Системы контроля давления в шинах транспортных средств

Введение

Электронная система в транспортных средствах

Система контроля давления в шинах (TPMS) контролирует давление воздуха внутри пневматических шин транспортных средств. Система TPMS сообщает водителю информацию о давлении в шинах в режиме реального времени, используя датчик, пиктограмму или простую индикацию низкого давления. TPMS делятся на два типа: прямой (dTPMS) и косвенный (iTPMS). Системы TPMS устанавливаются либо на этапе производства транспортного средства, либо после начала его эксплуатации. Цель TPMS – предотвращение дорожно-транспортных происшествий, снижение экономичности топлива и повышенный износ шин, вызванные недостаточным давлением в шинах, за счет своевременного выявления опасного состояния шин. Данная функция впервые появилась в автомобилях класса люкс в Европе в 1980-х годах, а широкое распространение последовало после принятия в США Закона TREAD в 2000 году, вызванного скандалом с шинами Firestone и Ford. Требования к использованию технологии TPMS в новых автомобилях продолжают расширяться в XXI веке в России, ЕС, Японии, Южной Корее и многих других странах Азии. С ноября 2014 года TPMS является обязательной для новых транспортных средств в Европейском Союзе; по результатам опроса, проведенного в период с ноября 2016 года по август 2017 года, было установлено, что 54% легковых автомобилей в Швеции, Германии и Испании не оснащены TPMS, и эта цифра, вероятно, занижена. Также доступны системы dTPMS на основе колпачков вентилей, требующие смартфон и приложение или портативный дисплей, для велосипедов, автомобилей и прицепов.

Первоначальное принятие

В связи с влиянием давления в шинах на безопасность и эффективность транспортных средств, мониторинг давления в шинах (TPM) был внедрён на европейском рынке как опциональная функция для автомобилей класса люкс в 1980-х годах. Первым пассажирским автомобилем, оснащённым TPM, стал Porsche 959 в 1986 году, использовавший систему колёс с полыми спицами, разработанную PSK. В 1996 году Renault использовала систему Michelin PAX для Scenic, а в 1999 году PSA Peugeot Citroën приняла решение внедрить TPM в качестве стандартной функции на Peugeot 607. В следующем году (2000) Renault представила Laguna II, первый в мире среднеразмерный автомобиль, выпускаемый большими тиражами, оснащённый TPM в стандартной комплектации. В Соединенных Штатах TPM был представлен компанией General Motors в 1991 модельном году для Corvette в сочетании с шинами Goodyear run flat. Система использует датчики в колёсах и дисплей для водителя, который может отображать давление в шинах на любом колесе, а также предупреждения о слишком высоком или слишком низком давлении. С тех пор эта система является стандартной для Corvette.

Отзыв Firestone и юридические мандаты

Отзыв шин Firestone в конце 1990-х годов (который был связан с более чем 100 смертельными случаями, вызванными опрокидыванием транспортных средств после отделения протектора), побудил Конгресс США принять Закон TREAD. Закон предписывает использование подходящей технологии TPMS во всех легковых автомобилях (массой менее ), чтобы предупреждать водителей о снижении давления в шинах. Этот закон распространяется на все легковые автомобили, проданные после 1 сентября 2007 года. Поэтапное внедрение началось в октябре 2005 года с 20% и достигло 100% для моделей, произведенных после сентября 2007 года. В Соединенных Штатах, начиная с 2008 года, и в Европейском Союзе, начиная с 1 ноября 2012 года, все новые модели легковых автомобилей (M1) должны быть оснащены системой TPMS. С 1 ноября 2014 года все новые легковые автомобили, продаваемые в Европейском Союзе, должны быть оснащены системой TPMS. Для транспортных средств категории N1 система TPMS не является обязательной, но если она установлена, она должна соответствовать требованиям регламента. 13 июля 2010 года Министерство земли, транспорта и морских дел Южной Кореи объявило о предстоящем частичном пересмотре Корейских стандартов безопасности автомобилей (KMVSS), в котором указано, что "TPMS должна устанавливаться на пассажирские автомобили и транспортные средства с полной массой 3,5 тонны или менее, [начиная] с 1 января 2013 года для новых моделей и с 30 июня 2014 года для существующих моделей". Ожидается, что Япония примет законодательство Европейского Союза примерно через год после его внедрения в Европейском Союзе. К странам, сделавшим TPMS обязательной, также относятся Россия, Индонезия, Филиппины, Израиль, Малайзия и Турция. После принятия Закона TREAD многие компании отреагировали на рыночные возможности, выпустив продукты TPMS с использованием колесных модулей радиопередатчиков, работающих от батарей.

Шины с плоским покрытием

Внедрение шин Run Flat и аварийных запасных колес несколькими производителями шин и автомобилей стало стимулом для введения обязательной, по крайней мере, базовой системы контроля давления в шинах (TPMS) при использовании шин Run Flat. С шинами Run Flat водитель, скорее всего, не заметит спущенного колеса, поэтому были разработаны так называемые "системы предупреждения о спуске шины". Чаще всего это системы iTPMS первого поколения, основанные исключительно на измерении радиуса качения, которые обеспечивают, чтобы шины Run Flat не использовались за пределами своих ограничений, обычно 80 км/ч (50 миль/ч) и на расстоянии до 80 км (50 миль). Рынок iTPMS также развивался. Косвенные TPMS способны обнаруживать недостаточное давление в шинах, комбинируя измерение радиуса качения и спектральный анализ, что сделало возможным мониторинг всех четырех колес. Благодаря этому достижению, соответствие нормативным требованиям стало возможным и с использованием iTPMS.

Коррозия ствола клапана

Первое поколение датчиков TPMS, интегрированных со штоком клапана, подвержено коррозии. Металлические колпачки клапанов могут заклинить на штоке из-за гальванической коррозии, и попытки их снятия могут привести к поломке штока и выходу датчика из строя. Аналогичная участь может постичь латунные сердечники клапанов, установленные неосторожным техником вместо оригинальных специализированных никелированных сердечников. Заклинивание на штоке клапана может усложнить ремонт прокола шины, возможно, потребуя замены датчика.

Совместимость герметика для шин

Существуют споры относительно совместимости герметиков для шин, приобретенных отдельно, с dTPMS, использующими датчики, установленные внутри шины. Некоторые производители герметиков утверждают, что их продукция действительно совместима, однако другие предупреждают, что "герметик может контактировать с датчиком таким образом, что датчик временно выйдет из строя, пока не будет должным образом очищен, проверен и переустановлен специалистом по обслуживанию шин". Подобные сомнения высказываются и другими. Использование таких герметиков может привести к потере гарантии на датчик TPMS. Исследование охватило 1470 случайно выбранных автомобилей в трех странах ЕС, оснащенных dTPMS, iTPMS или не имеющих TPMS. Основные результаты показали, что установка TPMS надежно предотвращает серьезную и опасную недостаточную накачку шин и, следовательно, обеспечивает желаемый эффект для безопасности дорожного движения, экономии топлива и снижения выбросов. Исследование также показало, что эффективность dTPMS и iTPMS не различается, и функция сброса TPMS не представляет угрозы безопасности.

Проблемы конфиденциальности с прямой TPMS

Поскольку каждая шина передает уникальный идентификатор, транспортные средства можно легко отслеживать, используя существующие датчики вдоль дорог. Эта проблема могла бы быть решена путем шифрования радиосвязи от датчиков, но NHTSA не установило таких мер по защите конфиденциальности.

Тяжелые транспортные средства

Правила Национального управления безопасностью дорожного движения США распространяются только на транспортные средства весом менее 10 000 фунтов. Для большегрузных транспортных средств (7 и 8 классов, с полной массой более 26 000 фунтов) большинство из вышеупомянутых систем работают неэффективно, что требует разработки других систем. Министерство транспорта США заказало несколько исследований для поиска систем, подходящих для рынка большегрузных транспортных средств, и определило необходимые для этого рынка цели. SAE предпринимала попытки распространять передовой опыт, поскольку нормативно-правовая база для большегрузных транспортных средств отстает.

Соединенные Штаты

Первой страной, сделавшей TPMS обязательным, были Соединенные Штаты Америки. В начале 2000-х годов произошло множество дорожно-транспортных происшествий, таких как опрокидывания и взрывы шин, из-за недостаточного давления в шинах. NHTSA рассматривала спущенные шины как потенциальную угрозу безопасности, что вскоре привело к принятию FMVSS 138, предписывающего установку TPMS на все транспортные средства к сентябрю 2007 года.

Южная Корея

Система контроля давления в шинах (TPMS) стала обязательной для всех транспортных средств массой до 3,5 тонн, проданных после 2013 года. Позднее, в 2015 году, TPMS должна была быть установлена на всех транспортных средствах, независимо от их размера. В 2011 году Hyundai Mobis успешно разработала TPMS и впервые применила её в автомобиле Veloster. В результате, энергопотребление датчика снижено примерно на 30% по сравнению с существующими аналогами, что позволило уменьшить размер батареи и снизить вес датчика более чем на 10%.