Как работает контроль давления шин
Системы контроля за давлением в шинах — как они устроены
Польза от подобных систем очевидна. Пониженное давление даже в одном из колес ухудшает управляемость (фактор безопасности, ради чего все и затеяно), повышает расход топлива и, само собой, ускоряет износ протектора. Ранние системы умели предупреждать водителя о том, что с давлением что-то не так. Современные могут указать, в каком колесе снижено давление и насколько оно отличается от нормы.
Системы контроля давления обычно именуют аббревиатурами TPMS (англ. tire pressure monitoring system), RDKS или RDK (нем. Reifendruckkontrollsystem, смысл идентичный). У некоторых фирм есть собственные обозначения для таких систем.
В массовом производстве развиваются два направления. Первое обозначают как direct (прямое), второе — indirect (косвенное).
Устройство прямой системы
В системах с прямым измерением показания снимают комбинированные датчики, установленные на вентили всех колес (внутри или снаружи). Они фиксируют давление и передают данные по радиосвязи в управляющий блок. В Европе для колесных датчиков выделен частотный диапазон 433 МГц.
Это наиболее точный вариант TPMS, реагирующий на разницу в 0,1 бар и даже меньше. В серийном исполнении может отображать «онлайн» сведения обо всех четырех колесах одновременно, иногда еще и температуру, что, возможно, избыточно.
Недостатки «прямой» системы: она дороже, чем «косвенная», и немного усложняет шиномонтаж — особенно когда датчики стоят внутри колеса. Некоторые системы после перемены расположения колес (например, при перекидке колес спереди назад для равномерного износа шин) требуют заново прописать их в память управляющего блока. Иногда эту операцию можно произвести только у официального дилера. А сами датчики зависимы от индивидуальных элементов электропитания (срок службы батареек обычно 5–7 лет).
 1, 2, 7, 8 — датчики давления в шинах; 3 — световой индикатор давления в шинах; 4 — звуковой сигнализатор; 5 — панель приборов; 6 — монитор; 9 — блок управления контроля давления в шинах; 10 — диагностический интерфейс шин данных. |
Устройство косвенной системы
По сути, это программное расширение АБС в сочетании с базовыми «умениями» ESP/ESC и прочей бортовой электроникой. Задействованы штатные датчики вращения колеса. Электроника отслеживает изменения (у спущенного колеса частота вращения растет) и по ним диагностирует отклонения от нормативного давления.
Высокой точности этим способом не добиться, но ее и не требуется. Система сигнализирует о потере давления в одном из колес с индикацией его позиции. Либо в нескольких, но без подробных уточнений. Значимым отклонением считается 0,3 бар, опасным — 0,5 бар.
В некоторых ситуациях «косвенные» системы трактуют как снижение давления иные процессы: при буксовании на скользких покрытиях, неравномерном размещении груза, активном маневрировании, на крутых подъемах и спусках.
Проблема отчасти решается запрограммированной задержкой оповещения о спущенном колесе (обычно около минуты). Если за это время скорость вращения колеса придет в норму, оповещение отменяется.
Чтобы система не сигналила попусту, например при сильно изменившейся загрузке автомобиля, водитель может перезапустить систему, задав электронике новые «нормы» давления (адаптация). То же — при сезонной замене шин и работах с ходовой частью.
 1 — сигнал нагрузки/крутящего момента двигателя; 2 — блок управления двигателем; 3 — выключатель стоп-сигналов; 4, 5, 8, 10 — датчики частоты вращения колес; 6 — сигнал стояночного тормоза; 7 — блок управления ABS; 9 — клавиша индикатора давления в шинах; 11 — монитор; 12 — диагностический интерфейс шин данных; 13 — панель приборов; 14 — звуковой сигнализатор; 15 — световой индикатор давления в шинах; 16 — датчик поперечного и продольного ускорения; 17 — датчик ускорения вокруг вертикальной оси. |
Цена вопроса
«Прямые» устройства для самостоятельной установки (комплект из датчиков, управляющего блока, монитора, проводов) продают за 3500–5000 рублей. При заводском монтаже стоимость TPMS такого типа намного ниже, а «косвенные» системы отличаются от штатного варианта только программным обеспечением. То есть переход России на обязательное оснащение всех новых машин сильно по кошельку не ударит. Выгода, помимо умозрительного повышения безопасности: перед дальними поездками не надо бегать по периметру с манометром. Да и жизнь дороже.
Нештатные варианты
Многие фирмы выпускают «прямые» комплекты для самостоятельной установки — четыре датчика плюс компактный управляющий блок с монитором. Можно подобрать к любой модели. Некоторые системы умеют выводить данные на экран смартфона — через Bluetooth.
Существует забавный вариант, при котором об отклонении давления изменением цвета индикатора оповещает датчик-колпачок, установленный на ниппель снаружи. Понятно, что на ходу водитель увидеть его сигнал не сможет. Однако это удобнее, чем регулярно проверять давление вручную. Правда, надежность и точность измерения у таких безделушек часто хромают.
На полуспущенных: зачем нужен контроль давления в шинах и как он работает
Как давно вы проверяли давление в шинах? Скорее всего, никогда или когда-то очень давно. Классический подход – выставлять пресловутые 2,2 атмосферы раз в полгода на шиномонтаже и в лучшем случае определять «на глаз», не спустило ли колесо. Конечно, влияние на управляемость и безопасность при небольшом отклонении от нормы уловить сложно, а вот износ полуспущенных шин идет значительно быстрее, чем накачанных. Значит, измерять давление все-таки нужно? Еще как! И это проще, чем вы думаете.
Позже часть из этих технологий в области контроля давления перекочевала и на гражданские автомобили, но уже в электронном виде. Произошло это после изобретения системы ABS. Еще в конце 80-х годов дистанционный мониторинг давления в шинах применили на люксовых европейских автомобилях. В США первым автомобилем с TPMS (Tires Pressure Monitoring System) стал Chevrolet Corvette 1997 года, после чего технология пошла в массовое производство. Первые системы были довольно просты.
Спущенное колесо имеет меньший диаметр и в единицу времени проходит меньшее расстояние, чем накачанное. Штатные датчики антиблокировочной системы фиксировали это и в случае чего передавали информацию на блок управления ABS. Минус конструкции в том, что погрешность в данных составляет до 30%. К тому же эти цифры были не абсолютными, а лишь вычисленными на основе первоначальной калибровки каждого колеса. В случае использования шин других моделей или типоразмеров всю систему TPMS приходилось перепрограммировать, то есть задавать новые параметры для корректной работы «Блока/системы» TPMS.
Куда точнее конструкции, использующие абсолютные значения давления воздуха. Кстати, если бы не появление в XXI веке таких беспроводных цифровых протоколов передачи данных, как Bluetooth или Wi-Fi, – ведь цифровые данные по давлению надо как-то дистанционно передавать – то о TMPS в современном виде можно было и не мечтать.
Но это лишь одна часть решения вопроса. Вторая заключалась в разработке компактных датчиков давления и обеспечении их энергией. Изначально приборы встраивали в центральную выемку на внутренней поверхности диска и закрепляли скотчем. Позже появились системы, соединенные с вентилем или монтируемые вместо него, но их первоначальный вес достигал немалых 50 г.
По современным меркам много, поэтому началась борьба за уменьшение веса и габаритов датчиков, а также элементов их питания. На сегодняшний день масса устройств для каждого колеса не превышает 20 г, а в ближайшем будущем производители обещают дальнейшее ее снижение и расширение функционала.
Дело дошло до того, что, помимо штатных датчиков, установленных производителями автомобилей, на рынок вышли комплекты, которые можно установить на любой автомобиль. Стоимость их от 25 до 150 долларов. Как с внутренними датчиками, так и с внешними, которые накручиваются вместо защитного колпачка на ниппель. Любой из вариантов можно поставить в специализированных шинных сервисах или самостоятельно – при условии уверенности в своих знаниях.
Разница между штатным и нештатным устройством небольшая. В первом случае информация выводится на дисплей бортового компьютера автомобиля. Во втором ответное устройство подключается к прикуривателю или любому другому источнику питания.
Как правило, на выносной нештатный блок передаются не только данные по давлению, но и по температуре. Еще один вариант – передача данных на смартфон. Существуют комплекты, которые работают как с Android, так и с iOS. Чаще всего это – нештатные комплекты китайского производства, что, правда, далеко не всегда говорит об их низком качестве.
Основная проблема заключается лишь в том, что каждый из датчиков нужно «поженить» с приемным блоком и откалибровать в соответствии с используемым типоразмером шин и дисков. Дело в том, что у каждого производителя автомобилей стоит своя система контроля давления и протоколы зачастую разные. Также у датчика TPMS есть свой уникальный ID номер, который должен соотносится с «Блоком управления системой контроля давления в шинах». Поэтому их требуется адаптировать и программировать для правильной работы. Чаще всего это делается с помощью специального программатора, в который вшиты параметры используемых колес для самых популярных моделей автомобилей. Но их можно ввести и вручную.
Срок службы комплекта составляет 5-10 лет, батареи – несколько лет, в зависимости от условий эксплуатации. Датчики можно менять по отдельности, главное – чтобы они соотносились с приемным устройством. Однако чтобы система работала, за датчиками нужно следить и правильно их обслуживать. В частности, периодически заменять вентиль. Также возможны такие проблемы, как ускоренный разряд батареи, повреждения датчика при езде на полностью спущенном колесе, нарушение герметичности и многое другое. Устранять неисправности лучше в специализированных сервисах.
Казалось бы, зачем все это нужно? В ведущей американской компании по выпуску систем контроля давления Schrader привели цифры исследования Национальной администрации безопасности дорожного движения США (NHTSA) от 2012 года: до обязательного появления в автомобилях TPMS ежегодно недокачанные шины провоцировали порядка 250 тысяч ДТП. В них погибали порядка 660 человек и еще около 33 тысяч получали травмы. С появлением датчиков давления число аварий из-за нарушения давления в шинах уменьшилось до 8 500, а число погибших – до 120 в год.
Но в NHTSA приводят и другие данные. Из-за сниженного давления в шинах ежедневно перерасходуется порядка 16 тысяч тонн топлива. Все это бьет не только по экологии, но и по кошельку владельцев автомобилей. Причем куда больше, чем установка комплекта датчиков TPMS.
Датчик давления в шинах: как работает и зачем нужен
Датчики – технические устройства, преобразующие снимаемую информацию (давление) в электрический сигнал. Это конструкционно обособленная часть измерительной системы машины.
Зачем нужны датчики давления в шинах
Исследования, проведенные в Америке и Европе, показали, что многие автовладельцы не проверяют шины непосредственно перед эксплуатацией авто, что приводит к повышению опасности на дорогах. А 40% владельцев автомобилей интересуются этим не чаще раза в год.
Tyre pressure monitoring system – система контроля давления в шинах и предупреждения водителей. Она информирует о несоответствии показаний приборов с установленным значением датчиков. При несоответствии давления определенным показателям на пульте загорается звуковой и/или световой сигнал.
Следует отметить, что давление не соответствующее норме, приводит к повышенной опасности, увеличивает расход горючего и оказывает существенное влияние на степень и быстроту износа шин.
Как работает датчик давления в шинах
Принцип работы этих приборов одинаков для всех видов устройств. Рассмотрим, как данные о состоянии шин попадают на пульт управления:
Теперь разберемся, каким образом эти измерительные устройства рассчитывают давление. Как правило, датчик сравнивает угловое вращение отдельно взятых колес. По угловой скорости можно вычислить расстояния, которые колеса проходят за одно полное вращение. Не трудно определить, что при разном давлении изменяется и наружный диаметр колеса. Это изменение настолько мало, что не видно невооруженным глазом. А датчик фиксирует даже небольшую разницу. Именно это несоответствие и регистрирует система.
Датчик давления в шинах Mazda MX-5
Если датчики реагируют даже на небольшое изменение окружности колеса, то будет не лишним выяснить, по каким механическим причинам они могут изменяться, чтобы исключить неверное толкование сигналов системы:
Возможные неисправности и их признаки
Рассмотрим основные причины, когда система может подавать сигналы о недостаточном давлении:
Если после таких манипуляций система подает сигналы о разбалансировке давлений, то надо сбросить настройки и вернуться к базовой установке. Контрольный сигнал может гореть и после переустановки базовых настроек. Рассмотрим характерные случаи данных неисправностей:
Каковы ваши действия после сигнала о неудовлетворительном давлении? Прежде всего, надо руководствоваться тем, что система исправна и индикатор свидетельствует о реальных недостатках ходовой части автомобиля. Поэтому следует сразу понизить скорость, не используя резких торможений и стремительного вращения руля. Затем следует остановиться и произвести проверку целостности шин и измерить давление.
Датчик давления в шинах Toyota
Но не следует бездумно доверяться системе проверки давления. Так, если колеса равномерно теряют давление, система не будет подавать аварийный сигнал. Точно так же не сможет она среагировать на слишком быстрое падение давления. Такое случается при резком разрушении колеса. Это связано с особенностью определения и подсчета отклонений. Для их правильной диагностики машине требуется совершить небольшой пробег – только в этом случае программа выдает сигнал несоответствия.
Кроме того, базовую установку следует обновлять регулярно через каждые 10000 км пробега или один раз в год, чтобы исключить погрешности и ошибки системы.
Как установить и настроить датчик
Установка датчиков давления – новое веяние в тюнинге авто. В результате автомобиль получает полезную опцию, позволяющую максимально минимизировать риски опасных ситуаций. Кроме того, низкое давление способствует быстрому выведению из строя самой резины. Датчик давления поможет снизить аварийность и сохранить ресурс колесной резины.
Датчики давления, особенно если выбор пал на небольшие простейшие устройства, не требующие дополнительного оборудования, можно установить самостоятельно. Многие иномарки комплектуются ими в обязательном порядке. Но пока это явление не массовое. Установить их нетрудно, для этого следует разобраться в их разновидностях и способах функционирования.
Варианты датчиков, предлагаемые к продаже в отечественных автомагазинах
Мы рассмотрели разновидности устройств по способу крепления. Не лишним будет разобраться и с вариантами приборов, различающихся по способу определения давления. Все устройства можно разбить на несколько групп. Начнем с простейших:
Датчик давления в шинах Ford
Установка и настройка
Как отключить датчики давления в шинах
Механические и наружные устройства отключаются путем удаления приборчиков. Полностью отключить систему TPMS без удаления датчиков невозможно. Существуют несколько простых способов сделать её бесполезной:
Как проверить датчики давления в шинах
Проверку простейших устройств следует проводить простым сравниванием с эталонными показаниями манометра. В системе TPMS проверка проводится комплексно. Для этого на дисплее выбирается проверяемое колесо. Из него надо спустить воздух и снова накачать, контролируя на дисплее всю информацию. Та же процедура проводится и для трех оставшихся колес.
После завершения проверки можно изменить основные настройки системы на более удобные: выбрать тип сигнала тревоги, единицы измерения, минимальные и максимальные значения давления и пр.
Как сбросить датчик давления в шинах
Для этого необходимо проделать последовательно следующие шаги:
При этом происходит сброс текущих настроек и запуск новой калибровки. В подтверждении полного обновления программы обслуживания система должна подать звуковой сигнал и отключить индикацию.
Из-за повышения числа дорожно-транспортных происшествий, происходящих по нерадивости автомобилистов, принято решение с 2008г. оснащать все машины, произведенные в США датчиками давления. Европейские производители последовали примеру Америки, приняв аналогичное постановление в 2014 году. Теперь все авто, выпущенные позднее, снабжаются системой TPMS.
Надо помнить, что наличие данных датчиков не снимает с водителя ответственности за небезопасную езду. Чтобы полностью предотвратить аварийные ситуации, возникающие по причине недостаточного объема шин, следует периодически проверять давление стандартным механическим способом.