CIMATEC
SISTEMA IMOBILIZADOR AUTOMOTIVO
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SISTEMA IMOBILIZADOR AUTOMOTIVO
Salvador 2007 Copyright
2007 por SENAI CIMATEC. Todos os direitos reservados.
Área Tecnológica Automotiva Elaboração: Enoch Dias Santos Junior; Técnico. Revisão Técnica: Júlio César Chaves Câmara , Eng. Revisão Pedagógica: Maria Inês de Jesus Ferreira Normalização: Rita de Cássia Machado da Silva
Catalogação na fonte (Núcleo de Informação Tecnológica – NIT) _________________________________________________________ SENAI- DR BA. Sistema imobilizador automotivo . Salvador, 2007. 29p. il. (Rev.00)
1. Sistema imobilizador automotivo I. Título CDD. 629 _________________________________________________________ SENAI CIMATEC Av. Orlando Gomes, 1845 - Piatã Salvador – Bahia – Brasil CEP 41650-010 Tel.: (71)3 462-9500 Fax. (71) 3462-9599 http://www.cimatec.fieb.org.br
APRESENTAÇÃO
Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contínua do padrão de qualidade e produtividade da indústria, o SENAI BA desenvolve programas de educação profissional e superior, além de prestar serviços técnico e tecnológicos. Essas atividades, com conteúdos tecnológicos, são direcionadas para indústrias nos diversos segmento, através de programas de educação profissional, consultorias e informação tecnológica, para profissionais da área industrial ou para pessoas que desejam profissionalizar-se visando inserir-se no mercado de trabalho. Este material didático foi preparado para funcionar como instrumento de consulta. Possui informações que são aplicáveis de forma prática no dia-a-dia do profissional, e apresenta uma linguagem simples e de fácil assimilação. É um meio que possibilita, de forma eficiente, o aperfeiçoamento do aluno através do estudo do conteúdo apresentado no módulo.
SUMÁRIO
1 - INTRODUÇÃO...................................................................................................................................6 2 - COMPONENTES DO SISTEMA IMOBILIZADOR......................................................................6 2.1 Transponder.................................................................................................................................6 2.2 Bobina/Antena.............................................................................................................................7 2.3 Unidade de comando do imobilizador..................................................................................8 2.4 Led no painel.............................................................................................................................12 2.5 Funcionamento do sistema...................................................................................................12 2.6 Códigos do imobilizador........................................................................................................13 3 - GENERALIDADES.........................................................................................................................15 3.1 Nomenclatura dos sistemas imibiizadores em algumas montadoras.......................15 3.2 Programação das chaves.......................................................................................................15 3.3 Codificação das chaves de algumas montadoras..........................................................16 Para detalhes das operaçõesbem como para programar outros veículos, consulte o manual de reparação do fabricante do veículo..........................................................................................16 3.4 Como proceder em caso de perda ou extravio de todas as chaves de um veículo que possui sistema imobilizador:..............................................................................................17 3.5 Como identificar se o defeito está no sistema imobilizador de partida:...................20 4 – REDE CAN (Controller Area Network)....................................................................................22 4.1 introdução..................................................................................................................................22 4.2 Topologia....................................................................................................................................22 4.3 Comparativo..............................................................................................................................22 Referências...........................................................................................................................................29
1 - INTRODUÇÃO
As montadoras no Brasil em meados da década de 90 passaram a disponibilizar para sua linha de veículos; um novo sistema imobilizador veicular. É um sistema anti-furto eletrônico que não necessita de ativação ou desativação manual, impedindo o funcionamento do veículo através do bloqueio pela unidade de gerenciamento do motor. Esta apostila aborda o funcionamento e características construtivas deste sistema.
2 - COMPONENTES DO SISTEMA IMOBILIZADOR
2.1 Transponder O veículo sai de fábrica com no mínimo 2 chaves autorizadas, sendo possível ter até mais. A máxima quantidade de chaves com transponder por veículo fica a critério da montadora.
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O transponder é uma unidade receptora e transmissora, que opera sem bateria, uma vez que é alimentado por indução pela bobina no comutador de ignição e contém um código secreto.
OBS : Em caso de avaria deste componete o motor não funciona podendo funcionar e parar após 2 segundos em alguns veículos. Isso ocorre pois não é possível o sistema reconhecer o código secreto. 2.2 Bobina/Antena No comutador ou próximo ao comutador de ignição está localizada bobina ou antena do sistema imobilizador. O campo eletromagnético é formado pela energização da bobina, alimentando por indução o transponder na chave. A partir deste momento, a bobina funciona como antena para leitura do código secreto. A antena tanto transmite ondas de rádio freqüência (RF) quanto também funciona como um transdutor ou seja recebe o sinal de RF e o transforma em corrente elétrica(código elétrico) enviando para o imobilizador validar o código e liberar o funcionamento do motor.
Exemplo de antenas ou bobinas
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2.3 Unidade de comando do imobilizador Sua função é gerenciar o motor e impedir o seu funcionamento, através do corte de injeção do combustível e ignição, se a unidade de comando do imobilizador não reconhecer o código secreto do transponder ou o código da própria unidade de gerenciamento do motor. Resumo das funções da unidade de comando do imobilizador:
Reconhecer a introdução e a rotação de uma chave no comutador de ignição; Alimentar a antena que envolve o comutador de ignição, fazendo com que a mesma emita um campo eletromagnético dando potência e energizando o TRANSPONDER (emissor de código) da chave;
Memorizar as chaves com outros tantos códigos eletrônicos;
Verificar controles/elaboração dos códigos;
Gerenciar uma comunicação serial bidirecional monocabo com a central de injeção eletrônica;
Gerenciar o acendimento de uma lâmpada piloto específica;
O módulo ou central do imobilizador pode ter as seguintes configurações : Separado do módulo de injeção (módulo individual).
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Combinado ao módulo de injeção eletrônica (Módulo de gerenciamento do motor)
1. Chave com transponder 2. Antena 3. Módulo de injeção 4. Imobilizador
5. Linha de comunicação 6. Conector de diagnóstico 7. Lâmpada ou LED
Acoplada a antena na coluna de direção
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1 2 3 4 5
Módulo de controle do Imobilizador Chave com Transponder Transponder Cilindro de Ignição Antena (integrada ao módulo de imobilização)
Integrado ao módulo de injeção eletrônica (Módulo de gerenciamento do motor)
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1. Chave com transponder 2. Antena 3. Módulo de injeção 4. Linha de comunicação I
5. Conector de diagnóstico 6. Lâmpada ou LED
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2.4 Led no painel Ao ligar a ignição, o led instalado no painel deve acender por 2 segundos, indicando o correto funcionamento do sistema imobilizador. Qualquer outro tipo de sinal (permanecer aceso, piscando ou apagado) indica avaria no sistema, devendo o usuário encaminhar o veículo a uma concessionária.
Tipos de lâmpada piloto 2.5 Funcionamento do sistema O sistema habilita o funcionamento da central de injeção eletrônica mediante uma troca de códigos. Quando a chave está em MARCHA (+ 15) a central de injeção eletrônica envia uma solicitação de código à central do imobilizador; a mesma responde e envia um código secreto somente após ter reconhecido (mediante a antena) uma chave eletrônica, introduzida no comutador de ignição. Reconhecido o código, a central de injeção eletrônica comuta para a condição de consenso para a partida do motor.
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A central de injeção eletrônica pode memorizar o código secreto somente com um procedimento particular. Motor de Partida Injetores de Combustível Bomba de Combustível
Chave
Antenar
Modulo de injeção eletrônica
Indicador de Roubo
ICL Rede CAN
2.6 Códigos do imobilizador 1 – Código Fixo O transponder possui um código fixo de 32 bits, podendo gerar 4,29 x 109 combinações possíveis.
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2 – Código Rotativo (rolling code) Neste caso, cada vez que a ignição for ligada, é gerado um novo código de 32 bits utilizandose para isto sempre a mesma fórmula matemática. Podendo-se obter 4,29 x 10 9 combinações possíveis, em cada mudança de código. O processador do código rotativo pode ser feito pelo transponder ou pela unidade de comando do imobilizador.
3 – Código criptografado É o sistema utilizado na maioria dos veículos nacionais que possuem imobilizador. O transponder possui 2 códigos, sendo que o primeiro é um de 32 bits, que é a identidade do transponder e o segundo é um código de 96 bits. Com este sistema obtemos 7,92 x 10 27 combinações possíveis.
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3 - GENERALIDADES
3.1 Nomenclatura dos sistemas imibiizadores em algumas montadoras O sistema imobilizador da Fiat, é conhecido como sistema Fiat code.O Fiat code possui duas gerações (code 1 e code 2).Fiat code 1 é aplicado na maioria dos veículos da montadora. O code 2 começou a ser utilizado em 2001 na família PALIO FIRE com sistema Ve.N.I.C.E. Esses sistemas têm lógicas semelhantes de funcionamento, mas os procedimentos de codificação de chaves, de substituição da UCE, do módulo imobilizador etc são totalmente distintos. A Ford e a GM também possuem duas gerações de imobilizadores. Na Ford o sistema é denominado Ford PATS (I e II); e na GM, Immobilizer (1 e 2). Como na Fiat, entre gerações há diferenças na execução dos procedimentos de codificação das chaves novas, substituição da UCE etc. A Volkswagen também apresenta distinções entre os imobilizadores que utiliza. Uma particularidade interessante, por exemplo, é que em alguns veículos golf, o módulo imobilizador faz parte do painel de instrumentos- instrumento combinado. Nesses veículos, caso ocorra falha em algum componente do sistema imobilizador (transponder da chave, antena etc) é possível efetuar uma partida de emergência. Em toda a linha Fiat (code 1 e code 2), também é possível efetuar esse procedimento. Para os veículos Fiat, o procedimento de partida de emergência está descrito no manual do proprietário. Para tanto é necessário o código numérico fornecido em um cartão com o veículo.
3.2 Programação das chaves Esta adaptação é necessária quando:
For efetuada a substituição da unidade do imobilizador; Uma nova chave for requerida pelo proprietário do veículo. Neste caso todas as chaves devem ser adaptadas na mesma operação, ou seja, sempre que uma chave for adaptada, é necessário adaptar todas.
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3.3 Codificação das chaves de algumas montadoras Para detalhes das operaçõesbem como para programar outros veículos, consulte o manual de reparação do fabricante do veículo. 3.3.1 Ford (Ford PATS I) através da chave mestra. No Pats I, a programação das chaves é feita diretamente no veículo via chave mestra (sem scanner). Quando o sistema ainda é virgem, devem ser programadas, no mínimo, 3 chaves (1 chave mestra - vermelha 2 chaves comuns - pretas). PATS II só com equipamento de diagnóstico.
3.3.2
Fiat (Fiat CODE 1) através da chave
Quando o sistema ainda é programadas, no mínimo, 3 mestra - vermelha 2 chaves
programação mestra. virgem, devem ser chaves (1 chave principais - azuis)
3.4 Como proceder em caso de perda ou extravio de todas as chaves de um veículo que possui sistema imobilizador:
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Volkswagen: Na Volkswagen caso se tenha perdido todas as chaves do veículo, podem ser codificadas novas chaves sem a necessidade de substituição de todo o sistema (UCE, módulo imobilizador). Para isso, deve-se ter a senha de acesso ao sistema imobilizador - Pin Code (gravado na plaqueta de identificação das chaves, entregue ao proprietário no ato da compra do veículo) e deve ser utilizado um equipamento de diagnóstico(scanner) com acesso ao sistema imobilizador. Porém, se juntamente com as chaves, tiver sido perdida a senha de acesso ao sistema imobilizador, é possível, com o uso do equipamento adequado, ler o código de identificação do módulo imobilizador. De posse desse código, pode ser solicitado ao fabricante do veículo a senha de acesso ao sistema. Com ela podem ser codificadas novas chaves os fabricantes só oferecem senhas à oficinas autorizadas.
Cartãode Pin Codeas- chaves Volkswagen Fiat : Nesse caso a perda todas (vermelha codificadora - mestra e azuis principais) implica na substituição de todo o sistema (central code, UCE, chaves). Isso acontece porque os códigos das chaves perdidas não podem ser apagados da memória da UCE nem da central code. Depois da substituição dos componentes, deve ser realizada a codificação utilizando-se a nova chave mestra.
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GM: Na GM, para codificar novas chaves, existe a necessidade da senha de acesso ao módulo imobilizador (gravada no cartão INFO-CARD). Caso o info -card também tenha sido perdido, pode ser solicitado ao fabricante o número do mesmo. Para isso basta informar o número do chassis do veículo. Com a senha de acesso em mãos, a codificação pode ser realizada. Porém, tal procedimento só é possível com a utilização de equipamentos específicos (scanner com acesso ao sistema imobilizador).
Infor-Card - GM
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Ford: Na Ford, caso sejam perdidas todas as chaves (vermelha codificadora - mestra e pretas - escravas) é possível decodificá-las da memória do módulo PATS e da UCE e codificar novas chaves (mestra e escravas) ao sistema. Para isso deve-se possuir equipamentos específicos (como o NGS,PDS, WDS Ford).
Equipamento de diagnóstico FORD(PDS)
Equipamento de diagnóstico genérico RASTHER
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3.5 Como identificar se o defeito está no sistema imobilizador de partida: Quando o motor "vira" mas não pega ou nem chega a dar sinal de partida, o reparador faz diversas análises em busca da causa do problema. Uma possibilidade que não deve ser descartada é a de falha no sistema imobilizador de partida;
GM
Quando é ligada a ignição, a lâmpada da injeção começa a piscar continuamente. Se a chave de ignição for rotacionada da posição "desligado" diretamente para a posição "partida", o motor pega, mas morre em seguida. Se a partida for dada após a lâmpada da injeção ter começado a piscar, o motor não pega.
Volkswagen
Quando é ligada a ignição, o LED do sistema imobilizador começa a piscar continuamente. O motor pega bem, mas morre em seguida.
Fiat Quando é ligada a ignição, as lâmpadas do sistema Fiat CODE e da injeção ficam acesas continuamente O motor vira, mas não pega.
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Ford Quando é ligada a ignição, o Pats LED começa a piscar continuamente. O motor nem dá sinal de partida.
4 – REDE CAN (Controller Area Network) 4.1 introdução A rede CAN(Controller Area Network) é uma rede de comunicação entre módulos eletrônicos que foi desenvolvida com os seguintes objetivos:
Permitir que vários módulos utilizem a mesma informação. O Sinal de rotação, por exemplo é utilizado pelos módulos de controle do motor, da transmissão automática e do painel de instrumentos; Melhorar o controle dos sistemas mecânicos. A maior disponibilidade de informações toma possível programar rotinas de controle mais completas e otimizadas; Reduzir o volume de fios. Se vários módulos utilizam o sinal de um mesmo sensor, não são mais necessários fios ligando os vários módulos para transmitir uma única informação. Um módulo faz a leitura do sinal do sensor e converte em informação digital. Os outros módulos recebem a informação pela rede CAN; Facilitar a manutenção. Os módulos são programados com rotinas de diagnóstico de falhas. Com isso as falhas são localizadas com mais facilidade. Além disso, é possível
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fazer testes de funcionamento de vários dispositivos utilizando um aparelho de rastreamento. 4.2 Topologia Topologia de uma rede é a forma com que os módulos são interligados fisicamente. A topologia utilizada pela rede CAN é do tipo multi-master. A rede CAN é um barramento linear onde todos os módulos têm a mesma prioridade. As mensagens, porém, possuem prioridades que determinam a seqüência de envio, como será visto adiante. 4.3 Comparativo O conceito de Rede CAN aplicado ao automóvel, possibilita a interconexão dos diversos computadores (unidades de comando) presentes no veículo de forma simples e eficiente. Assim, o conjunto de Controladores associado à Rede CAN, forma um sistema Multiplexado de comunicação. Para entender o conceito de Multiplexação ou Multiplexagem, é apresentado o diagrama em bloco do GM Astra, o qual será comparado com aquele correspondente aoFiat Palio (sistema Ve.N.I.C.E). No exemplo do Astra somente foram incluídos módulos de eletrônica embarcada, equivalentes àqueles presentes no Palio. Na realidade, um Astra completo pode comportar um número maior de controladores.Nos diagramas estão representadas somente as interconexões entre os diversos módulos. Neles não foram consideradas as conexões dos módulos com os sensores e atuadores correspondentes . Analisando os diagramas apresentados a seguir, surgem algumas conclusões: - No Astra existe um fio para cada sinal compartilhado por outro(s) módulo(s). - No caso do Palio, os módulos estão interligados por um simples par trançado de fios, e as informações (sinais) compartilhadas circulam todas elas, pelo mesmo par de fios. É esse par de fios que constituem a rede CAN, também denominada de CANBus. Assim por exemplo, a informação de velocidade do veículo, gerada no módulo ABS, é disponibilizada por essa unidade de comando, na rede CAN, através do Módulo NBC (body computer). O mesmo acontece com a informação de temperatura do motor, a qual é disponibilizada pela unidade da injeção. Tais informações podem ser utilizadas por outros módulos. Por exemplo, a unidade da injeção ou a do painel de instrumentos, retiram da rede a informação de velocidade do veículo. A informação de temperatura do motor é utilizada pela unidade do painel (NQS). Já no caso do Astra, analisando o diagrama pode verificar-se que existe um fio para o sinal de velocidade, um outro para a temperatura do motor, e assim por diante. - No conector de diagnóstico do Astra, estão presentes as linhas de comunicação serial, necessárias à comunicação com o equipamento de teste (scanner).
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- No conector de diagnóstico do Palio, também, aparecem as linhas de comunicação serial, correspondentes aos módulos do Motor, ABS, Air Bag e Fiat Code, assim como os fios do CANBus. Resumindo, nos sistemas Multiplex ou multiplexados, um mesmo canal de comunicação, no caso, a rede CAN, serve para transportar a informação dos diversos módulos que compõem o sistema. Obviamente que tais trocas de informações não podem ocorrer ao mesmo tempo; devem acontecer de forma seqüencial no tempo (multiplexada): ou seja, quando uma unidade transmite, as outras entram na fase de recepção. Deve haver por tanto, uma série de regras que organizem de forma não destrutiva, essa troca de informações. O conjunto de regras a serem seguidas pelos diversos módulos conectados à rede, constituem o denominado Protocolo CAN. A seguir, alguns exemplos de informações que trafegam pelo CANbus do sistema Ve.N.I.C.E: - Temperatura do motor - Temperatura do ar exterior - Velocidade do veículo - Rotação do motor - Pressão do óleo - Nível do combustível no reservatório
Existem outros exemplos de redes Multiplex aplicadas ao veículo:
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- Rede Class 2: aplicadas em veículos da GM desde início dos anos '90 - Rede Van: aplicada em veículos PSA (Peugeot/Citroen) - Rede CCD: aplicada em veículos Chrysler O sistema multiplexado que equipa os veículos Citroën C5 se compõe de 4 redes. Uma rede CAN de alta velocidade e 3 redes VAN de baixa velocidade. Observar que o número de
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computadores interconectados é superior ao do Astra do exemplo anterior; no entanto, o número de fios de interconexão diminui substancialmente.
• Informações trocadas pelos Módulos ligados à Rede CAN NQS – Painel de Instrumentos Entradas - Rotação do motor - Nível de combustível - Consumo - Temperatura do motor - Hodômetro - Sinal de ativação dos leds de avaria - Sinal de intensidade de iluminação do painel (sem reostato) Saídas - Mensagens de funcionamento da rede - Mensagem de estado de funcionamento do painel
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NCM – Controle do Motor Entradas - Habilitação para partida (rolling code) - Velocidade do veículo - Estado de funcionamento dos outros módulos ligados à rede CAN - Sinal de freio acionado (somente sistema Bosch) Saídas - Rotação do motor - Temperatura do motor - Pressão do óleo - Solicitação da habilitação de partida - Mensagem de falha no sistema NBC – Computador de Carroçaria ("Body Computer") Entradas - Solicitação de habilitação de partida - Temperatura do motor Saídas - Sinal de habilitação de partida - Nível de combustível - Sinal de ativação das luzes do painel - Velocidade do veículo • Diagnóstico em Sistemas não Multiplexados O Astra '99 é um exemplo típico. Analisando o diagrama funcional vemos que existe, no conector de diagnóstico, um terminal para cada unidade de comando cujo diagnóstico pode ser realizado através de scanner. É através destes terminais que se processa a comunicação, utilizando um protocolo não multiplexado , denominado de Protocolo ISO. O único requisito requerido do scanner é estabelecer a comunicação com a unidade desejada, através do terminal correspondente. • Diagnóstico em Sistemas Multiplexados
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Neste caso os fabricantes de veículos têm aplicado diversas soluções para disponibilizar a informação de diagnóstico no conector: 1) As unidades de comando dos diversos subsistemas eletrônicos estão interligadas por uma rede interna, através da qual trocam as informações necessárias ao seu funcionamento. Para diagnóstico, existe um conversor de protocolo entre a rede interna e o conector de diagnóstico, o qual converte a informação de diagnóstico para protocolo ISO. Assim, não há possibilidade de se ter acesso à rede, através do scanner. Em alguns casos, a rede está presente no conector de diagnóstico, mas somente para equipamentos de verificação utilizados na linha de produção. Como exemplo deste tipo de solução podemos citar: Mercedes, BMW até 2000; caminhões Mercedes; em todos estes casos, a rede interna é CAN. 2) A rede interna multiplexada é utilizada também para o diagnóstico via scanner. Ou seja, o equipamento de teste se comunica com as unidades de comando através da rede interna e utilizando o protocolo da mesma.Exemplos: veículos das linhas GM e Ford americanas. 3) Algumas das unidades eletrônicas utilizam a rede interna para a troca de informações. Para os fins de diagnóstico, algumas unidades disponibilizam um terminal no conector de diagnóstico para comunicação com o scanner utilizando um protocolo ISO.. A rede interna também está presente no conector e é através dos terminais correspondentes que pode ser realizado o diagnóstico em outra unidade do sistema. Os requisitos básicos para a realização de testes neste caso, são: -Para aquelas unidades que possuem um terminal específico no conector de diagnóstico, o equipamento de teste deverá comunicar-se através dele, utilizando o protocolo ISO. - Para aquelas unidades que não possuem uma linha específica de diagnóstico, a comunicação deve realizar-se através dos terminais da rede interna, presentes no conector de diagnóstico e utilizando o protocolo da rede interna. O sistema Ve.N.I.C.E, utilizado nos Fiat Fire, é um exemplo para este tipo de configuração. Analisando o diagrama funcional surge que:
As unidades de controle do motor NCM, do ABS, do Air-Bag e do Fiat Code (imobilizador), disponibilizam um terminal específico para diagnóstico, no próprio conector. Para essas unidades, a comunicação é através de protocolo ISO. Não é necessário por tanto, que o equipamento de teste trate o protocolo interno (CAN). As informações de diagnóstico correspondentes às unidades apontadas acima, não trafegam pela rede CAN.
Obs: A programação das chaves é feita através da rede CAN. O fabricante não informa se também é possível realizar esta operação via linha de diagnóstico "K".
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O computador da carroçaria ( NBC/"body computer") e o painel de instrumentos (NQS) são diagnosticados através da rede multiplexada CAN (CANbus). Por tanto, somente nestes casos o equipamento de teste deverá ter a capacidade de acessar a rede CAN.
Referências 1.
FIAT. Treinamento assistencial sistemas elétricos III. Brasília.
2.
FORD. Sistema anti-furto passivo PATS. São Bernardo do Campo, 2004.
3.
CDTM Automotive. Sistemas imobilizadores GM. 2006. 1 CD. (Série Mecânica 2000).
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