Системи контролю тиску в шинах

Олег Татарник

Інтерес до проблеми контролю тиску в шинах останнім часом значно зріс, і сталося це завдяки тому, що в США набирає чинності вимога Національної адміністрації з безпеки на транспорті (NHTSA) про обов'язкову наявність датчиків тиску на всіх нових автомобілях 2006 модельного року. Відтепер усі випускаються для США автомобілі повинні бути оснащені такими системами (очікується, що це підвищить вартість нових автомобілів лише на 50-70 доларів). А до 2008 року всі автомобілі Америки, чия маса менше 4535 кілограмів, повинні бути оснащені системами моніторингу тиску шин.

Нагадаємо, що ця вимога була сформульована NHTSA ще у вересні 2003 року, але пізніше воно кілька разів коригувалося. У результаті зупинилися на тому, щоб встановлювати автономний контроль тиску на кожному колесі і подавати тривожний сигнал у тому випадку, якщо воно виявиться на 25% нижче за норму. Однак не всі виробники шин згодні з таким рішенням і вимагають посилити ці норми. Приблизно з 2002 року компанії, що випускають додаткове обладнання до автомобілів, активно підключилися до розробок системи контролю тиску в шинах, яка з того часу отримала назву Tire Pressure Monitoring System і не менше впізнанну абревіатуру ТРМ (або TPMS).

Перші серйозні дослідження щодо експлуатації автомобілів та дорожніх ситуацій, пов'язаних з недостатнім або надлишковим тиском в шинах, американські фахівці проводили ще наприкінці 1990-х років. У результаті були опубліковано такі цифри, що відбиваються на бюджеті водія: падіння тиску в шині на 20% від норми скорочує термін її служ6и на 25-30% і збільшує витрата палива приблизно на 3%.

Але справжній скандал, після якого приступили до підготовки цього проекту, вибухнула в 2000 році після великих відгуків компанії Ford - тоді через різкого зниження тиску в шинах Firestone загинуло більше 270 чоловік і ще безліч отримали поранення різного ступеня тяжкості.

Пристрої, що дозволяють контролювати тиск у шинах, не є новиною у світі колісної техніки, однак до останнього часу вони не мали широкого розповсюдження і встановлювалися хіба що на вантажівки, пікапи і важкі позашляховики. Однак вищезазначене рішення NHTSA поширює дана вимога на всі моделі транспортних засобів, що, звичайно, підштовхне виробників усього світу на їх швидке впровадження.

Втім, зараз вже багато виробників автомобілів оснащують свої нові моделі подібними системами або пропонують їх установку за додаткову плату в як опція. Мова вже не йде про автомобілі представницького класу, де такі системи давно використовуються, або про таких дорогих позашляховиках, як VW Touareg, Porsche Cayenne або BMW X5, де встановлення систем контролю тиску в шинах нікого не дивує.

Сьогодні справа дійшла і до моделей середнього класу. Так, наприклад, і Toyota Corolla 2005 модельного року в комплектації XRS оснащена датчиками тиску в шинах, і у нового Renault Megane II система контролю тиску виводить інформацію на дисплей бортового комп'ютера. Навіть такі недорогі і компактні моделі, як Renault Modus, будуть оснащуватися системами контролю тиску в шинах за додаткову плату.

Деякі виробники оснащують свої нові моделі і більш досконалими системами. Так, наприклад, новий мінівен Honda Odyssey отримав шини MIchelin з системою Pax, яка дозволяє автомобілю після проколу проїхати ще близько 200 кілометрів. Пакет Pax включає в себе шину з гнучким підтримує ободом всередині, колесо і систему контролю тиску. У компанії Honda, правда, поки що не визначилися, чи будуть «неспускаемие» шини входити в стандарт обладнання, або пропонуватися як опція. Звичайно, рекорди швидкості на проколеному колесі ставити не можна, але проїхати десятки і навіть сотні кілометрів до сервісної станції - не проблема.

Схожі конструкції пропонують Goodyear, Bridgestone і інші великі виробники. Фахівці вважають, що до 2020 року покришки, яким не страшні проколи, будуть на всіх автомобілях, адже безпека управління при підвищених швидкостях пересування набуває особливого значення.

Однак потрібний тиск у шинах - це не лише добра керованість і безпеку, але ще й економія палива, а також збільшення терміну служби самих покришок. Причому оптимальний тиск не тільки дозволяє уникнути передчасного зносу шин, але і довше зберігає елементи підвіски у справному стані, Адже в конструкції будь-якого автомобіля закладені певні плями контакту шин з дорогою, здатність шини до деформації та інші параметри, на які впливає тиск. У свою чергу, всі ці параметри визначають, наскільки точно поведінка автомобіля буде відповідати спроектованому, а отже, від них залежать і все розрахункові характеристики - починаючи від надійності і зносостійкості вузлів і агрегатів і закінчуючи безпекою водія та пасажирів.

Особливо ефективним є застосування систем контролю тиску в шинах для важких позашляховиків, а також при експлуатації автомобілів в нестандартних умовах (при повному завантаженні, рух з дуже високою швидкістю і т. д.).

До речі, у травні 2005 року компанія Michelin, яка є найбільшим виробником шин, проводила в Росії акцію «Перевір тиск в шинах!», І виявилося, що тиск відповідає нормі менш ніж у 15% автомобілів, а більш ніж у половини автомобілів цей показник є небезпечним або особливо небезпечним. Для порівняння, у Європі тиск в шинах лише одного автомобіля з десяти є особливо небезпечним, а ще трьох з десяти - потенційно небезпечним. Так що неправильний тиск у шинах є однією з причин дорожніх пригод, а автомобілісти, на жаль, відносяться до цього недостатньо уважно.

Системи візуального контролю: від простого до складного

Найбільш простим і дешевим способом постійного контролю тиску в шинах є, наприклад, встановлення на колесі замість штатного ковпачка ніпеля спеціального контрольного пристрою. Такі вироби випускають багато компаній, існують і вітчизняні розробки. Так, наприклад, застосування ковпачків Easy Control від бельгійської компанії Environix дозволяє швидко дізнатися, не впало чи тиск у колесі: достатньо просто поглянути на колір ковпачка. Якщо він залишається зеленим - То тиск в нормі, стане жовтим - необхідна більш точна перевірка, а якщо почервоніє, то шини необхідно терміново підкачати. Такі ковпачки зазвичай продаються комплектами під різний штатний тиск у шинах. Якщо тиск передніх і задніх коліс повинно бути різним, то потрібні дві пари з різних комплектів. Нагадаємо, що у разі повного завантаження автомобіля задні колеса, як правило, варто підкачати, так що ковпачки контролю тиску в цьому випадку доведеться змінити.

Ці і більш складні системи контролю та моніторингу тиску продаються у нас зазвичай у фірмах, які займаються установкою сигналізацій, паркувальних радарів і інший автомобільної електроніки. В основу більшості таких систем покладено один і той же принцип - датчики, здатні відстежувати тиск у шинах, встановлюються усередині автомобільних коліс і за допомогою радіосигналу передають інформацію на приймальний пристрій водія. Приймальний пристрій може мати просту світлову або звукову індикацію, а більш досконалі системи можуть мати навіть дисплей для відображення цифрової інформації.

Однак, незважаючи на відносно короткий період розвитку, системи контролю тиску в шинах за минулі кілька років досить сильно еволюціонували. Наприклад, з'явилися датчики, здатні відслідковувати не тільки тиск всередині шини, але і температуру. Сьогодні такі системи виконують вже не просто функції контролю тиску в шипах, за і здійснюють постійний моніторинг цього та інших параметрів шин в режимі реального часу. При виникненні позаштатних ситуацій такі системи негайно інформують водія про серйозні зміни тиску або температури.

Збільшився середній термін служби батарей в датчиках, підвищилася точність відображення, покращилися настройки і спростилася експлуатація таких систем. Крім імпортних розробок, які пропонуються сьогодні на ринку, таких як ParkMaster, Precise Meters, Smartire та інших, сьогодні з'явилися вже і вітчизняні розробки.

Системи контролю від виробників шин

Окремо варто зупинитися на системах контролю та моніторингу тиску в шинах, які випускаються самими виробниками або їх дочірніми підрозділами.

Nokian Tyres представила систему RoadSnoop (hrtp:// www.roadsnoop.com), яка була анонсована ще в 2001-2002 роках, але вийшла на ринок тільки навесні 2003 року. Ця система відрізняється від вищезгаданих тим, що її легкі датчики (25 грамів) кріпляться металевими хомутами па колісні диски (з внутрішньої сторони, яка буде закрита беськамерной шиною) - це дозволяє легко міняти гуму і практично не впливає на балансування коліс. Кожен датчик містить не підлягає заміні елемент живлення (гарантована тривалість роботи - близько 150 тисяч кілометрів). Працює система при температурах від -40 до 125 градусів Цельсія. Діапазон вимірюваного тиску - від 100 до 450 kPa (1-4,5 атмосфери). Чутливість вимірюваного тиску: +/- 12 kРа (0,12 бар). З метою економії енергії система працює і передає дані тільки в русі (включається при швидкості близько 20 Км/год).

Невелике приймальний пристрій живиться від батарейок, важить всього 40 грамів і постійно знаходиться в режимі очікування. Після початку руху пристрій, ловить сигнал від якого-небудь датчика і переходить у робочий режим. Після втрати сигналу від всіх датчиків (після зупинки автомобіля) пристрій переходить в режим очікування. У інструкції рекомендується встановлювати його, наприклад, на сонцезахисний козирок.

Плануються також почати випуск варіанти пристрою, харчується від бортової мережі автомобіля, з потужнішою приймальною антеною. Додатковим його перевагою є те, що датчики встановлюються приховано, не привертають до себе уваги і не вимагають втручання при подальшому монтажі гуми (тобто змінювати пошкоджені шини можна буде в будь-якому шиномонтаж, не побоюючись пошкодження датчиків). З можливих проблем можна відзначити тільки необхідність попередження фахівців при заміні гуми - інакше датчики з необережності можуть пошкодити.

Pirelli пропонує свій погляд на контроль тиску в колесах. Ціла серія пристроїв вийшла на ринок під загальною назвою X-Pressure і являє собою датчики певного типу, що закріплюються на колісних дисках і в ковпачках вентилів. Датчики в режимі реального часу реагують на падіння тиску.

Існують чотири модифікації системи, що забезпечують передачу інформації різними способами:

X-Pressure Optic - кольоровий сигналізатор на ковпачку вентиля (білий - норма, червоний -- небезпека);

X-Pressure Acoustic - сигнал передається через встановлену на автомобілі електронyю систему управління;

X-Pressure AcousticBlue - сигнал передається через порт Bluetooth мобільного телефону;

x-Pressurc Monitor - сигнал подасться через встановлену на автомобілі систему InfoMobility.

Пристрій новинки легко розбивається на три складові: датчики тиску, керуючий модуль і панель індикаторів. Датчики закріплюються на поверхні колісних дисків у внутрішній порожнині шини за допомогою хомутів, довжина яких розрахована на диски діаметром 13-21 дюйм. Зрозуміло, після такої процедури потрібно балансування коліс, тому що маса датчика - 40 грамів (відзначимо, що зазвичай такі датчики мають меншу масу). Звичайно, датчик знаходиться на відносно невеликій відстані від осі обертання колеса, що робить його вплив на баланс незначним, але все-таки для мінімізації зусиль при балансуванні Pirelli рекомендує заздалегідь визначити саму легку зону колеса і поєднати її з становищем датчика при установці.

В випадку електронної системи управління кожен датчик має свій унікальний код, що дозволяє запобігти перехресне зчитування сигналів при знаходженні в безпосередній близькості декількох автомобілів, обладнаних подібними системами. Керуючий модуль обробляє отриману інформацію відповідно із закладеною в нього програмою і в разі потреби інформує власника за допомогою индикационного панелі (або подачею сигналу на мобільний телефон).

За винятком кольорового сигналізатора, яким оснащено перший з перерахованих систем, всі інші генерують світлові та звукові сигнали, що дозволяють визначити колесо, шина якого не в порядку. Причому характер сигналу залежить від того, наскільки сильно змінилося тиск в одній із шин.

Таким чином, X-Pressure дозволяє без особливих зусиль постійно контролювати тиск у шинах. Інтервал між зчитування показань з датчиків складає кілька секунд, а це означає, що несподіваний прокол цей пристрій знайде швидше, ніж навіть ви встигнете його відчути.

Pirelli обіцяє дуже тривалий термін служби батарей датчиків (не менше п'яти років при річному пробігу не більше 50 000 кілометрів), що, природно, значно менше, ніж термін служби шин (а для багатьох і самого автомобіля). До речі, можливо, саме через такого тривалого терміну автономної роботи датчики X-Pressure мають відносно велику масу.

Крім системи моніторингу тиску в шині X-Pressure, Pirelli пропонує також більш складну комплексну систему безпеки коліс SWS. Ця система у випадку проколу включається пристрій підкачки шин і дозволяє довше рухатися на проколеної шині, не побоюючись за безпеку. Система SWS працює і в тому випадку, якщо тиск зменшується природним шляхом, що дозволяє підтримувати його оптимальним протягом 9-12 місяців.

Система також монтується на обід колеса і реагує на прокол наступним чином: втрачене тиск відшкодовується за рахунок повітря, що міститься у вмонтованому в обід балоні (механізм підкачки активується датчиком, аналогічним що застосовується в системі X-Pressure). Предполагаегся, що даній системою будуть оснащуватися нові позашляховики, хоча можливо, що подібні системи з'являться і в роздрібному продажі.

Цікавою розробкою концерну Pirelli є система Cyber Wheel - колісні диски, оснащені контрольно-вимірювальними приладами. Cyber Wheel - це найскладніша система контролю за станом коліс, яка дозволяє в режимі реального часу через антену, встановлену під колісною аркою, реєструвати різні дані про стан коліс під час руху і передавати інформацію на системи динамічного контролю автомобіля.

І нарешті, новітньою розробкою Pirelli стала «шина з пам'яттю» Cyber Tyre - ця система за допомогою спеціального пристрою, встановленого під протектором, передає на бортовий комп'ютер автомобіля в режимі реального часу найбільш повну інформацію про стан коліс. Передача здійснюється за допомогою двох антен, один з яких вмонтовано в шину, а інша встановлена в колісної арці. Різні модифікації системи Cyber Tyre можуть виконувати функції фізичної пам'яті, за допомогою якої здійснюється контроль роботи шини за рахунок надходження такої інформації:

основні характеристики шини;

робоча температура і тиск;

час і відстань, яку може пройти Автомобіль після проколу;

тип дорожнього покриття;

вертикальна навантаження на шину;

розміри плями контакту.

Останні три параметри в поєднанні з можливістю вибрати тип встановлених шин можуть становити інтерес з точки зору оптимізації роботи бортових електронних систем, таких як ESP, ABS, а також всіх інших систем динамічного контролю автомобіля.

Замість висновку

Відзначимо, що описані системи контролю тиску в шинах є допоміжними і не звільняють водія від необхідності залишатися пильним і відповідально ставитися до автомобіля. Незважаючи на наявність в комплектації автомобіля бортовий системи контролю тиску в шинах або при встановленні подібних систем окремо, слід регулярно перевіряти тиск в колесах (у тому числі і в запасному) з тим, щоб переконатися, що поведінка автомобіля на дорозі залишиться оптимальним і ніяких неприємностей в дорозі не станеться. Адже в роботі будь-якої системи можуть відбуватися збої, викликані, наприклад, джерелами радіохвиль з аналогічними частотними параметрами або будь-якими іншими причинами.

Там, де система контролю тиску в шинах являетс?? штатним обладнанням, всі види її ремонту, а також заміна коліс, обладнаних датчиками контролю тиску, повинні здійснюватися тільки фахівцями на фірмових сервісних станціях.

Список літератури

Журнал Dіректор-Інфо № 31 08.05.