Система контроля давления в шинах автомобиля

Система контроля давления в шинах автомобиля

Владельцы автомобилей далеко не всегда озабочены состоянием колёс, в частности, величиной давления воздуха. Об этом попросту не думают. Между тем, изменения давления воздуха внутри шины автомобиля способны оказать существенное влияние на комфорт вождения, экономию топлива, на безопасность дорожного движения, наконец. Поэтому логично рассмотреть, что такое система контроля давления в шинах для конструкций автомобильной техники. По сути, установленные нормы безопасности дорожного движения требуют оборудовать транспортные средства системами ABS, ESP, AB и подобными (активная/пассивная). Рассмотрим, как работают такого рода устройства.

Роль автомобильной шины для движения машины

Колёсному транспорту резина обеспечивает контакт с дорогой, изменение направления движения, остановку, устойчивую опору, наконец. Например, технический показатель — тормозной путь транспортного средства, также напрямую зависит от ряда факторов, влияющих на сцепление автомобильной шины с дорогой. Среди рабочих моментов основными факторами, как правило, отмечаются:

  • погодные условия (дождь, туман, видимость в целом),
  • географическое положение местности (уклоны, подъёмы, грунт),
  • скорость движения,
  • качество и тип автомобильных колёс.

Так вот, измерение силы контакта автомобильной шины с дорогой, по сути, основа разработки инновационных систем управления с целью повышения безопасности и производительности транспортных средств. Конструкции таких систем постоянно развиваются в плане использования датчиков, долговечности резины, безопасности дорожного движения.

Стартер лодочного мотораКомплект топливный лодочный Джамп стартер авто новинка

Системы мониторинга давления автомобильных шин

Главной целью разработчиков систем контроля давления в шинах ставится цель предупреждения по опасным изменениям, когда давление воздуха колёс автомобиля отличается от требуемой величины. Влияние различных значений давления воздуха внутри автомобильной  шины на контакт резины с поверхностью земли показано на картинке ниже.

Система контроля давления в шинах - влияние воздуха
Значения давления воздуха внутри автомобильной шины и зависимость контакта колеса транспортного средства с поверхностью: 1 — недостаточное; 2 — избыточное; 3 — оптимальное (корректное)

Вождение машины в условиях низкого давления воздуха колеса (1) приводит к эффекту вздутия вверх посередине. По этой причине только внешняя поверхность резины оптимально контактирует с дорожным покрытием. Как следствие, поверхность резины в таких условиях сильно нагревается, появляется опасность повреждения. При таком варианте накачки не только сокращается срок службы резины, но также имеет место более длинный тормозной путь.

Другой вариант (2) – когда давление воздуха в шине чрезмерно велико, зона контакта с поверхностью отмечается только в центральной части конструкции. Вождение в таких условиях приводит к неравномерному износу протектора резины, сокращается срок службы колёс, нарушается комфортная составляющая вождения.

Наконец, остаётся третий (3), — правильный вариант значения давления воздуха внутри шины, когда протекторная часть колеса целиком и полностью контактирует с поверхностью дороги. Здесь протекторная область изнашивается равномерно, сохраняется параметр заявленной долговечности и километража. Нормальным остаётся тормозной путь, сохраняется фактор устойчивости на поворотах. Для пассажиров очевидным является комфорт в условиях езды.

Системный контроль давления в шинах автомобиля

Величина давления воздуха внутри шины напрямую зависит от температуры окружающей среды. Также очевидным фактором является отвод тепла от фрикционных элементов тормозной системы и прогиб резины под воздействием контакта с землей. Изменения состояния воздуха внутри колеса под влиянием температуры окружающей среды показано на картинке ниже:

Система контроля давления в шинах - зависимость от температуры
Зависимость давления воздуха внутри шины от изменения температуры окружающей среды: 1 – при 10 градусах 2,4 АТИ; 2 – при 20 градусах 2,5АТИ; 3 – при 30 градусах 2,6АТИ

Отмеченные причины рождают необходимость присутствия в конструкциях автомобилей системы контроля давления в шинах. Одним из примеров для легковой техники выступают автомобили «Volkswagen», где для контроля колёс используются системы трёх разных типов:

  1. Манометр шин на базе стандартного программного обеспечения.
  2. Система контроля давления в шинах (RDK) с учётом положения каждого колеса.
  3. Система контроля давления в шинах без учёта положения каждого колеса.

Так называемая система RDK (Reifen Druck Sensoren) работает на базе датчиков ABS и допускает оснащение дополнительными сенсорами. Такого типа схема контроля состоит из набора датчиков, расположенных на колёсах автомобиля, а также антенн, помещаемых в той же конструкции колеса. Антеннами принимаются сигналы датчиков.

Передача информации от датчиков к антеннам осуществляется через определённые промежутки времени. В нормальном режиме колёсные датчики отправляют соответствующие данные каждые 54 секунды. Ускоренный режим предполагает отправку данных через каждые 850 мс.

Ускоренный режим передачи активируется по мере того, как отмечается падение давления внутри колеса автомобиля более чем на 0,2АТИ за минуту. Существует также несколько иная конфигурация, где сообщения отправляются каждые 15 или 30 секунд.

В свою очередь принятые антеннами сигналы передаются контроллеру по шине CAN. В случае обнаружения изменений давления в шинах контроллер отправляет уведомление водителю. Например:

  • включением сигнальной лампы,
  • отправкой сообщения на дисплей,
  • посредством звукового сигнала.

В зависимости от комплектации автомобиля, система контроля давления в шинах предоставляет разные варианты информирования водителя об имеющих место изменениях.

Процесс обучения системы контроля давления в шинах

Система контроля давления внутри колёсных шин требует установки правильных параметров для корректной работы. Процесс обучения системы требуется после любых изменений, связанных с автомобильными колёсами. Например, при замене одного или всех колёс автомобиля, в случае оснащения другими электронными системами и т.п.

Процесс обучения запускается только в момент, когда транспортное средство движется на скорости не выше 25 км/ч. По времени процедура занимает не более 10 минут. Процесс обучения устройства контроля давления в шинах сопровождается появлением на дисплее соответствующего сообщения или зажиганием соответствующего светового индикатора. Как правило, включает следующие варианты:

  • определение фактической величины давления,
  • приём фактической величины за правильную величину,
  • проверка электронной системы контроля колёс,
  • сохранение позиций.

Классическое устройство TPMS (Tire Pressure Monitoring System) обеспечивает два типа процесса управления:

  1. Прямой.
  2. Косвенный.

Для варианта «прямой» информация формируется и передаётся на основе измерений датчиков, размещённых на внутренней стороне обода колеса транспортного средства. Устройство по варианту «прямой» обеспечивает точное измерение давления воздуха в шинах автомобиля.

На время сезонной замены резины, при обращении в сервис, владельцам автомобилей рекомендуется сообщать о такой системе механикам, чтобы избежать дополнительных расходов. Такие расходы могут стать реальностью в связи с заменой соединений датчиков и перенастройкой TPMS. При установке колеса без датчика рекомендуется отключать систему контроля давления на колёсах.

Вариант «косвенный» не требует дополнительных датчиков, поскольку получает информацию от датчиков ESP и ABS. Колесо с меньшей величиной воздуха имеет меньший радиус и быстрее вращается, что определяется датчиками ABS, измеряющими вращение колёс.

Таким образом, система распознаёт дефектное колесо и сообщает об этом водителю. Недостатком варианта «косвенный» является отсутствие функции определения дефектов в условиях одновременного снижения давления на всех колёсах.

Система контроля давления в шинах TPMS работает, как в условиях движения транспорта, так и в условиях полного останова. Электронная схема датчика через определённые промежутки времени измеряет давление в шинах и температуру воздуха внутри колеса. Такого рода схемы призваны формировать данные:

  • относительно стабильной накачки колёс,
  • о малых потерях воздуха,
  • о быстрой утечке в колесе,
  • об утечке в условиях стоянки.

Также есть другой вариант контроллера — интегрированная система контроля давления в шинах автомобиля (IVTM).

Интегрированная система контроля давления в шинах

Принципиальная схема интегрированной системы контроля давления в шинах IVTM (Integrated Vehicle Tire Pressure Monitoring System) показана на картинке ниже. Обычно применяется на грузовом транспорте, а именно — на грузовиках, автобусах и т.п. Устройство помогает предотвратить разрыв шин, соответственно — возникновение аварийных ситуаций.

Специальный датчик, встроенный в колёсном модуле, проверяет давление в шинах и отправляет информацию по беспроводной сети на электронный блок управления (ЭБУ) грузовика или автобуса, включая прицепы. Блок ЭБУ вычисляет истинную величину и степень изменения параметров колёс.

Система контроля давления в шинах - схема устройства IVTM
Схема устройства IVTM на грузовом транспортном средстве: 1 – Блок электронного управления; 2 – датчик колёсный специальный; 5 – сигнальное устройство на приборной панели; 4 – цифровой дисплей информационный

Интегрированной системой контроля давления в шинах определяется, вызван ли дефект утечкой или обычными колебаниями от влияния температуры. Устройство IVTM помогает предотвратить разрушение автомобильных колёс, своевременно сообщая водителю грузовика или иного ТС об утечке воздуха до момента полного разрыва.

Функционируя в сочетании с телемеханикой «TrailerGUARD», к примеру, устройство IVTM способно информировать относительно состояния автомобильной резины:

  • через веб-портал компании,
  • отправкой SMS менеджеру автопарка,
  • сообщением диспетчеру по электронной почте.

Использование этой конфигурации на практике помогает также предотвратить разрывы шин в процессе накачивания.

На практике технического обслуживания автомобилей, однако, отмечаются ситуации неверного предупреждения относительно утечки воздуха в колёсах. Ложное предупреждение может появиться при наличии ситуаций:

  • изменение состояния дороги,
  • односторонняя нагрузка,
  • неравномерный износ покрышек одной оси,
  • неравномерный нагрев колёс одной стороны.

Такие ситуации могут проявляться по причинам неправильной погрузки транспорта, от влияния солнечного нагрева, от обледенения на дороге и т.д. Однако в целом преимущества применения рассмотренного системного контроля очевидны.

В качестве заключения на материал

Благодаря рассмотренным вариантам управления, достигается фактор постоянного поддержания автомобильной резины в рабочем состоянии. Преимущества очевидны, когда достигается снижение износа резины и, соответственно, расхода топлива. Недостатком же устройств видится повторная калибровка после замены колёс, поскольку эта функция не автоматизирована. При всех очевидных плюсах, контроль оптимальной накачки освобождает водителя от части трудностей бытия, но не освобождает от ответственности за регулярный мониторинг колёс. Об этом следует помнить.


При помощи информации: WABCO