного средства.

Известна система управления двигателем внутреннего сгорания (см. в Приложении к заявке - А.С. СССР 1665056), 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. Работает система-аналог следующим образом. 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 передают 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 аналога является низкая степень защищенности от несанкционированного запуска двигателя в целях угона.

Известна также система управления двигателем внутреннего сгорания (см. Приложение - А.С. СССР 1746017), принятая авторами за прототип, включающая зубчатый диск, для установки на валу двигателя, воспринимающий датчик, связанный с блоком управления. На диске выполнена только одна метка ВМТ. Работает прототип аналогично первому аналогу. 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 прототипа, так же как и у аналога, является низкая степень защищенности от несанкционированного запуска двигателя.

Технической задачей, вытекающей из уровня техники, является повышение степени защищенности системы управления двигателя от несанкционированного запуска двигателя.

Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что система управления двигателем включает диск для установки на валу двигателя, воспринимающий датчик, связанный с блоком управления. На диске выполнена метка ВМТ, соответствующая действительному нахождению поршня в ВМТ.

При этом на диске выполнены по крайней мере еще две дополнительные метки ВМТ, являющиеся ложными метками, т.е. они не соответствуют реальному нахождению поршня в ВМТ. В информационной цепи между воспринимающим датчиком и блоком управления последовательно включены формирователь входных импульсов, процессор и формирователь выходных импульсов. Причем процессор снабжен определителем правомочности доступа к системе управления.

Работает заявляемое устройство следующим образом. Вращают коленвал. Вместе с валом на диске вращаются все три метки ВМТ: одна метка подлинная - основная и две ложные - дополнительные. При вращении вала метки ВМТ вызывают генерацию на выходе воспринимающего датчика три одинаковых по форме импульса, но смещенных друг относительно друга по времени. Если бы в заявляемой системе управления в цепи между датчиком и блоком управления не было последовательно включенных процессора и двух обслуживающих его формирователей импульсов, все три импульса попадали бы в блок управления без изменений. Последний не способен различить, какой из трех импульсов соответствует подлинной метке ВМТ, а какие - ложным меткам ВМТ. Поэтому в программе блока управления возникают сбои и она останавливает работу системы управления - двигатель не запускается. В заявляемом устройстве все три импульса сначала попадают в формирователь входных импульсов, который преобразует их в форму, которую способен принять и переработать процессор. Процессор при санкционированном доступе к системе управления и соответствии формы импульсов "своему" диску производит операцию удаления из пакета развертки импульсов - импульсы, соответствующие ложным дополнительным меткам ВМТ. Остальные импульсы, в том числе и импульсы от подлинной метки ВМТ, процессор пропускает через себя к блоку управления без изменений. После процессора импульсы прежде чем попасть в блок управления входят в формирователь выходных импульсов, где их преобразуют в форму, которую может воспринять блок управления. Попадая в блок управления, импульсы от диска запускают соответствующую программу, которая выдает управляющие команды к устройствам, обеспечивающим работу двигателя.

При несанкционированном доступе к системе управления, т.е. при неполучении процессором от определителя правомочности доступа соответствующей разрешительной санкции, процессор блокирует прохождение через себя каких-либо импульсов и делает невозможным запуск в работу блока управления и, следовательно, запуск двигателя. Кроме того, запуск двигателя невозможен также при попытке подключить воспринимающий датчик напрямую к блоку управления, т.к. импульсы от ложных меток ВМТ будут блокировать работу программы блока управления, настроенной на одну метку ВМТ.

Таким образом, благодаря введению изменений в конструкцию диска и дополнительных управляющих блоков в информационной цепи между датчиком и блоком управления в заявляемом устройстве достигается поставленная техническая задача - повышение степени защищенности от несанкционированного запуска двигателя.

Дополнительные метки ВМТ выполнены симметрично относительно центральной оси диска, что облегчает процессору по их взаимному расположению определять, какая метка ВМТ подлинная, а какая ложная. Кроме того, симметричное расположение меток на диске предотвращает внесение дисбаланса во вращающую массу диска в случае если бы дополнительные метки ВМТ были бы расположены как-то иначе.

Процессор связан по крайней мере одной мультиплексной шиной с мультиплексором, снабженным входами для сервисных устройств, что позволяет использовать свободные операционные мощности процессора для обеспечения их функционирования, когда двигатель не работает.

Процессор снабжен интерфейсом ввода-вывода информации, позволяющим подключать напрямую к процессору дополнительные сервисные устройства, например персональный компьютер с соответствующей диагностической программой, обеспечивающей диагностирование состояния двигателя и вывод результатов на дисплей компьютера для принятия водителем решений.

Определитель правомочности выполнен в виде электронного замка с динамическим криптокодом, что дополнительно повышает степень защищенности от несанкционированного запуска двигателя за счет того, что многоразрядный код замка и соответственно код ключа меняются в соответствии с индивидуальной программой при каждом обращении к системе управления для запуска двигателя.

Изобретение является новым, т.к. оно неизвестно из уровня техники.

Изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

На чертеже схематично изображена функциональная блок-схема заявляемого устройства.

Система управления двигателем автомобиля включает диск 1 для установки на валу двигателя, соответствующий ему воспринимающий датчик 2 (индукционный, оптоэлектрический, основанный на эффекте Холла и др.), связанный с блоком управления 3. На зубчатом диске 1 выполнены три одинаковых метки ВМТ: первичная метка 4, соответствующая действительному нахождению поршня двигателя в ВМТ и две осесимметричные метки 5, являющиеся ложными метками, не соответствующими реальному нахождению поршня в ВМТ. В электрической цепи между датчиком 2 и блоком управления 3 последовательно включены формирователь входных импульсов 6, процессор 7 и формирователь выходных импульсов 8. Причем процессор 7 снабжен определителем правомочности доступа к системе управления 9. Процессор 7 снабжен мультиплексной шиной 10 с мультиплексором 11 для подключения сервисных устройств 12 (например, датчика удара, датчика сканирования салона, микроволнового датчика движения и др.). Процессор 7 снабжен также интерфейсом ввода-вывода информации, позволяющим подключить напрямую к процессору 7 дополнительные сервисные устройства. Например персональный компьютер 13, снабженный соответствующей программой для проведения диагностики состояния двигателя, не выходя из кабины автомобиля. Определитель правомочности доступа 9 выполнен в виде электронного замка с динамическим криптокодом.

Работает заявляемая система управления двигателем следующим образом. При помощи стартера приводят во вращение коленчатый вал двигателя. Вместе с валом вращаются зубчатый диск 1 и метки 4,5 на нем. Индукционный датчик 2 взаимодействует с зубчиками диска 1 и на выходе вырабатывает двухполярные непрерывные синусоидальные электрические импульсы. При взаимодействии с выступом зубчика датчик 2 формирует вершину синусоиды. При взаимодействии со впадиной формирует нижнюю вершину синусоиды. При взаимодействии датчика 2 с меткой 4 (которая представляет собой протяженную впадину) датчик 2 формирует соответствующий ей по форме удлиненный импульс. Далее импульс от датчика 2 попадает на вход формирователя 6, который преобразует непрерывные двухполярные импульсы датчика 2 в дискретные однополярные электрические импульсы прямоугольной формы, которые способен воспринять и переработать процессор 7.

Процессор 7 работает следующим образом. При установке диска 1 на вал двигателя его первоначально устанавливают на вал с одной меткой 4 - подлинной, соответствующей действительному положению поршня двигателя. Далее вал с диском 1 проворачивают на один полный оборот. При этом в памяти процессора 7 записывается стандартная (традиционная) форма диска 1 с одной меткой 4. Затем в форму диска 1 вносятся искажения - добавляются две осесимметричные дополнительные метки 5. После чего снова проворачивают вал с диском 1 и записывается в память процессора 7 форма измененного диска 1. В дальнейшем процессор 7 будет взаимодействовать только с данным диском 1. Информацию от любого другого диска, т.е. с другим взаиморасположением основной 4 и дополнительными метками 5 процессор 7 перерабатывать (передавать дальше) не будет.

Основная задача процессора 7 - восстанавливать первоначальную (нормальную) форму диска 1, точнее приводить форму импульсов, проходящих через процессор 7, к виду, соответствующему форме импульсов от диска 1 с одной - подлинной меткой 4. Причем делать это только при условии, что диск 1 - "свой", т.е. у которого такое же взаимное расположение трех меток 4, 5 и при условии, что доступ к системе санкционирован владельцем автомобиля.

Итак, на выходе процессора 7 мы имеем однополярные прямоугольные импульсы, как если бы они были вызваны (возбуждены) стандартным диском 1, т.е. диском 1 с одной (подлинной) меткой 4. С выхода процессора 7 эти импульсы поступают на вход формирователя 8, который преобразует дискретные однополярные прямоугольные импульсы процессора 7 в непрерывные двухполярные синусоидальные импульсы, как будто они приходят от индукционного датчика 2. В таком виде эти импульсы поступают на вход блока управления 3, который выдает управляющие импульсы для устройств, обеспечивающих бесперебойную работу двигателя: свечей зажигания, бензонасоса и др.

При санкционированном доступе к системе управления двигателем она работает следующим образом. Вращают вал двигателя. Вместе с ним вращаются метки 4, 5. Датчик 2 выдает на выходе двуполярные импульсы. Формирователь 6 преобразует их в однополярные. Попадая в процессор 7, импульсы приводятся к виду, который соответствует диску 1, но с одной меткой 4. Далее импульсы попадают на вход формирователя 8, где они преобразуются в двухполярные импульсы и поступают на вход блока управления 3, который в соответствии с ними выдает управляющие команды.

При попытке несанкционированного запуска двигателя система управления работает иначе. Вращают вал. Датчик 2 вырабатывает соответствующие форме диска 1 импульсы, которые поступают в формирователь 6, где они преобразуются в прямоугольные импульсы, которые поступают на вход процессора 7. Если от определителя правомочности доступа 9 к процессору 7 не приходит соответствующий разрешительный сигнал, либо если процессор 7 определяет, что развертка импульсов, пришедших от диска 1 не соответствует форме "своего" диска 1, заложенной в память процессора 7, последний делает вывод, что происходит попытка несанкционированного запуска двигателя. При этом процессор 7 не пропускает далее импульсы от диска 1 далее к формирователю 8 и соответственно к блоку управления 3, т.е. блокирует работу системы управления и делает невозможным запуск двигателя, что повышает степень защищенности заявляемой системы управления от несанкционированного запуска двигателя, т.е. решается поставленная техническая задача. Кроме того, запуск двигателя невозможен также при попытке подключить датчик 2 напрямую к блоку управления 3, т.к. импульсы от ложных меток 5 будут блокировать работу программы блока управления 3, настроенного на одну метку 4, что также повышает степень защищенности системы от несанкционированного запуска.

Кроме того, многоразрядный код электронного замка 9 и ответного ключа меняется при каждом обращении к системе управления для запуска двигателя, что также повышает степень защищенности заявляемой системы управления от несанкционированного запуска двигателя.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "промышленная применимость", т.к. техническая задача, вытекающая из уровня техники, решается полностью.

Кроме того, когда автомобиль находится на стоянке и двигатель не работает, процессор 7 может обслуживать дополнительные охранные системы автомобиля: датчик удара, датчик сканирования салона, микроволновый датчик движения и другие - поз. 12. Обмен данными между устройствами 12 и процессором 7 осуществляется через мультиплексную шину 10 и мультиплексор 11. Благодаря этому полнее используются информационные мощности процессора 7 и расширяются возможности заявляемой системы управления.

Кроме того, возможность напрямую подключать к процессору 7 персональный компьютер 13 позволяет водителю, не выходя из кабины своего автомобиля, проводить полную диагностику двигателя, не обращаясь при этом к услугам автосервиса, что также расширяет возможности заявляемой системы управления двигателем.

Кроме того, к настоящему времени изготовлен опытный образец заявляемого устройства. Проведены успешные его испытания. Планируется серийное производство заявляемого устройства.

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к системам управления двигателями внутреннего сгорания инжекторного и карбюраторного типа, и предназначено для предотвращения несанкционированного запуска двигателя в целях угона автомобиля или другого транспортного средства. Система управления включает диск для установки на валу двигателя, на котором выполнена метка верхней мертвой точки и по крайней мере еще две дополнительные метки верхней мертвой точки, выполненные симметрично относительно центральной оси диска, воспринимающий датчик, в цепи между воспринимающим датчиком и блоком управления последовательно включены формирователь импульсов, процессор, снабженный определителем правомочности доступа к системе управления, выполненным в виде электронного замка с динамическим криптокодом, и формирователь выходных импульсов. Процессор связан по крайней мере одной мультиплексной шиной с мультиплексором, снабженным входами для сервисных устройств, и включает интерфейс ввода-вывода информации, к процессору через интерфейс ввода-вывода подключен персональный компьютер с соответствующей диагностической программой. Техническим результатом является повышение степени защищенности системы управления двигателем от несанкционированного запуска двигателя. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Система управления двигателем внутреннего сгорания, включающая диск для установки на валу двигателя, воспринимающий датчик, связанный с блоком управления, на диске выполнена метка верхней мертвой точки, отличающаяся тем, что на диске выполнены по крайней мере еще две дополнительные метки верхней мертвой точки, а в цепи между воспринимающим датчиком и блоком управления последовательно включены формирователь входных импульсов, процессор, формирователь выходных импульсов, причем процессор снабжен определителем правомочности доступа к системе управления. 2. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные метки выполнены симметрично относительно центральной оси диска. 3. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что процессор связан по крайней мере одной мультиплексной шиной с мультиплексором, снабженным входами для сервисных устройств. 4. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что процессор снабжен интерфейсом ввода-вывода информации. 5. Система управления по п.4, отличающаяся тем, что к процессору через интерфейс ввода-вывода подключен персональный компьютер с соответствующей диагностической программой. 6. Система управления по п.1, отличающаяся тем, что определитель правомочности выполнен в виде электронного замка с динамическим криптокодом.