Система контроля давления в шинах для легкового автомобиля

Из нашей статьи вы узнаете, почему важно регулярно проверять давление в шинах, что такое датчик TPMS, входящий в систему контроля давления в шинах (TPMS – tyre pressure monitoring system).

Для чего нужны датчики давления в шинах?

Контролировать давление в шинах важно регулярно. Делать это нужно из трех соображений:

При больших расстояниях, единовременных пробегах и игнорировании регулярной необходимости давления в шинах, увы, автомобилисты СТО часто замечают проблему только на этапе критичной потери давления, когда налицо – серьёзные повреждения, и об обслуживающем сервисе, восстановительных работах говорить поздно.

Совсем другое дело, если контроль за давлением в шинах осуществляется регулярно посредством датчиков давления в шинах. На многие современные транспортные средства ставятся не один, а несколько датчиков, они образуют систему TPMS (система контроля давления в шинах) (TPMS – tyre pressure monitoring system).

Системы контроля давления являются на данный момент уже обязательными в ряде стран. В частности, ещё с 1 ноября 2014 года все новые легковые автомобили, продаваемые на территории Европейского Союза,  обладают системой TPMS. В России присутствие системы TPMS стало обязательным требованием при сертификации новых типов транспортных средств с 2016 года. С этого же года TPMS должно быть на всех транспортных средствах, которые ввозятся в Россию через Таможенный союз. Но транспортные средства, которые сертифицированные ранее или уже ввезенные ранее транспортные средства, могут быть без TPMS.

Что такое TPMS в машине на практике? Прежде всего, объединение датчиков контроля и приёмного модуля. А вот как работает система, на что она направлена, отличается от её типа. Об этом будет рассказано чуть ниже, а пока остановимся на вопросе, зачем вообще измерять давление, чем чреваты его неправильные параметры.

Опасность неправильного давления

Опасность неправильного давления — это следующие риски:

Именно давление воздуха в шине относят к одним из наиболее существенных факторов, влияющих на коэффициент сопротивления уводу.

На торможение, курсовую устойчивость особенно негативно влияет разница давления колес на одной оси.

Также важно помнить: давление воздуха — явление нестабильное, в известных пределах оно способно варьироваться при неодинаковых условиях эксплуатации транспортного средства. Что это значит на деле? Если есть проблемы с давлением в шинах (например, они неравномерно накачаны), то при движении по прямой транспортное средство способно будет ехать без неприятных сюрпризов, но, как только дорога станет петлять, начнутся проблемы. В этом случае «гуляющий» характер покрышки будет способен проявиться в полной мере. Контролировать радиус, угол поворота непросто будет даже на небольшой скорости, а на большой скорости при неравномерном давлении в шинах и обилии поворотов можно и вовсе потерять контроль за управлением. Именно такое сочетание факторов — нередкое условие, которое приводит к ДТП.

Существенно возрастает опасность эксплуатации транспортного средства с неправильным давлением в шинах в зимний период, когда приходят морозы. Это связано с законами физики. При охлаждении многие объекты склонны к уменьшению в объеме. У газов это свойство — одно из наиболее ярко выраженных. Чтобы быть уверенным за правильное давление в шинах в зимний период, в морозы давление нужно проверять не просто регулярно, а в “привязке” к изменениям температуры: в теории ценны измерения давления покрышки после того, как транспортное средство пробудет в морозных условиях не менее часа. Это давление (в теории) должно быть реальным, и именно его нужно сравнивать с рекомендациями производителя и на основании этих данных и (при необходимости) производить коррекцию. Но не все так просто: во время движения шины нагреваются, что искажает показатели, поэтому в большинстве рекомендаций во внимание — даже в холодное время года принято брать давление в шинах не на улице, а в условиях гаража, шиномонтажной мастерской. Но уже в момент подкачки нужно задуматься, какую разницу давлений имеет смысл компенсировать. И здесь компетентный шиномонтажник учтет и совместить  четыре фактора: рекомендации производителя, показания приборов, температуру в помещении, температуру, характерную для этого времени года.

На практике за собой “подтягивает” проблемы, как с давлением ниже, так и выше нормы. Изменение угла наклона, ухудшение устойчивости, повышение расхода топлива, как правило, связано с снижением давления.

А вот давление выше нормы — это прямой путь к тому, что колебания будут передаваться в салон, может ухудшиться качество сцепления с дорожным полотном (особенно опасно на скользкой дороге), может увеличиться тормозной путь.

Неравномерно при неправильном давлении будет стираться и шина. Эта проблема актуальна при превышении и при занижении давления. В первом случае наиболее уязвимой окажется центральная часть, во втором — плечевые части.

Виды сенсоров (датчики)

Для измерения давления в шинах используются специальные датчики, сенсоры. В зоне наиболее простых решений — контроль давления в шинах, но всё чаще приходится иметь дело с многофункциональными датчиками. Кроме давления шин под их контролем находится изменение  температуры (выше, когда рассматривалась езда авто в условиях морозов, уже было отмечено, почему это максимально важно), ускорения колеса.

Сенсоры можно разделить на несколько видов. При этом классификация осуществляется по разным критериям:

Наружные и внешние датчики

Наружные датчики крепятся, фиксируются на колесных ниппелях. Наиболее продвинутые  внешние датчики комплектуются центральным блоком с жидкокристаллическим дисплеем. Они позволяют увидеть как аварийный сигнал, так и точные цифровые значения давления во всех колесах. Но чаще всего, когда говорят о внешних датчиках,  имеются в виду конструктивно простые и доступные по стоимости колпачки с цветными индикаторами. Установка таких датчиков не требует сложных навыков. Провести её автомобилисты могут без обращения в автосервис. Пользоваться такими датчиками также просто (критичность ситуации определяется по цвету индикатора), но, увы, давление есть возможность проверить только во время стоянки транспортного средства. Ещё один негативный момент, связанный с датчиками-колпачками — их легко снять и украсть.

Далеко не самый надёжный вариант у внешних датчиков — и из-за их слабой износостойкости. Из-за расположения снаружи они вынуждены испытывать серьёзные аэробные, центробежные нагрузки. Последствие — поломка датчика при попадании камня.

Внутренние же датчики крепятся непосредственно к диску (внутри). Работы по установке таких сенсоров выполняются в условиях автомастерской. Автомобилисту, который не обладает знаниями и навыками автомеханика, шиномонтажника, самостоятельно с такой работой справиться не под силу. Главная сложность состоит в том, что перед установкой датчика нужно обязательно снять шины с дисков.

Механические и электронные датчики

Механические измерители конструктивно максимально простые. Фактически это манометры в виде колпачков. Они индицируют напор в колесах определенным цветом. Например:

К сожалению, чтобы выполнить проверку давления, авто нужно останавливать.

Показания таких устройств наиболее точные. Установка сенсоров производится внутрь бескамерных покрышек или снаружи колеса на золотник. Приборы оснащены малогабаритными батарейками. Связь с центральным блоком управления осуществляется по радиочастотному каналу.

Модуль управления и индикации размещают в салоне транспортного средства. Сигнализация о несоответствии показаний производится светом или звуком. Контроль можно осуществлять и при помощи смартфона. Для этого необходимо установить специальное ПО. Основное преимущество электросенсоров — это постоянное предоставление информации водителю.

Но важно понимать: в процессе эксплуатации электронных сенсоров следует своевременно менять батарейки. Несвоевременная замена батареек чревата искажениями, а затем и полной потерей контроля за давлением в шинах.

При движении на больших скоростях возможны ложные срабатывания из-за нагрева покрышек. После таких случаев потребуется произвести обнуление показаний прибора.

Типы контроля давления в шинах

Наиболее простой с точки зрения конструкции является система косвенного (непрямого) измерения давления.

Фактически она представляет собой программное расширение блока управления системы ABS (основана на работе датчиков скорости вращения колес системы ABS).

В основе принципа — измерение скорости вращения колёс, а точнее, каждого колеса.

Да, измеряется именно скорость вращения колеса, а не давление! А уже на основании его электронный блок определяет давление.

Недостатки

Проблему пытаются решать запрограммированной задержкой оповещения о спущенном колесе. Если  скорость вращения приходит в норму, оповещение об изменении давления в шине системой  отменяется. С точки зрения безопасности, особенно при езде по местности с неровным рельефом — решение весьма сомнительное.

Прямое измерение

Датчики о давлении непосредственно пересылаются на центральный контрольный модуль в автомобиле.

При падении давления ниже установленного срабатывает индикатор.

Комбинированные датчики монтируются, как правило, на вентили всех колес (внутри или снаружи) «онлайн» сведения обо всех четырех колесах одновременно, иногда еще и температуру, что, возможно, ­избыточно.

Недостатки прямого измерения:

Как активировать датчик TPMS?

Процедура активации датчиков TPMS побуждает их начать передавать данные о давлении в шине, а также других параметрах, которые измеряет конкретная система —  температура, состояние батареи датчика.

Датчики могут быть активированы разными способами:

1. Посредством приборной панели.

2. С помощью быстрой накачки или спуска шины (20 кПа в течение 10 секунд).

3. Путем поднесения магнита к ниппелю датчика. Срабатывание происходит при поднесении магнита к чувствительной области датчика.  В действии — сила Лоренца, зависящая от модулей скорости частицы и индукции магнитного поля.

Как привязать новые датчики?

Для некоторых транспортных средств существует специальная процедура привязки датчика к автомобилю с использованием специального прибора для активации датчиков давления в шинах. Иногда  вместо прибора можно использовать процедуру привязки изменением давления в шинах.

Привязка нового датчика осуществляется через специальный режим или вручную.

При привязке системы в автомобилях Форд это, например, делается так.

Компетенции, которые касаются TPMS

Как вы видите особенностей касающихся системы достаточно много. Опытный шиномонтажник должен понимать:

У SENSYS SENSYS Engineering — большой опыт работы в данном направлении.

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.

Первые системы контроля давления в шинах появились в ХХ веке у военных. Колеса всевозможных тягачей и БМП были подключены к общему пневматическому контуру автомобиля. Естественно, за давлением в нем следили механические манометры. В случае чего водитель мог, не отвлекаясь от боевой задачи, подкачать колесо дистанционно, на основании показаний приборов, открыв специальный вентиль.

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.

В российских условиях датчики давления – совершенно необходимая вещь. С учетом расстояний и больших единовременных пробегов водитель может заметить лишь критичную потерю давления в шинах. А это чаще всего приводит к их повреждению и невозможности дальнейшей эксплуатации. В нашей компании возможна установка датчиков давления практически на любой автомобиль. Лучше, чтобы он был укомплектован легкосплавным дисками, но у нас датчики устанавливают и на штампованные модели.

На данный момент мы работаем с датчиками ведущих мировых производителей: BH Sens (Huf), Pacific, Schrader и т. д., а также OEM-датчиками TPMS. Они несколько дороже «серых» аналогов, но экономия на «оригинале» может выйти потребителю «боком».

Дешевая батарея с низким ресурсом, сомнительного качества компоненты, отсутствие официальной поддержки и обновления ПО для новых автомобилей – это лишь незначительный перечень возможных проблем с дешевыми датчиками.

Изучаем «колпачковую» систему давления в шинах на примере FOBO Tire – трудно ли её монтировать без технических навыков и инструментов, удобно ли пользоваться, а также выясняем главное – не вредят ли датчики на ниппелях балансировке колес?

Разновидности систем TPMS

Системы контроля давления в шинах принято называть аббревиатурой TPMS (Tire Pressure Monitor System) и подразделяются они на работающие по косвенному и по прямому признаку. «Прямые» – измеряют непосредственно давление воздуха, а «косвенные» берут информацию с датчиков ABS – спущенное колесо имеет меньший радиус, нежели накачанное до нормы, и, соответственно, делает меньшее количество оборотов на одной и той же дистанции. Косвенными системами много лет, к примеру, увлекалась Toyota, но в последнее время она от них отказывается – многовато погрешностей и глюков. Хотя в целом за много лет конструкция подтвердила работоспособность и имеет право на существование.

Датчики FOBO Tire

Внутри каждого из четырех колпачков FOBO находится твердотельный датчик давления, плата с модулем Bluetooth и трехвольтовая литиевая батарейка-таблетка стандарта CR2032. Датчики может установить даже ребенок – достаточно просто открутить с ниппелей пластмассовые колпачки и прикрутить на их место FOBO. Можно выбрать комплект с серебристыми датчиками для легкосплавных дисков и дисков с колпаками или с черными – для голых штампованных колес.

Для смены батареи датчик элементарно разбирается – откручивается крышка-корпус, надежно уплотненная от влаги и пыли силиконовым колечком:

Срок работы батареек в колпачках заявлен до 2 лет, но это, как мы понимаем, достижимо только где-нибудь в Калифорнии – у нас же его сильно сократят морозные сезоны.

Думается, при анонсированном максимальном сроке работы на одном комплекте «таблеток» в пару лет система проработает в условиях российских холодов по меньшей мере год, а раз в год заменить комплект «таблеток» не будет обременительным финансово и физически. К слову, система постоянно проводит самотестирование, и вы сразу получите оповещение об отсутствии какого-либо из датчиков или слабом сигнале с него от севшей батареи.

Центральный модуль FOBO

Система FOBO Tire состоит из датчиков, центрального блока и вашего смартфона (Android или Apple) с FOBO-приложением на борту. Датчики общаются по Bluetooth с центральным модулем, а он, в свою очередь, по Bluetooth же – со смартфоном. Смартфон необходим для первой активации, настройки и запуска системы и впоследствии служит её дисплеем – на его экране можно посмотреть давление в каждом колесе, температуру и даже параметры «запаски» в багажнике – для этого, конечно, придется докупить пятый датчик и прикрутить к ней.

При этом, если вы забыли смартфон или вообще предпочитаете пользоваться «неумным» кнопочным телефоном (хотя в такое и сложновато поверить), можно обойтись и без него. Дело в том, что единожды настроенная система способна работать на одном только центральном блоке, без смартфона – он предупредит вас звуковым оповещением о том, что спущено одно или несколько колес, а светодиодная индикация покажет, какое именно.

Центральный блок удобно держать в бардачке или в кармане на спинке кресла, откуда можно услышать писк тревожного сигнала и достать его, чтобы выяснить, какая именно шина потеряла давление.

Спущены оба колеса с левой стороны

Базовый блок питается от двух обычных пальчиковых батареек, что не может не радовать – они недороги, можно выбрать дешевые солевые, мощные алкалиновые или особо долговечные литиевые.

Мобильное приложение

Мобильные приложения FOBO Tire имеются для Android и iOS – разумеется, бесплатные. Увы, пока система не подходит для тех, чьи гаджеты работают на Windows Phone.

Как выглядит работа приложения на экране? Именно благодаря датчикам мы обнаружили спущенное переднее левое колесо, причем визуально это совершенно не бросалось в глаза – особенно если уезжать в утренних сумерках и возвращаться вечером.

Пусть вас не смущает разница в давлении – когда вы подкачиваете колеса по стрелочному манометру (неважно, ножным насосом, портативным компрессором или на шиномонтаже), такое положение вещей – норма. Стрелочный прибор не позволяет ловить одну-две «десятки», как бы вы ни старались, и эта разница совершенно не влияет на езду. Если по какой-то странной прихоти вы захотите свести все колеса к одинаковым цифрам, то нужно будет сперва перекачать каждое на половину бара, а потом плавно стравливать цифровым манометром. Но, повторимся, занятие это совершенно бессмысленное.

Балансировка

Стало быть, для полной объективности и честности проведем несложный эксперимент: отбалансируем колесо «в нули»:

Дисбаланс – 10 грамм. Шиномонтажник прокомментировал это так:
«Передние колеса можно и перебалансировать после установки датчиков давления, хотя необязательно. Задние точно трогать не стоит»

Выводы

Система FOBO Tire – разумеется, далеко не единственная на рынке гаджетов для контроля давления в шинах. Но достоинства именно этой системы видятся в первую очередь в автономности центрального блока, который питается от батареек АА и не будет занимать собой гнездо прикуривателя, как у других систем TPMS, вынуждая вас использовать некрасивую и небезопасную «лапшу» разветвителей. А также в получении сигналов от датчиков не на загаженной индустриальными помехами частоте 433 мГц, как у многих других систем, а по экономичному и стабильному интерфейсу Bluetooth 4.0. Еще один фирменный плюс – если машиной пользуются несколько членов семьи, то установить приложение FOBO на свой смартфон и подключиться к системе могут все.