Системы контроля давления в шинах (TPMS) используются в целях предотвращения их по­вреждения из-за недостаточного давления, а также сокращения количества ава­рий, происходящих из-за повреждения шин. Вот о том, что представляет собой современная система контроля давления в шинах, мы и поговорим в этой статье.

 

Если автомобиль эксплуатируется с недо­статочным давлением в шинах, это приводит к росту энергии сгиба на боковинах шины и, соответственно к повышенному износу шины. При эксплуатации при полной нагрузке или на высокой скорости увеличение энергии сгиба боковин приводит к увеличению тепло­вой нагрузки, в результате шина может даже взорваться. После череды серьезных аварий с летальными исходами в США из-за взрыва недостаточно накачанных шин был принят закон (NHTSA Tread Act), регламентирующий повсеместную установку в США систем кон­троля давления в шинах для предупрежде­ния водителей о низком давлении в шинах на ранней стадии. С сентября 2007 года все новые автомобили в обязательном порядке оснащаются системами контроля давления в шинах, выявляющими и повреждения шин, и медленное падение давления через резину в результате газовой диффузии.

 

Однако давление накачки шины — не только важная переменная для безопасности дорожного движения. Оно также значительно влияет на комфортабельность езды, срок службы шин и расход топлива. Уменьшение давления накачки на 0,6 бар может увеличить расход топлива на 4% в городском цикле и сократить срок службы шин на 50%. В Евро­союзе (ЕС) было принято решение предпи­сать установку систем контроля давления в шинах на все новые автомобили, начиная с октября 2012 года, в целях уменьшения вы­бросов СO₂.

Уже сейчас возрастающая доля шин, на которых можно продолжить движение после прокола, обуславливает необходимость ис­пользования систем контроля давления в шинах, так как водитель в этом случае не спо­собен обнаружить шину со значительной по­терей давления на основании субъективных ощущений. Для предотвращения случайного превышения водителем пределов скорости и расстояния, предписанных при движении на таких шинах, их можно использовать только в сочетании с системой контроля давления в шинах.

Различают два типа систем контроля дав­ления в шинах: системы прямого и косвен­ного измерения.

 

Системы прямого измерения давления в шинах

 

В системах прямого измерения в каждой шине устанавливается модуль с датчиком давления. Он передает такие данные, как дав­ление в шине и температура шины, по коди­рованному высокочастотному каналу связи на блок управления. Блок управления ана­лизирует эти данные, чтобы определить не только потери давления в отдельных шинах («определение проколов»), но и медленную потерю давления во всех шинах («газовая диффузия»). Если давление в шине упадет ниже определенного порогового значения или если градиент давления превысит опре­деленное значение, то водитель будет преду­прежден световым или звуковым сигналом.

Модули с датчиками обычно встраиваются в ниппель шины. Как правило, они снабжа­ются батарейками питания. По сравнению с другими областями применения это влечет за собой дополнительные требования к потре­бляемой мощности, сопротивлению среды и чувствительности к ускорению. В качестве чувствительных элементов используются микромеханические датчики абсолютного давления.

Данные, измеряемые датчиками давления и температуры в шине, обрабатываются, мо­дулируются в ВЧ-сигнал (433 МГц в Европе, 315 МГц в США) и излучаются антенной. Этот сигнал либо обнаруживается индиви­дуальными антеннами на колесных арках, либо центральным приемником (например, в блоке управления существующих систем дис­танционного доступа без ключа).

Системам прямого измерения не требуется функция сброса, если они имеют фиксиро­ванный, постоянный порог предупреждения о потере давления. Чтобы такая система работала, автомобиль должен лишь иметь одно предписанное давление накачки, вне зависимости от загрузки автомобиля и раз­мера шин. Если в шинах нужно установить различное давление накачки, то системе прямого измерения потребуется функция сброса, чтобы можно было соответственно адаптировать порог предупреждения.

Преимуществами систем прямого изме­рения являются точное, реальное измерение давления в шине, а также то, что их функ­ционирование не зависит от типов шин, со­стояния автомобиля и дороги. К недостаткам, по сравнению с системами косвенного изме­рения, можно отнести значительно большую стоимость системы, дополнительные логи­стические затраты в области поддержания готовности всех вариантов конструкции, за­траты на каждый новый обод и ограниченный срок службы, зависящий от батареи питания.

 

Системы косвенного измерения давления в шинах

 

В системах косвенного измерения падение давления в шине определяется не напрямую, а через производную переменную. Для этого эти системы выполняют математически- статистический анализ разностей угловых скоростей всех колес, определяя таким обра­зом проколотое, и при необходимости также оценивают смещение собственной частоты колеса для выявления газовой диффузии. В автомобилях с ABS или системами управ­ления динамикой движения необходимая для этого скорость колеса определяется датчиками и передается на блок управления. Разности в скоростях возникают тогда, когда падение давления уменьшает окружность ка­чения соответствующей шины, повышая ее угловую скорость относительно трех других колес. Вычитание, реализуемое с помощью недорогого расширения программных ал­горитмов в ABS или системах управления динамикой движения, позволяет определить падение давления в трех шинах. Для опреде­ления одновременного падения давления во всех четырех шинах анализируется диапазон собственных частот отдельных колес. Мак­симальная собственная частота колеса при падении давления на 20% изменяется с 40 Гц до приблизительно 38 Гц.

Системы косвенного измерения необхо­димо калибровать на номинальное давление. Калибровка инициируется нажатием кнопки сброса. При активации сброса система со­храняет текущие запоминаемые значения на следующих нескольких километрах в каче­стве новых опорных значений на основании текущих окружностей качения и собственной частоты колес. Возможность предупрежде­ния появляется приблизительно через 10 минут езды.

Водителю необходимо активировать функ­цию сброса для повторной калибровки си­стемы в случае замены одной или нескольких шин, перестановки шин с места на место (на­пример, с передней оси на заднюю и наобо­рот), изменения давления в шине (например, при полной загрузке автомобиля) или выпол­нения работ на подвеске (например, регули­ровки подвески, замены амортизаторов).

Преимуществами систем косвенного из­мерения являются низкая стоимость и на­дежность в течение всего срока службы автомобилей, поскольку не требуется никаких дополнительных компонентов. По­скольку система связана с автомобилем, а не с колесами, то не возникает никаких допол­нительных расходов в плане логистики и зап­частей. Недостатком можно считать привязку к конкретной шине и, как следствие, более широкий разброс времени определения и бо­лее высокие затраты на адаптацию функций системы к размерам шин, разрешенных для эксплуатации на данном автомобиле. Зависи­мость системы от пробега и состояния дороги также влияет на время определения.

В данный момент обе системы отвечают требованиям законодательства в Северной Америке и Европе в плане определения про­колов и газовой диффузии. Предписания по системам контроля давления в шинах подго­тавливаются в Китае и Корее.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: