Датчик давления в шинах¶

Датчик давления в шинах (TPMS — Tire Pressure Monitoring System) — устройство для непрерывного или периодического измерения давления и температуры воздуха внутри автомобильных шин с передачей данных водителю. Система предупреждает о критическом падении давления, что снижает риск разрыва покрышки, ухудшения управляемости и повышенного расхода топлива. В Российской Федерации и Евросоюзе установка TPMS на новые легковые автомобили обязательна: в ЕС — с 2014 года, в США — с 2007 года (для автомобилей модельного ряда 2008 года и новее).

¶Принцип работы

Датчик TPMS измеряет абсолютное давление внутри камеры (или непосредственно в полости шины при бескамерной конструкции) и передаёт показания блоку управления автомобилем. Система сравнивает измеренное давление с заданным эталонным значением (как правило, это рекомендованное давление для конкретной модели и размера шин, нанесённое на стойку двери или в руководство по эксплуатации). При отклонении более чем на 20–25 % вниз или при резком падении на 20 кПа (около 0,2 бар) за короткий промежуток времени на приборной панели загорается предупреждающий индикатор — обычно в виде силуэта шины с восклицательным знаком.

Дополнительно к давлению датчики измеряют температуру воздуха в шине. Это необходимо по двум причинам: во-первых, давление газа зависит от температуры (закон Гей-Люссака), и блок управления должен учитывать это при оценке показаний; во-вторых, аномальный рост температуры колеса может сигнализировать о торможении с заклинившим суппортом или подгорании тормозной колодки.

¶Виды TPMS

Существует два основных типа систем мониторинга давления в шинах.

¶Косвенные (间接ые) системы

Косвенная TPMS не использует отдельных датчиков давления. Вместо этого блок управления анализирует показания датчиков вращения колёс (ABS/ESP). Принцип основан на физике: колесо с пониженным давлением имеет меньший эффективный радиус качения, поэтому вращается с большей угловой скоростью при равной линейной скорости автомобиля. Система сравнивает частоты вращения всех четырёх колёс и при существенном расхождении выводит предупреждение.

Преимущества косвенной системы — низкая стоимость и отсутствие необходимости в обслуживании датчиков. Недостатки существенны: система не измеряет абсолютное давление, а лишь обнаруживает относительное отклонение; она не работает при равномерном снижении давления во всех колёсах одновременно; точность падает на неровной дороге и при сильном боковом ветре; после перекачки шин систему необходимо «научить» заново (обычно это делается через меню бортового компьютера или специальный сканер).

¶Прямые (активные) системы

Прямая TPMS использует автономные датчики, установленные внутри колеса. Каждый датчик содержит:

• пьезорезистивный или MEMS-сенсор давления;
• термодатчик;
• микроконтроллер;
• радиопередатчик, работающий на частоте 315 или 433 МГц;
• элемент питания — как правило, литиевая батарея CR1632 или аналогичная, рассчитанная на 5–10 лет работы.

Датчик крепится к ободу колеса двумя основными способами: интегрируется в конструкцию вентиля (вентильный датчик) либо устанавливается на обод в виде отдельного модуля (бесконтактный/накладной датчик). Вентильный вариант получил наибольшее распространение из-за компактности и надёжности.

Датчики передают данные в формате радиотелеметрического сигнала. Обычно передача происходит периодически — раз в 30–60 секунд при движении и реже (раз в несколько минут) в состоянии покоя для экономии батареи. При резком падении давления датчик немедленно инициирует внеочередную передачу тревожного пакета данных. Приёмник TPMS, встроенный в электронный блок управления автомобилем, декодирует сигнал, сопоставляет его с идентификатором конкретного колеса (каждый датчик имеет уникальный ID, записанный в память блока управления) и выводит информацию на приборную панель.

¶Установка и обслуживание

При замене шин или колёсных дисков датчики TPMS, как правило, сохраняются — их переносят на новый диск. Однако при установке новых датчиков их необходимо «прописать» в блоке управления: процедура выполняется диагностическим сканером (например, через протокол OBD-II) или через встроенное меню бортовой системы. Некоторые современные системы используют технологию «обучаемых» датчиков, которые автоматически регистрируются в блоке управления при движении.

Батарея датчика не заменяема в полевых условиях: при её разрядке меняется весь датчик. Средний срок службы — 5–7 лет, что совпадает с периодом, когда шины обычно подлежат замене.

¶Регулирование

В России TPMS не входит в перечень обязательного оборудования, однако её наличие учитывается при оценке безопасности транспортного средства. В США стандарт FMVSS № 138 обязывает производителей оснащать все новые легковые автомобили системой прямого мониторинга давления. Европейский стандарт UN ECE R64 предъявляет аналогичные требования, но допускает применение как прямых, так и косвенных систем.

Источники:

• Руководства по эксплуатации автомобилей ВАЗ, «АвтоВАЗ»
• UN Regulation No. 64 — Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to the installation of devices of indirect monitoring systems of tyre pressure
• Federal Motor Vehicle Safety Standard № 138 (NHTSA, США)
• ГОСТ Р 55533-2013 «Колёса и шины легковых автомобилей. Требования безопасности»