Immobiliser system

      Immobilizer  jako urządzenie zabezpieczenia samochodu przed kradzieżą pojawił się praktycznie w samochodach od 1998 roku, gdy samochody niemieckie zostały obligatoryjnie wyposażone  w ten system antykradzieżowy. Jako urządzenie antykradzieżowe, immobilizer wyłącza jeden z systemów potrzebnych do uruchomienia silnika samochodu, zwykle dopływ paliwa lub zapłon. Osiąga się to poprzez identyfikację radiową między transponderem w kluczyku zapłonu a urządzeniem zwanym czytnikiem częstotliwości radiowych w kolumnie kierownicy.

Po umieszczeniu kluczyka w stacyjce transponder wysyła sygnał z unikalnym kodem identyfikacyjnym do czytnika, który przekazuje go do odbiornika w module sterującym komputera pojazdu. Jeśli kod jest poprawny, komputer umożliwia działanie układów zasilania paliwem i zapłonu oraz uruchomienie samochodu. Jeśli kod jest nieprawidłowy lub nieobecny, komputer wyłącza system, a samochód nie będzie mógł się uruchomić, dopóki właściwy kluczyk nie zostanie umieszczony w stacyjce. 

 US4918955 Vehicle key device, Toyota, Kimura et al. Data patentu: 24.04.1990. Przedmiotem patentu jest układ immobilizera, który zawiera dwa kluczowe elementy: nadajnik  (transponder) znajdujący się w kluczyku kierowcy oraz centralkę, która znajduje się w samochodzie. Zadaniem tego systemu jest uniemożliwienie rozruchu silnika pojazdu, jeżeli kod znajdujący się w nadajniku nie odpowiada temu w centralce. Aktywny immobilizer odcina układ zapłonu silnika, co zapewnia, że osoba, która nie posiada właściwego kluczyka, zwyczajnie go nie uruchomi (rozrusznik będzie obracał wałem korbowym, ale silnik nie zaskoczy).

Fig.1 przedstawia schemat przekroju zamka stacyjki samochodu w pierwszym przykładzie wykonania tego wynalazku; Fig.2 jest widokiem perspektywicznym rdzenia pierścieniowego stacyjki samochodowej Fig.1; Fig.3 to schemat blokowy elementów układu immobilizera według wynalazku z Fig.1; Fig.4 jest graficzną reprezentacją wskazującą bieżącą funkcję częstotliwości dla cewek rdzenia magnetycznego pokazaną we przykładzie wykonania z Fig.3; Fig.5 to schemat blokowy elektrycznej realizacji układowej drugiego przykładu wykonania wynalazku; Fig.6 jest wykresem prądu w funkcji czasu pokazującym sygnał kodowy zastosowany we przykładzie Fig.5.

Stacyjka samochodowa, Fig.1 zawiera, zamek 10, który ma otwór do wstawienia klucza 12. Pierścieniowa obudowa wirnika 14 jest przymocowana do strony wlotowej otworu do wstawienia klucza zamka 10. Cylindryczny wirnik 16 jest obrotowo montowany wewnątrz obudowy rotora 14. Otwór do wkładania klucza 18 jest uformowany w wirniku 16 w taki sposób, że komunikuje się z otworem do wstawienia klucza 12 i może odbierać końcową część 20A płaskiego klucza w kształcie płyty 20. Rdzeń pierścieniowy 22 jest zamontowany na wirniku 16. Zgodnie z Fig.2, jedna końcowa część 22A rdzenia 22 jest zwężana i odsłonięta na końcu wlotu otworu 18 do wstawienia klucza. Cewki wirnika 24 i 26 są nawinięte na rdzeń 22 w jednym i tym samym kierunku. Dokładniej, cewki wirnika 24 i 26 są symetrycznie nawinięte na rdzeń 22, tak że strumień magnetyczny utworzony przez cewkę wirnika 24 i ten utworzony przez cewkę wirnika 26 znoszą się nawzajem. Jak pokazano na Fig.3, cewki wirnika 24 i 26 są połączone przez rezystor 28 z oscylatorem o zmiennej częstotliwości 30. W odpowiedzi na mikrokomputer 32, oscylator 30 stosuje sygnał wykrywający dane do cewek wirnika 24 i 26. Oznacza to, że oscylator o zmiennej częstotliwości 30 działa jako środek generujący sygnał. Cewki wirnika 24 i 26 są połączone przez wzmacniacz 34, diodę 26, kondensator 37 i przetwornik A/D (analogowo-cyfrowy) 38 do mikrokomputera 32. Prąd (dane) przepływające w cewkach wirnika 24 i 26 jest wykrywany jako spadek napięcia na rezystorze 28, a wyjście detekcji jest dostarczane przez wzmacniacz 34, diodę 36 i przetwornik A / D 38 do mikrokomputera 32. Oznacza to, że rezystor 28, wzmacniacz 34, dioda 36 i konwerter A / D 38 tworzą układ wykrywania sygnału odbieranego przez cewki 24 i 26. 
Klucz 20 ma uchwyt 20B, przy czym przednia część 20C uchwytu 20B posiada taki kształt, że pasuje do zwężającej się powierzchnią rdzenia pierścieniowego 22. Rdzeń w kształcie pręta 40 znajduje się zasadniczo na środku przedniego końca części 20C uchwytu klucza 20B w taki sposób, że po włożeniu klucza 20 do otworu 18 do wstawienia klucza, rdzeń 40 jest podłączony do rdzenia pierścieniowego 22 w dwóch punktach, tworząc jeden obwód magnetyczny. Cewka klucza 42 jest nawinięta na rdzeń 40 w taki sposób, że po włożeniu klucza 20 do otworu 18 klucza, klucz 20 jest magnetycznie sprzężony z obwodem rezonansowym składającym się z cewki L1 i kondensatora C1 oraz z innym obwodem rezonansowym składającym się z cewki L2 i kondensatora C2. Cewki L1 i L2 oraz kondensatory C1 i C2 są tak dobrane, aby obwody rezonansowe miały różne częstotliwości rezonansowe.Proces identyfikacji rozpoczyna generacja sygnału z oscylatora 30, który dostarcza do cewek wirnika 24, 26 sygnał o zmiennej częstotliwości, którego przebieg prądowy pokazany na Fig.4 odzwierciedla wpływ na jego zmianę szeregowych obwodów rezonansowych L1C1, L2C2. Prąd odniesienia i1 oznacza prąd rezonansowy cewki L1 i kondensatora C1, a i2 prąd rezonansowy cewki L2 i kondensatora C2. Tak więc cewki L1 i L2 oraz kondensatory C1 i C2 tworzą ( szeregowe obwody LC ) środki generujące dane, które w odpowiedzi na sygnał indukowany w cewce klucza 42 powodują, że cewka kluczowa 42 generuje sygnał zawierający z góry określone dane, interpretowane przez automatykę układu.
Uwaga: Zjawisko rezonansu napięć występuje w gałęzi szeregowej RLC  polega na tym, że przy określonej częstotliwości sygnałów w obwodzie, zwanej częstotliwością rezonansową, napięcie na cewce oraz na kondensatorze są równe co do modułu, a przeciwne co do znaku, wobec czego ich suma jest równa zero. Wartość skuteczna prądu płynącego w obwodzie zależy jedynie od rezystancji R i osiąga maksimum.
Ćwiczenia z elektrotechniki (po.opole.pl) Ćwiczenia z elektrotechniki (po.opole.pl)

Mikrokomputerze 32 porównuje dane dostarczane jako sygnały przez przetwornik A/D 38, które są porównywane z zapisywanymi danymi przechowywanymi w pamięci ROM. Gdy odczytane dane z kluczyka pokrywają się z zadanymi w pamięci ROM, generowany jest zakodowany sygnał do systemu zarządzania silnikiem w celu jego uruchomienia. Gdy przebieg prądowy z Fig.4 jest dostarczany przez wzmacniacz 34, diodę 36 i przetwornik A/D 38 do mikrokomputera 32, dane są porównywane z danymi zapisanymi w mikrokomputerze 32. Należy pamiętać, że aktualne wartości i1  i i2 na częstotliwościach f1 i f2 są przechowywane jako decydujące dane w pamięci ROM podłączonej wcześniej do mikrokomputera 32. Następnie odczytywany jest sygnał dostarczany przez sygnał wyjściowy oscylatora o zmiennej częstotliwości 30 i tylko wtedy, gdy odczytany sygnał pokrywa się z zapisanymi danymi, generowany jest sygnał akceptacji uruchomienia silnika. Tak więc silnik może być uruchomiony tylko wtedy, gdy klucz immobilizera 20 jest włożony do otworu 18, co zapobiega kradzieży pojazdu.

US5616966 ANTI-THEFT SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE, Siemens, Fisher et al. Data patentu: 1.04.1997. Stacjonarny nadajnik w zamku ma obwód oscylacyjny, który jest sprzężony z obwodem oscylującym przenośnego transpondera w kluczu. W nadajniku wymuszona jest oscylacja, która ma energię przesyłaną do transpondera, który z kolei przesyła zakodowane dane z powrotem do nadajnika. Informacje kodowe transpondera modulują oscylację obwodu oscylacyjnego nadajnika pod względem jego amplitudy. Demodulator uzyskuje informacje o kodzie z modulowanej oscylacji i porównuje je z informacjami o kodzie poleceń, a jeśli pasują do wzorca, generowany jest sygnał włączenia.

 FIG.1 to  blokowy schemat obwodu systemu antykradzieżowego zgodnie z wynalazkiem; FIG.2 to schemat przedstawiający modulowaną oscylację w odbiorniku systemu antykradzieżowego; FIG.3a i 3b pokazują sinusoidalny diagram sygnału i jego schemat wskaźnika w płaszczyźnie zespolonej; FIG. 4 to wykres przedstawiający dwa okresy modulowanej oscylacji; FIG.5a,5b i 6 są diagramami wskaźników w określonych czasach modulowanej oscylacji; FIG.7 to schemat i schemat obwodu blokowego systemu antykradzieżowego; FIG.8 to schemat i schemat obwodu blokowego systemu antykradzieżowego.  System antykradzieżowy zgodnie z wynalazkiem, ma stacjonarny transceiver 1 w zamku, który współpracuje z przenośnym transponderem 2 w stacyjce lub kluczyku do drzwi poprzez sprzężenie magnetyczne, gdy transponder 2 znajduje się w pobliżu transceivera 1. Transceiver 1 przesyła energię do transpondera  2 , który zwrotnie przesyła informacje o kodzie przechowywane w transponderze 2.

Aby zapewnić transmisję energii i danych, nadajnik 1 ma cewkę nadajnika 11, która na przykład jest nawinięta wokół zamka w stacyjce samochodu. Cewka nadajnika 11 wraz z kondensatorem nadajnika 12 tworzy obwód oscylacyjny nadajnika. Obwód oscylacyjny nadajnika jest zasilany przez generator lub oscylator 13 z napięciem przemiennym lub prądem przemiennym w synchronizacji lub kadencji z częstotliwością oscylatora f0 i jest stymulowany do oscylacji. Pole wzbudzone przez cewkę nadajnika 11 indukuje napięcie w cewce  transpondera 21, która  jest indukcyjnie sprzężona z cewką nadajnika 11. Dzieje się tak na przykład za każdym razem, gdy klucz jest wprowadzany do zamka.  Transponder 2 ma przełącznik obciążenia 22, który przełącza się tam i z powrotem między dwoma różnymi rezystorami obciążenia 23 i 24 w synchronizacji, fazie lub cyklu z wcześniej ustalonymi informacjami o kodzie przechowywanymi w pamięci w transponderze 2. Ponieważ dwie cewki 11 i 21 są sprzężone indukcyjnie ze sobą (w przybliżeniu jak cewki pierwotne i wtórne transformatora), obwód oscylacyjny nadajnika jest obciążany przez obwód oscylacyjny transpondera w rytmie informacji o kodzie. Informacje o kodzie są w konsekwencji przesyłane do nadajnika 1. Tam jest wykrywany i oceniany przez jednostkę oceniającą 3. W tym celu jednostka oceniająca 3 ma demodulator 31, który pobiera napięcie między cewką nadajnika 11, a kondensatorem nadajnika 12   i  przenosi je, przez wzmacniacz 32 i filtr dolnoprzepuchowy 33, do  elementu przytrzymujący 34, który jest pokazany na FIG. 7.  Transponder 2 ma obwód oscylacyjny, który obejmuje cewkę transpondera 21, kondensator transpondera 25 i dwa rezystory obciążenia 23 i 24. Rezystory obciążenia 23 i 24 są przełączane w obwód oscylacyjny transpondera na przemian w rytmie informacji o kodzie przez przełącznik obciążenia 22 przez nieilustrowany generator kodu. W rezultacie obwód oscylacyjny nadajnika jest ładowany w rytm informacji o kodzie.  Informacje o kodzie są przechowywane w  pamięci transpondera 2, na przykład ROM lub EEPROM. Jednak informacje o kodzie mogą być również zawarte w transponderze 2 w formie sprzętowej. Dla wynalazku nie ma znaczenia, w jaki sposób informacja o kodzie jest zawarta w transponderze 2 lub w jaki sposób jest przesyłana do nadajnika 1. Obwód oscylacyjny nadajnika oscyluje z częstotliwością wzbudnika określoną przez oscylator 13. Po wprowadzeniu kluczyka zapłonu do stacyjki cewka nadajnika 11 i cewka transpondera 21 znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie siebie. W związku z tym dwie cewki 11 i 21 są sprzężone ze sobą indukcyjnie, w taki sposób, że informacje o kodzie są przesyłane do obwodu oscylacyjnego nadajnika. Innymi słowy, oscylacja obwodu oscylacyjnego nadajnika jest zróżnicowana, jak pokazano na FIG.2.

Ponieważ obwód oscylacyjny transpondera jest obciążony naprzemiennie dwoma różnymi rezystorami obciążenia 23 i 24, to  obwód oscylacyjny nadajnika jest modulowany amplitudowo, synchronicznie z przełączaniem tam i z powrotem między rezystorami obciążenia 23 i 24. Zmiana obciążenia wywołuje  modulacje amplitudy, jak pokazano na FIG.2, przy czym częstotliwość oscylacji nie ulega zmianie. W pierwszym segmencie A oscylacji pierwszy rezystor obciążenia  23  lub 24 obciąża obwód oscylacyjny nadajnika, a w drugim segmencie B drugi rezystor obciążenia 24 lub 23, obciąża obwód oscylacyjny nadajnika. W związku z tym każdy segment zawiera wiele okresów, z których każdy ma identyczne kolejne przebiegi oscylacji, każdy o tej samej długości okresu T i tej samej amplitudzie. Po każdym segmencie A lub B zmienia się amplituda i faza oscylacji. Informacje o kodzie transpondera 2 są zawarte w krzywej obwiedni modulowanej oscylacji po stronie nadajnika. Krzywa obwiedni jest przedstawiona na FIG. 2 za pomocą linii przerywanej. Jednostka oceniająca 3 filtruje te informacje o kodzie z modulowanej oscylacji. Innymi słowy, amplitudy modulowanej oscylacji są mierzone i oceniane.

Odnosząc się do FIG.7, informacje o kodzie są digitalizowane i porównywane w cyfrowej jednostce arytmetycznej 37 z informacjami o kodzie poleceń przechowywanymi w pamięci. Jeśli oba elementy informacji o kodzie są zgodne, sygnał włączania jest wysyłany do jednostki zabezpieczającej 38, która generuje sygnał sterujący. Przebieg w czasie zmiennych sinusoidalnych zilustrowany na FIG.3b jest zazwyczaj pokazany w układzie współrzędnych, w którym czas t lub częstotliwość obwodu  ωt  są wykreślane na osi X, a amplituda jest wykreślona na osi Y. Chwilowa wartość sinusoidalnego napięcia u lub prądu i jest jednoznacznie określona przez dwie zmienne, to znaczy przez amplitudę U i fazę φ przy określonej częstotliwości f. Aby zilustrować takie zmienne, są one zazwyczaj wyświetlane na diagramie wskaźnika w płaszczyźnie zespolonej, jak w FIG. 3a.  Rzeczywista część Re jest wykreślona na osi X, a część  zespolona Im jest wykreślona na osi Y. Wartość chwilowa jest następnie reprezentowana jako złożony wskaźnik u lub i, o określonej długości i pewnej fazie φ. Podkreślenie w symbolach odniesienia u lub i wskazuje zmienną zespoloną.  Na FIG.4 pokazano modulowaną oscylację w segmentach A i B, w każdym przypadku podczas jednego okresu oscylacji o długości T, widocznego na FIG.2. Oscylacja A jest spowodowana w wyniku obciążenia przez pierwszy rezystor obciążenia 23 lub 24, a oscylacja B jest spowodowana w wyniku obciążenia przez drugi rezystor obciążenia odpowiednio 24 lub 23. Dwie oscylacje A i B w rzeczywistości nie występują jednocześnie, ale raczej znajdują się w chronologicznie następujących po sobie segmentach, jak pokazano na FIG.2. Dla jasności rysunku oscylacje A i B pokazano jeden nad drugim na FIG. 4. Dwie oscylacje A i B różnią się amplitudą i są przesunięte fazą od siebie o kąt fazowy φ. Aby uzyskać wielkość modulowanej oscylacji, a tym samym informacje o kodzie, oscylacja jest próbkowana w dwóch równych odległościach, jak widać na FIG.2. Modulowana oscylacja może być próbkowana wiele razy w ciągu jednego okresu lub w wielu okresach.

FIG.7 to schemat obwodu blokowego systemu antykradzieżowego wynalazku. Oscylator 13 wymusza oscylację o tej samej częstotliwości w obwodzie oscylującym nadajnika, która jest modulowana obciążeniem w wyniku podejścia transpondera 2 do obwodu oscylacyjnego nadajnika. Modulowany sygnał jest przenoszony przez demodulator 31, wzmacniacz 32 i filtr dolnoprzepustowy  33 do  elementu pamięciowego 34, gdzie wartość sygnału w określonym czasie t₀ jest mierzona i utrzymywana przez krótki czas. W kolejnym filtrze dolnoprzepustowym 35 próbkowany sygnał jest wygładzany i wysyłany do wyzwalacza Schmitta 36, który przekształca wygładzony sygnał w prostokątny sygnał dla jednostki arytmetycznej 37. Sygnał  oscylatora jest również dostarczana do jednostki arytmetycznej 37 w postaci sygnału odniesienia lub synchronizacji. Próbka i element trzymania 37 mogą być zatem wyzwalane synchronicznie z oscylacją wzbudnika przez jednostkę arytmetyczną 37. Rezultatem jest stały punkt odniesienia, do którego odnoszą się wszystkie czasy pobierania próbek. Zapewnia to również, że modulowana oscylacja będzie zawsze próbkowana w tym samym czasie w każdym okresie.

Modulowany sygnał jest próbkowany w określonym czasie, na przykład w t₀ , a otrzymany kod  jest porównywany z kodem, które zostały zapisane przez producenta w pamięci jednostki arytmetycznej 37. Jeśli dwa sygnały kodowe są zgodne, transponder 2 jest upoważniony do odblokowania  zwolnienia blokady silnika. Sygnał włączania jest następnie generowany i wysyłany do jednostki decyzyjnej 38. W przypadku , gdy  na początku nie uzyska się informacji o kodzie, wówczas modulowany sygnał jest ponownie próbkowany w dalszym, z góry określonym czasie, a ten czas próbkowania jest przesuwany o kąt fazowy φ₁. Ponownie próbkowany sygnał jest następnie przetwarzany w taki sam sposób, jak sygnał próbkowany jako pierwszy i proces decyzyjny podlega powtórzeniu. Przykład realizacji układowej systemy identyfikacji klucza elektroniczne przedstawia Fig.8.

Modulowana oscylacja może być również próbkowana w taki sposób, że w każdym okresie oscylacji A i B wykrywane są co najmniej dwie wartości napięcia. Jednakże czasy pobierania próbek muszą być przesunięte od siebie o kąt fazowy φ‎_‎1‎‎. Te wartości napięcia mogą być przenoszone do jednostki arytmetycznej 37 i tam oceniane. Jeśli nie można uzyskać informacji o kodzie z pierwszej wartości napięcia, wówczas dokonuje się odwołania się do następnej wartości napięcia.‎ ‎Równie możliwe jest próbkowanie modulowanej oscylacji w taki sposób, że co najmniej jedna pierwsza wartość napięcia jest wykrywana w pierwszym okresie w czasie t‎_‎0‎‎, a druga wartość napięcia jest wykrywana w jednym z następujących po niej okresów modulowanej oscylacji, ale przesunięta fazowo przez kąt fazowy φ‎_‎1‎‎ w tym okresie w odniesieniu do czasu t‎_‎0‎‎. Te wartości napięcia są następnie przenoszone do jednostki arytmetycznej 37 i tam oceniane.‎ Obwód oscylacyjny w niniejszym przykładzie wykonania jest wzbudzany z częstotliwością f=125 kHz. Odpowiada to okresowi T=8 μs. Przesunięcie fazowe φ=π/2  jest odpowiednio równoważne przesunięciu w czasie o 2 μs.

Jednostka arytmetyczna 37 może być skonstruowana jako mikroprocesor lub jako jednostka funkcjonalnie równoważna. Jednostka zabezpieczająca może być systemem centralnego zamka lub częścią blokady silnika. Termin „blokada silnika” powinien być rozumiany jako oznaczający jednostki elektroniczne w pojeździe silnikowym, które pozwalają na uruchomienie silnika tylko po odebraniu autoryzowanego sygnału zezwolenia. Jednostka sterująca silnika, na przykład zawór odcinający w przewodzie paliwowym, lub przełącznik w obwodzie zapłonowym, mogą być w tym sensie określane jako jednostka bezpieczeństwa.

 US6181026  Vehicle immobilizer system for electronic engine control, FORD, Treharne et al. Data patentu: 30.01.2001. Stosowanie systemów bezpieczeństwa pojazdów samochodowych wykorzystujących transpondery przesłuchiwane RF stało się powszechne. Transpondery mogą być zazwyczaj osadzone w głowicy klucza z trzpieniem do obsługi standardowego zamka mechanicznego na kolumnie kierownicy. Każdy transponder ma unikalny cyfrowy kod bezpieczeństwa, który jest przesyłany do modułu bezpieczeństwa pojazdu, a następnie porównywany z autoryzowanymi kodami przechowywanymi w module bezpieczeństwa pojazdu. Moduł bezpieczeństwa może być samodzielnym modułem lub może być bardziej typowo włączony do elektronicznego modułu sterującego silnika, który wykonuje funkcje sterowania silnikiem i wykonuje odpowiednią strategię sterowania silnikiem.

FIG.1 przedstawia system immobilizera pojazdu sprzężony z elektronicznym sterownikiem silnika;  FIG.2 to schemat przedstawiający położenie wyłącznika zapłonu; FIG.3 to schemat blokowy przedstawiający układ immobilizera silnika niniejszego wynalazku; FIG.4 to schemat blokowy przedstawiający preferowaną metodę niniejszego wynalazku; FIG.5 to schemat blokowy przedstawiający metodę z FIG.4 bardziej szczegółowo; FIG.6 to schemat blokowy przedstawiający alternatywne wcielenie wynalazku przy użyciu oddzielnego modułu bezpieczeństwa. System immobilizera zawiera kluczyk zapłonu 12 z transponderem 14 wbudowanym w głowicę kluczyka. Transceiver 16 jest zamontowany w kolumnie kierownicy 15  i  jest podłączony do cewki anteny 18, która jest zainstalowana wokół wyłącznika zapłonu 20. Transceiver 16 jest podłączony do elektronicznego modułu sterującego silnika 22, który zawiera oprogramowanie do implementacji pasywnych funkcji antykradzieżowych. Moduł 22 steruje również silnikiem pojazdu poprzez jego połączenie z szeregiem siłowników silnika i czujników 24. Moduł 22 odbiera zasilanie z napięcia akumulatora +V przez przekaźnik mocy 26 sterowany wyłącznikiem zapłonu 20.

Czujniki silnika 24 dostarczają dane do elektronicznego modułu sterującego silnika 22 w celu wdrożenia strategii sterowania silnikiem. Praca silnika jest bezpośrednio kontrolowana przez moduł 22 za pomocą siłowników silnika 24, które mogą obejmować na przykład cewki zapłonowe i wtryskiwacze paliwa. Moduł 22 dostarcza sygnały sterujące do siłowników silnika 24 i może dostarczać zasilanie bezpośrednio dla niektórych siłowników, podczas gdy inne siłowniki wykorzystują oddzielne źródło zasilania. Przekaźnik mocy 26 jest używany, ponieważ moduł 22 pobiera większą ilość prądu, niż jest to dopuszczalne w przypadku stacyjki  z  wyłącznikiem  zapłonu 20.

Elementy układu immobilizera pokazano bardziej szczegółowo na rys. 3. Elektroniczny sterownik silnika 22 otrzymuje moc z przekaźnika 26. Sterownik 22 monitoruje również sygnał start/praca. Sygnały sterujące są dostarczane z elektronicznego sterownika silnika 22 do transceivera 16 w celu sprawdzenia za pomocą sygnałów RF kodu z transpondera  sprzężonego z  kluczykiem włożonym do stacyjki. Jeśli transceiver 16 uzyska unikalny kod bezpieczeństwa, który pasuje do co najmniej jednego autoryzowanego kodu bezpieczeństwa przechowywanego w elektronicznym sterowniku silnika 22,  wówczas następuje  włączenie silnika  przez elektroniczny sterownik 22. 

Sygnały z czujników 24a dostarczają sygnały wejściowe do sterownika silnika, którego wyjścia sterują  działaniem  układu zapłonowego 24 b i układu paliwowego 24 c. Czujniki 24 a obejmują na przykład czujnik położenia wału korbowego, czujnik położenia wału rozrządu, czujnik masowego przepływu powietrza (MAF), czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym (MAP) i czujnik tlenu w spalinach (EGO). Sygnał z dowolnego czujnika lub kombinacja sygnałów z różnych czujników są również wykorzystywane przez obecny wynalazek do wykrywania, czy silnik w ogóle działa. Inne czujniki i/lub parametry silnika mogą być wykorzystywane do wykrywania warunków pracy silnika.

Działanie wynalazku zostanie opisane bardziej szczegółowo na podstawie  schematu grafu działania rys. 4. Po uruchomieniu elektronicznego modułu sterującego silnika oprogramowanie sterujące immobilizera jest inicjowane w kroku 30. W szczególności immobilizer jest początkowo uzbrojony, a silnik jest wyłączony. W kroku 32sprawdza się, czy sygnał  startu jest obecny. Jeśli nie, następuje powrót do dalszego monitorowania w celu wykrycia zainicjowania sygnału startu/pracy. Po wykryciu sygnału startu w kroku 34 wykonywane jest zapytanie przez transceiver. Unikalny (i zazwyczaj zaszyfrowany) kod bezpieczeństwa  generowany przez transponder jest przetwarzany w elektronicznym module sterującym silnika w celu ustalenia, czy jest on zgodny z autoryzowanym kodem bezpieczeństwa w kroku 36. Jeśli nie zostanie wykryte dopasowanie, stan uzbrojenia jest utrzymywany (tj. Silnik jest nadal wyłączony) i następuje powrót do kroku 32 w celu monitorowania sygnału startu/pracy i dalszych testów identyfikacji  poprawnego, autoryzowany klucz w transponderze.

 US5708307 ANTI-THEFT CAR PROTECTION SYSTEM, Nissan Motor, Iijima et al. Data patentu: 13.01.1998. System ochrony przed kradzieżą samochodu składa się z nadajnika-odbiornika do odbioru kodu klucza, jednostki immobilizera oraz do zestawiania tego kodu z kodem zarejestrowanym i przesyłania sygnału pozwolenia na uruchomienie silnika do jednostki sterującej silnika, gdy otrzymany kod kluczyka  pokrywa się z kodem zarejestrowanym, oraz środki współpracujące ze wspomnianą jednostką immobilizera, do usuwania powtórzeń czynności kluczykowych przy uruchomieniu silnika.

 FIG.1 to schemat blokowy przedstawiający pierwsze preferowane wykonanie systemu ochrony przed kradzieżą samochodu zgodnie z niniejszym wynalazkiem; FIG.2A to widok podobny do FIG.1, przedstawiający nadajnik-odbiornik umieszczony w pojeździe silnikowym; FIG.2B to widok podobny do FIG.2A, przedstawiający transponder wbudowany w klucz; FIG.3 to widok podobny do FIG.2B, pokazujący połączenie między zaciskami wejściowymi i wyjściowymi nadajnika-odbiornika, jednostki sterującej immobilizera i jednostki sterującej silnika; FIG.4 jest schematem blokowym pokazującym działanie jednostki sterującej immobilizera po włączeniu zapłonu; FIG.5 to widok podobny do FIG.4 pokazujący działanie jednostki sterującej silnika po włączeniu zapłonu; FIG.6 to widok podobny do FIG.5, pokazujący działanie jednostki sterującej immobilizera po wyłączeniu zapłonu; FIG.7 to widok podobny do FIG.6, pokazujący działanie jednostki sterującej silnika po wyłączeniu zapłonu;FIG.8 jest poglądem podobnym do FIG.3, pokazującym drugie preferowane ucieleśnienie niniejszego wynalazku; FIG. 9 to perspektywiczny widok ilustrujący klucz; FIG.10 to widok podobny do FIG.7, pokazujący działanie jednostki sterującej silnika z FIG.8; FIG.11 to widok podobny do FIG.10, pokazujący działanie jednostki sterującej silnika po FIG.10; FIG.12 jest poglądem podobnym do FIG.11, pokazującym trzecie preferowane ucieleśnienie niniejszego wynalazku; FIG.13 jest poglądem podobnym do FIG.8, pokazującym czwarte preferowane ucieleśnienie obecnego wynalazku; FIG. 14 to widok podobny do FIG.9, ilustrujący klucz; FIG.15 to widok podobny do FIG.12, pokazujący program przetwarzania pozwolenia na działanie jednostki sterującej silnika; FIG.16 to widok podobny do FIG.15, pokazujący program przetwarzania zatrzymania silnika jednostki sterującej silnika; FIG.17 to widok podobny do FIG.16, pokazujący program przetwarzania sortowania identyfikatorów jednostki immobilizera; FIG.18 to widok podobny do FIG.17, pokazujący procedurę przerwań odłączania złącza jednostki sterującej silnika; FIG.19 to widok podobny do FIG.18, pokazujący procedurę przerwania połączenia złącza jednostki sterującej silnika; FIG.20 jest poglądem podobnym do FIG.14, ilustrującym pojazd silnikowy, do którego stosuje się piąte preferowane wykonanie niniejszego wynalazku; FIG.21 jest poglądem podobnym do FIG.13, pokazującym piąte preferowane ucieleśnienie niniejszego wynalazku; FIG.22 to widok podobny do FIG.19, pokazujący zdalne przetwarzanie sterowania blokowaniem/odblokowywaniem przeprowadzane między sprzętem przenośnym a jednostką sterującą blokowaniem/odblokowywaniem i alarmem; FIG.23 to widok podobny do FIG.22, pokazujący przetwarzanie sterowania alarmem jednostki sterującej blokowaniem/odblokowywaniem i alarmem; FIG.24 to widok podobny do FIG.23, pokazujący przetwarzanie rozruchu silnika.

Pierwszy przykład wykonania systemu immobilizera ilustrują rysunki Fig.1-7, na których system  składa się z klucza 1 z wbudowanym  transponderem 11 w celu zapewnienia transmisji /odbioru w odniesieniu do anteny samochodowej 2. Odnosząc się do Fig.2B, transponder 11 składa się z konwertera (pojemnościowego) ładunku 101, gromadzonego  z fal radiowych pochodzących z anteny samochodowej  2  i odbieranych przez antenę klucza 12, EEPROM 102 do przechowywania numeru identyfikacyjnego klucza 1 oraz sterownika 103 do sterowania odczytem numeru identyfikacyjnego, transmisja/odbiór fal radiowych w odniesieniu do pojazdu silnikowego itp.

Nadajnik-odbiornik 3 zapewnia komunikacje  transmisji/odbioru w odniesieniu do klucza 1. Odnosząc się do Fig. 2A, nadajnik-odbiornik 3 składa się z przełącznika nadawczo-odbiorczego 31 do przełączania transmisji/odbioru fal radiowych, kondensatora 33 do gromadzenia odebranych fal radiowych w postaci ładunku elektrycznego, demodulatora 34 do demodulacji odbieranych fal oraz sterownika transmisji 35 do sterowania czasem transmisji fal radiowych, itd. Jednostka sterująca immobilizera 4 jest przeznaczona do wykrywania, czy numer identyfikacyjny klucza 1 pokrywa się z wcześniej zarejestrowanym kodem. Gdy numer identyfikacyjny pokrywa się z kodem, generowany jest  sygnał pozwolenia na uruchomienie silnika do jednostki sterującej silnika 5.

Schematem blokowym Fig.3 pokazuje połączenie między  wejściami i wyjściami nadajnika-odbiornik  3, jednostki sterującej immobilizera  4  i  jednostki sterującej silnika 5. Jednostka sterująca immobilizera  4  jest wyposażona w zacisk BAT napięcia źródłowego z akumulatora, zacisk ACC (Accesory) przełącznika ACC, który jest włączony, gdy kluczyk 1 jest  w pozycji akcesoria, zacisk IGN (Ignition), przełącznika IGN, który jest włączony, gdy kluczyk 1 jest  w pozycji włączenia zapłonu, oraz zacisk ST (Start) przełącznika ST, który jest włączony, gdy kluczyk  1 jest w pozycji rozruchu silnika.

Schemat grafu działania jednostki sterującej immobilizera 4, gdy kluczyk 1 jest w położeniu  włączenia zapłonu ilustruje Fig.4. W  kroku S1 antena samochodowa 2 przesyła fale radiowe np. 120 kHz do kluczyka  1. Fale radiowe są odbierane przez antenę 12 i zasilają konwerter ładunku 101 transpondera 11 w celu kumulacji ładunku elektrycznego  w  kondensatorze. Przetwornica ładunku 101 przekształca nagromadzony ładunek w napięcie, które jest dostarczane do zacisków źródła zasilania B EEPROM 102 i sterownika 103. Sterownik 103 przesyła numer ID odczytany z EEPROM 102 do konwertera ładunku 101, który z kolei przesyła numer ID do anteny samochodowej 2. W kroku S2 odbierany jest numer ID przesłany z klucza 1. Oznacza to, że sygnał  ID jest odbierany przez antenę samochodowa  2  i  odtwarzany przez demodulator 34 nadajnika-odbiornika 3. W kroku S3 ustala się, czy numer ID przesłany z klucza 1 odpowiada wcześniej zarejestrowanemu. Jeżeli ustalenie jest pozytywne, urządzenie sterujące przechodzi do etapu S4, gdzie kod wskazujący sygnał pozwolenia na rozruch silnika jest przekazywany do jednostki sterującej silnika 5. Kod wskazujący sygnał zgody na uruchomienie silnika jest przesyłany z jednostki sterującej silnika 5 do jednostki sterującej immobilizera 4. Jeżeli  na etapie S3,  sprawdzenie ID  jest negatywny, urządzenie sterujące przechodzi do etapu S5, gdzie kod  sygnału zakazu rozruchu silnika jest przekazywany do jednostki sterującej silnika 5.

WNIOSKI

Immobilizer działa poprzez identyfikację radiową między transponderem w kluczyku zapłonu a urządzeniem zwanym czytnikiem częstotliwości radiowych w kolumnie kierownicy. Jako urządzenie antykradzieżowe, immobilizer wyłącza jeden z systemów potrzebnych do uruchomienia silnika samochodu, zwykle dopływ paliwa lub zapłon. Osiąga się to poprzez identyfikację radiową między transponderem w kluczyku zapłonu a urządzeniem zwanym czytnikiem częstotliwości radiowych w kolumnie kierownicy. Po umieszczeniu kluczyka w stacyjce transponder wysyła sygnał z unikalnym kodem identyfikacyjnym do czytnika, który przekazuje go do odbiornika w module sterującym komputera pojazdu. Jeśli kod jest poprawny, komputer umożliwia działanie układów zasilania paliwem i zapłonu oraz uruchomienie samochodu. Jeśli kod jest nieprawidłowy lub nieobecny, komputer wyłącza system, a samochód nie będzie mógł się uruchomić, dopóki właściwy kluczyk nie zostanie umieszczony w stacyjce. Wyłączając zapłon elektronicznie za pomocą komputera, immobilizer zapobiega kradzieży pojazdu w większości przypadków. Najczęstszym sposobem, w jaki złodziej kiedyś uruchamiał silnik samochodu, było zwarcie okablowanie sterującego rozrusznikiem w kolumnie kierownicy. Polegało to na rozbiciu kolumny kierownicy i ręcznym podłączeniu przewodów startowych i zapłonowych, a nie na przekręcaniu kluczyka, aby je połączyć. Gdy układy zapłonowe są wyłączone przez komputer samochodu, to opisana metoda kradzieży nie działa; nawet po podłączeniu przewodów startowych, samochód nadal nie chce się uruchomić. Z tego względu współcześnie stosuje się układy Immobilizera, które skutecznie zapobiegają kradzieży i są obecnie oferowane standardowo w większości nowych samochodów oraz mogą ą być również instalowane jako opcja na rynku wtórnym w starszych pojazdach.
Antykradzieżowy system immobilizera stał się obowiązkowym wyposażeniem samochodów sprzedawanych w Niemczech od 1 stycznia 1998 roku, w Wielkiej Brytanii od 1 października 1998 roku, w Australii od 2001 roku i Kanadzie od 2007 roku. Pierwsze wersje immobilizera posiadały wbudowany jeden statyczny kod autoryzujący, umieszczony w kluczyku. Ten analizowany był przez pole radiowe RFID (ang. radio-frequency identification) i porównywany z kodem znajdującym się w jednostce sterującej silnikiem ECU (ang. engine control unit). Jeżeli kod nie zgadzał się z tym już zaprogramowanym, wtedy jednostka sterująca odcinała dopływ paliwa, tym samym uniemożliwiając zapłon mieszanki i uruchomienie silnika. Późniejsze wersje immobilizera wykorzystywały zmienny klucz zabezpieczeń, co uniemożliwiało skopiowanie go bezpośrednio z kluczyka lub jednostki sterującej.Co ważne, informacja o nieautoryzowanej próbie odpalenia samochodu jest często zapisywana w pamięci komputera. Taki zapis może posłużyć jako dowód np. w procesie sądowym czy podczas ubieganie się o odszkodowanie od firmy ubezpieczeniowej. Ciekawostką może być to, że Honda jako pierwsza wprowadziła w 1990 roku na rynek motocykle, które fabrycznie wyposażone były w instalację antykradzieżową typu immobilizer.

Dodatek:  Pozycja przełącznika zapłonu kluczyka – LOCK-ACC-ON-START

W większości samochodów mamy 4 pozycyjny przełącznik zapłonu w stacyjce:

1. Pozycja „LOCK”, czyli blokada kierownicy, ochrona przed kradzieżą, kierownicą nie można kręcić. Tylko w tej pozycji można włożyć i wyjąć kluczyk ze stacyjki. Jeżeli występuje problem z przekręceniem kluczyka z pozycji LOCK na ACC, to należy najpierw poruszać kierownicą w prawo i lewo, by zwolnić blokadę, dopiero wówczas przekręcić kluczykiem na pozycję ACC.

2. Pozycja „ACC” lub „I”, czyli ACCESSORY, akcesoria takie jak wycieraczki, elektryczne szyby, radio, nawiew otrzymują zasilanie +12V. W tej pozycji deska rozdzielcza nie jest oświetlona i nie pokazuje najważniejszych wskaźników.

3. Pozycja „ON” lub „II”, czyli WŁĄCZONY ZAPŁON (silnik nie jest włączony), wszystkie kontrolki się świecą, powoduje to szybsze rozładowanie akumulatora, dlatego w tej pozycji nie powinniśmy zostawiać kluczyka zbyt długo, jeśli silnik nie jest uruchomiony. Akcesoria mają zasilanie +12v. Podczas rozruchu silnika, niektóre odbiorniki elektryczne mogą tracić chwilowo zasilanie np. RADIO, OŚWIETLENIE, by zmaksymalizować wydajność rozruchu silnika.

4. Pozycja „START” lub „III”, czyli ROZRUCH silnika, rozrusznik silnika będzie działał do momentu zwolnienia kluczyka i samoczynnego powrotu do pozycji „ON”. Silnik pracuje, alternator ładuje akumulator napięciem ok 14.4V lub innym, zależnie od rodzaju układu zasilania w pojeździe.

Jak zdemontować IMMOBILISER SIEMENS Z wkładką w OPEL ASTRA G | ForumWiedzy – YouTube

How an Engine Immobiliser Technology Works? – YouTube