Система контроля давления в шинах

Система контроля давления в шинах ( TPMS ) - это электронная система, предназначенная для контроля давления воздуха внутри пневматических шин на различных типах транспортных средств. ^[1] Система TPMS сообщает водителю транспортного средства информацию о давлении в шинах в режиме реального времени с помощью датчика, пиктограммы или простой световой сигнализации низкого давления. TPMS можно разделить на два разных типа - прямой (dTPMS) и непрямой (iTPMS). TPMS предоставляются как OEM(заводского) уровня, а также послепродажное решение. Целью TPMS является предотвращение дорожно-транспортных происшествий, плохой экономии топлива и повышенного износа шин из-за недостаточно накачанных шин за счет раннего распознавания опасного состояния шин. Эта функциональность впервые появилась в автомобилях класса люкс в Европе в 1980-х годах, а массовое распространение на рынке последовало за принятием в США Закона о TREAD 2000 года после спора о шинах Firestone и Ford . Требования к технологии TPMS в новых автомобилях продолжали распространяться в 21 веке в России, ЕС, Японии, Южной Корее и многих других азиатских странах. По состоянию на ноябрь 2014 года укомплектовано 54% ​​легковых автомобилей. ^[2]

История [ править ]

Первоначальное принятие [ править ]

Из-за того, что давление в шинах влияет на безопасность и эффективность автомобиля, мониторинг давления в шинах (TPM) впервые был принят на европейском рынке в качестве дополнительной функции для легковых автомобилей класса люкс в 1980-х годах. Первым легковым автомобилем, принявшим TPM, стал Porsche 959 в 1986 году с колесной системой с полыми спицами, разработанной PSK. В 1996 году компания Renault использовала систему Michelin PAX ^[3] для Scenic, а в 1999 году компания PSA Peugeot Citroën решила использовать TPM в качестве стандартной функции на Peugeot 607 . В следующем году (2000) Renault выпустила Laguna II., первый в мире крупногабаритный легковой автомобиль среднего размера, оснащенный TPM в качестве стандартной функции. В Соединенных Штатах TPM был представлен General Motors в 1991 модельном году для Corvette в сочетании с шинами Goodyear Run-Flat . Система использует датчики в колесах и дисплей водителя, который может отображать давление в шинах на любом колесе, а также предупреждения как о высоком, так и о низком давлении. С тех пор он стал стандартом для Корветов.

Отзыв Firestone и юридические предписания [ править ]

Отзыв Firestone в конце 1990 - х годов (который связан с более чем 100 смертельных случаев от опрокидывании следующих шин протектора разделения), протолкнул Конгресс Соединенных Штатов законодательствовать в Закон протекторе . Закон обязывает использовать подходящую технологию TPMS во всех легковых автомобилях (до 10 000 фунтов), чтобы предупреждать водителей о событиях недостаточной инфляции. Этот закон распространяется на все легковые автомобили, проданные после 1 сентября 2007 года. Поэтапный ввод начался в октябре 2005 года с 20% и достиг 100% для моделей, произведенных после сентября 2007 года. В Соединенных Штатах с 2008 года и в Европейском союзе, как с 1 ноября 2012 г. все новые модели легковых автомобилей ( М1) выпущен должен быть оборудован TPMS. С 1 ноября 2014 года все новые легковые автомобили, продаваемые в Европейском Союзе, должны быть оснащены TPMS. Для транспортных средств N1 TPMS не является обязательной, но если TPMS установлена, она должна соответствовать правилам.

13 июля 2010 г. Министерство земли, транспорта и морских дел Южной Кореи объявило о незавершенном частичном пересмотре корейских стандартов безопасности транспортных средств (KMVSS), указав, что «TPMS будет устанавливаться на легковые автомобили и автомобили полной массой 3,5 тонны. или меньше, ... [вступает в силу] 1 января 2013 г. для новых моделей и 30 июня 2014 г. для существующих моделей ". ^[4] Ожидается, что Япония примет законодательство Европейского Союза примерно через год после его вступления в силу. Другие страны, которые сделают TPMS обязательными, включают Россию, Индонезию, Филиппины, Израиль, Малайзию и Турцию. После того, как был принят Закон TREAD, многие компании отреагировали на рыночные возможности, выпустив продукты TPMS, использующие колесные модули радиопередатчиков с батарейным питанием.

Спущенные шины [ править ]

Внедрение противоскользящих шин и аварийных запасных шин несколькими производителями шин и транспортных средств побудило сделать хотя бы некоторые базовые TPMS обязательными при использовании спущенных шин. Если шина спущена, водитель, скорее всего, не заметит, что шина спустилась, поэтому были введены так называемые «системы предупреждения спуска». Чаще всего это iTPMS первого поколения, основанные исключительно на радиусе качения, которые гарантируют, что шины со спущенным колесом не используются сверх установленных ограничений, обычно 80 км / ч (50 миль в час) и 80 км (50 миль) пробега. Рынок iTPMS также прогрессирует. Непрямая система TPMS способна обнаруживать недостаточное накачивание за счет комбинированного использования радиуса крена и анализа спектра, и, следовательно, мониторинг четырех колес стал возможным. Благодаря этому прорыву выполнение требований законодательства возможно также с помощью iTPMS.

Прямое против косвенного [ править ]

Косвенный TPMS [ править ]

Косвенные TPMS не используют датчики физического давления, а измеряют давление воздуха с помощью программных систем, которые путем оценки и объединения существующих сигналов датчиков, таких как скорость колес, акселерометры, данные трансмиссии и т. Д., Оценивают и контролируют давление в шинах без датчиков физического давления в колесах. . Системы iTPMS первого поколения основаны на том принципе, что недостаточно накачанные шины имеют немного меньший диаметр (и, следовательно, более высокую угловую скорость), чем правильно накачанные. Эти различия можно измерить с помощью датчиков скорости вращения колес систем ABS / ESC. ITPMS второго поколения также может обнаруживать одновременное недокачивание до всех четырех шин с помощью спектрального анализа отдельных колес, который может быть реализован в программном обеспечении с использованием передовых методов обработки сигналов.

iTPMS не может измерять или отображать абсолютные значения давления; они относительны по своей природе и должны быть сброшены водителем после проверки шин и правильной регулировки давления. Сброс обычно выполняется либо физической кнопкой, либо в меню бортового компьютера. iTPMS, по сравнению с dTPMS, более чувствительны к влиянию различных шин и внешним воздействиям, таким как дорожное покрытие, скорость или стиль вождения. Процедура сброса, ^[5]с последующим этапом автоматического обучения, обычно продолжающимся от 20 до 60 минут вождения, во время которого iTPMS изучает и сохраняет эталонные параметры, прежде чем он станет полностью активным, отменяет многие, но не все из них. Поскольку iTPMS не требует дополнительного оборудования, запасных частей, электронных / токсичных отходов или обслуживания (помимо обычного сброса), они считаются простыми в обращении и удобными для клиентов. ^[6]

Поскольку заводская установка TPMS стала обязательной в ноябре 2014 года для всех новых легковых автомобилей в ЕС, различные системы iTPMS были одобрены в соответствии с Регламентом ООН R64. Примерами являются большинство моделей группы VW, а также многочисленные модели Honda, Volvo, Opel, Ford, Mazda, PSA, FIAT и Renault. iTPMS быстро завоевывает долю рынка в ЕС и, как ожидается, в ближайшем будущем станет доминирующей технологией TPMS.

Некоторые считают iTPMS менее точными из-за их характера - с учетом того, что простые колебания температуры окружающей среды могут привести к колебаниям давления той же величины, что и допустимые пороги обнаружения, - но многие производители транспортных средств и клиенты ценят простоту использования. ^{[ необходима цитата ]}

Direct TPMS [ править ]

Direct TPMS напрямую измеряет давление в шинах с помощью аппаратных датчиков. В каждом колесе, чаще всего на внутренней стороне клапана, есть датчик давления с питанием от батареи, который передает информацию о давлении в центральный блок управления, который передает ее на бортовой компьютер транспортного средства. Некоторые устройства также измеряют и предупреждают температуру шины. Эти системы могут определять недостаточную накачку для каждой отдельной шины. Хотя системы различаются по параметрам передачи, многие продукты TPMS (как OEM, так и вторичный рынок) могут отображать в реальном времени индивидуальное давление в шинах, независимо от того, движется ли автомобиль или припаркован. Есть много разных решений, но все они связаны с проблемами воздействия агрессивной среды. Большинство из них питаются от батареек, что ограничивает срок их службы. Некоторые датчики используют беспроводную систему питания.аналогично тому, что используется при считывании меток RFID, что решает проблему ограниченного срока службы батареи. Это также увеличивает частоту передачи данных до 40 Гц и снижает вес датчика, что может быть важно в приложениях для автоспорта. Если датчики установлены на внешней стороне колеса, как некоторые системы вторичного рынка, они подвержены механическим повреждениям, агрессивным жидкостям, а также краже. Когда они установлены на внутренней стороне обода, они больше не являются легкодоступными для замены батареи, и радиочастотная связь должна преодолевать ослабляющие эффекты шины, которые увеличивают потребность в энергии.

Датчик TPMS прямого действия состоит из следующих основных функций, для которых требуется всего несколько внешних компонентов - например, аккумулятор, корпус, печатная плата - для установки модуля датчика на шток клапана внутри шины:

• датчик давления;
• аналого-цифровой преобразователь;
• микроконтроллер;
• системный контроллер;
• осциллятор;
• радиочастотный передатчик;
• низкочастотный приемник, и
• регулятор напряжения (управление батареями).

Большинство первоначально установленных dTPMS имеют датчик, установленный на внутренней стороне обода, и батареи не подлежат замене. Разряженный аккумулятор означает, что шину необходимо снять, чтобы заменить ее, поэтому желательно длительное время автономной работы. Для экономии энергии и продления срока службы батареи многие датчики dTPMS не передают информацию при парковке (что исключает мониторинг запасного колеса) или используют более дорогостоящую двустороннюю связь, которая позволяет активировать датчик. Для правильной работы OEM автоматических устройств dTPMS они должны распознавать положения датчиков и игнорировать сигналы от других транспортных средств.

Послепродажные устройства dTPMS не только передают данные во время движения или стоянки транспортных средств, но также предоставляют пользователям некоторые расширенные возможности мониторинга, включая регистрацию данных, возможности удаленного мониторинга и многое другое. Они доступны для всех типов транспортных средств, от мотоциклов до тяжелой техники, и могут контролировать до 64 шин одновременно, что важно для грузовых автомобилей. Многие вторичные устройства dTPMS не требуют специальных инструментов для программирования или сброса, что значительно упрощает их использование.

Проблемы с обслуживанием [ править ]

Коррозия штока клапана [ править ]

Датчики TPMS первого поколения, встроенные в шток клапана, пострадали от коррозии. ^{[7] [8]} Металлические колпачки клапанов могут прилипнуть к штоку клапана из-за гальванической коррозии разнородных металлов, а попытки его снять могут привести к поломке штока и разрушению датчика. Аналогичная судьба может постичь неоригинальный латунный сердечник клапана внутри штока, который, возможно, был установлен неосторожным техником, заменив оригинальные специализированные сердечники с никелевым покрытием. (Их можно отличить по желтоватому цвету латуни.) Заклинивание клапана может усложнить устранение утечки в шине и, возможно, потребовать замены всего датчика.

Совместимость с герметиком для шин [ править ]

Существуют разногласия относительно совместимости герметиков для вторичного рынка шин с dTPMS, в которых используются датчики, установленные внутри шины. Некоторые производители герметиков утверждают, что их продукты действительно совместимы, ^[9] но другие предупреждали, что «герметик может контактировать с датчиком таким образом, что ВРЕМЕННО выводит его из строя до тех пор, пока он не будет должным образом очищен, проверен и повторно установлен. профессионал по уходу за шинами ". ^{[10] О} подобных сомнениях сообщают и другие. ^{[11] [12]} Использование таких герметиков может привести к аннулированию гарантии на датчик TPMS. ^[9]

Преимущества TPMS [ править ]

Динамическое поведение пневматической шины тесно связано с ее внутренним давлением. Ключевые факторы, такие как тормозной путь и поперечная устойчивость, требуют регулировки и поддержания давления в шинах в соответствии с указаниями производителя транспортного средства. Сильное недокачивание может даже привести к термической и механической перегрузке, вызванной перегревом и последующим внезапным разрушением самой шины. Кроме того, недостаточная накачка сильно влияет на топливную экономичность и износ шин. Шины не только пропускают воздух в случае прокола, они также пропускают воздух естественным путем, и в течение года даже типичная новая, правильно смонтированная шина может потерять от 20 до 60 кПа (от 3 до 9 фунтов на квадратный дюйм ), примерно 10% или даже больше. начальное давление.

Существенные преимущества TPMS резюмируются следующим образом:

• Экономия топлива: согласно GITI, на каждые 10% недокачивания каждой шины на транспортном средстве происходит снижение экономии топлива на 1%. Только в Соединенных Штатах, по оценкам Министерства транспорта, из-за накачанных шин ежегодно тратится 2 миллиарда галлонов США (7 600 000 м ³ ) топлива.
• Увеличенный срок службы шин: Недокачанные шины являются причиной номер один выхода из строя шины и способствуют разрушению шины, накоплению тепла, разделению слоев и поломкам боковины / каркаса. Кроме того, разница в давлении в 10 фунтов на квадратный дюйм (69 кПа; 0,69 бар) на комплект сдвоенных колес буквально тянет шину с более низким давлением на 2,5 метра на километр (13 футов на милю). Более того, даже кратковременная эксплуатация шины при недостаточном давлении приводит к разрушению каркаса и предотвращению возможности восстановления протектора. Важно отметить, что не все внезапные поломки шин вызваны недостаточным накачиванием. Повреждения конструкции, вызванные, например, ударами об острые бордюры или выбоины, также могут привести к внезапным выходам из строя шин, даже через определенное время после аварии. Они не могут быть заранее обнаружены никакими TPMS.
• Повышенная безопасность: недостаточно накачанные шины приводят к отслоению протектора и выходу из строя шины, что приводит к 40 000 несчастных случаев, 33 000 травм и более 650 смертельным случаям в год. Кроме того, правильно накачанные шины повышают устойчивость, управляемость и эффективность торможения, а также повышают безопасность водителя, транспортного средства, грузов и других людей на дороге.
• Экологическая эффективность: недостаточно накачанные шины, по оценке Министерства транспорта США, ежегодно только в Соединенных Штатах выбрасывают в атмосферу более 26 миллиардов килограммов (57,5 миллиардов фунтов) ненужных загрязняющих веществ, содержащих угарный газ.

Дополнительная статистика включает:

По оценкам французской организации по безопасности дорожного движения Sécurité Routière, 9% всех дорожно-транспортных происшествий со смертельным исходом связаны с недостаточным накачиванием шин, а немецкая организация DEKRA , занимающаяся вопросами безопасности продукции, оценивает, что 41% несчастных случаев с физическими травмами связаны с проблемы с шинами. ^{[ необходима цитата ]}

Европейский Союз сообщает, что средняя недостаточная инфляция в 40 кПа приводит к увеличению расхода топлива на 2% и сокращению срока службы шин на 25%. Европейский Союз пришел к выводу, что недостаточный накачивание шин сегодня является причиной более 20 миллионов литров излишне сгоревшего топлива, выброса более 2 миллионов тонн CO ₂ в атмосферу и преждевременного выбрасывания 200 миллионов шин во всем мире. ^{[ необходима цитата ]}

В 2018 году на домашней странице Рабочей группы ЕЭК ООН по тормозам и ходовой части (GRRF) было опубликовано полевое исследование TPMS и давления в шинах. ^[13] Он охватывал 1470 случайно выбранных транспортных средств в трех странах ЕС с dTPMS, iTPMS и без TPMS. Основные выводы заключаются в том, что установка TPMS надежно предотвращает серьезную и опасную недостаточную инфляцию и, следовательно, дает желаемый эффект для безопасности движения, расхода топлива и выбросов. Исследование также показало, что нет разницы в эффективности между dTPMS и iTPMS и что функция сброса TPMS не представляет риска для безопасности.

Проблемы конфиденциальности с прямым TPMS [ править ]

Поскольку каждая шина передает уникальный идентификатор, транспортные средства можно легко отслеживать с помощью существующих датчиков вдоль проезжей части. ^[14] Эта проблема может быть решена путем шифрования радиосвязи с датчиков, но такие положения о конфиденциальности не были предусмотрены НАБДД.

Тяжелые автомобили [ править ]

США Национальная администрация безопасности дорожного движения правил ^[15] применяются только к транспортным средствам при 10000 фунтов. Для транспортных средств большой грузоподъемности (классы 7 и 8, полная масса транспортного средства более 26 000 фунтов) большинство вышеупомянутых систем не работают должным образом, что требует разработки других систем.

Министерство транспорта США заказало несколько исследований для поиска систем, работающих на рынке тяжелых грузовиков, с указанием некоторых целей, которые были необходимы на этом рынке. ^{[16] [17]}

SAE пытался распространять передовой опыт , так как правовые нормы для тяжелых транспортных средств отставали. ^[18]

Одна из проблем - отсутствие стандартизации. Шины часто закупаются оптом и перемещаются между тракторами с течением времени, поэтому данная система TPMS может работать только с совместимыми датчиками в шинах, что создает логистические проблемы. Радиочастотные системы для этих устройств также должны работать в гораздо более длинных диапазонах, что может потребовать установки ретрансляционных систем на трактор или прицеп. Ожидается, что срок службы батарей в этих системах должен составлять от пяти до семи лет, поскольку стоимость разрушения шины может быть намного дороже. Требования Министерства транспорта США к максимальной загрузке вынуждают производителей прицепов распределять грузы по нескольким осям, в результате чего появляются прицепы с обычно 8–12 шинами, а на специальных самосвалах - до 96 шин.

Срок службы каркасов шин может составлять десять и более лет при многократном восстановлении протектора. Это привело к появлению специализированной отрасли, которая сосредоточена исключительно на вопросах, связанных с автотранспортной отраслью.

Первоначально утверждалось, что системы централизованного наддува устраняют необходимость в системах контроля давления. Некоторые основные системы наддува: Meritor PSI, Hendrickson International, Stemco AERIS и Vagia (используются в основном в Южной Америке). Они не дали полного решения, поскольку не решают всех проблем (например, отсутствие поддержки управляемой оси), и они приносят новые проблемы с обслуживанием вращающихся муфт в крышках ступиц. Системы накачивания могут иногда сокращать срок службы шин, скрывая медленные утечки, вызванные встроенными объектами, которые водители в противном случае удалили бы после осмотра проблемной шины.

Чтобы датчик давления в шинах был полностью эффективным, он должен иметь несколько возможностей, позволяющих различным группам обслуживающего персонала использовать их.

Во-первых, каждый водитель должен провести предрейсовый осмотр, поэтому желательно, чтобы датчик давления в шинах имел индикатор, который можно считывать без инструментов.

Во-вторых, он обычно должен иметь возможность каким-либо образом покрывать сдвоенные комплекты шин. Также полезно, если точки наполнения могут быть централизованы, чтобы можно было легко надувать, не доходя до небольших отверстий для рук в ободах.

В-третьих, у него должна быть система беспроводной связи с соответствующим радиусом действия и временем автономной работы. Важно, чтобы датчики регулярно сообщали о состоянии «Я жив», поскольку мертвый датчик может быть хуже, чем отсутствие датчика вообще.

В-четвертых, эти системы должны иметь возможность адаптироваться к замене шин и прицепов с минимальным вмешательством оператора. Важно использовать систему с большей дальностью действия, поскольку повторитель увеличивает стоимость.

Этим требованиям могут соответствовать системы с внешними датчиками давления, которые подключаются к штоку клапана на каждой шине. При замене шин датчик перемещается на новую шину.

Хотя эти системы могут предупреждать водителя об опасной ситуации прорыва, они могут не помочь автопаркам справиться с медленно протекающими шинами, если только водитель не сообщит об этом обслуживающему персоналу автопарка, пока не стало слишком поздно. Это привело к появлению в последние годы решений по мониторингу, которые отслеживают состояние шин и отправляют предупреждения обслуживающему персоналу автопарка. Это позволяет им планировать техническое обслуживание медленно протекающей шины в порядке исключения, вместо того, чтобы проверять каждую шину вручную. Многие автопарки сегодня признают, что проверка давления в шинах является серьезной проблемой при исполнении служебных обязанностей. У большинства из них действуют правила, требующие регулярной проверки каждой шины, однако эта практика не очень эффективна из-за огромного масштаба проблемы и того факта, что трудно получить полную запись о всех проверках шин.

Сегодня лучшие системы используют автоматизированный сбор данных. Некоторые из них используют считыватели ворот, которые автоматизируют сбор данных о шинах в базе данных или на веб-портале, что позволяет операторам технического обслуживания сразу видеть данные для всего парка. Для дальнемагистральных автопарков, которые могут не видеть свои автомобили в течение длительных периодов времени, централизованная система считывания может не работать, но появляются новые системы, которые объединяют данные датчиков давления в шинах обратно в систему отслеживания активов, чтобы можно было получать оповещения. быть отправленным обратно в главный офис при возникновении проблемы. Для небольших автопарков существуют портативные устройства, которые позволяют человеку, проверяющему шины, просто ходить по транспортным средствам и собирать данные для загрузки в центральную базу данных, что позволяет выполнять контроль и отслеживать тенденции без ошибок.

Некоторые производители автомобилей попытались расширить сферу своей деятельности на рынки тяжелых грузовиков, некоторые производители сосредоточились исключительно на этом рынке.

Иконки [ править ]

См. Также [ править ]

• Центральная система подкачки шин
• Давление холодной инфляции
• Nira Dynamics AB
• Манометр в шинах

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• СМИ, связанные с системами контроля давления в шинах, на Викискладе?