Современное состояние и перспективы развития автомобильных систем мониторинга

давлений в шинах

Бузников С.Е. (inkaplus@yadex.ru)

Московский государственный институт электроники и математики

(Технический университет)

Широкий спектр мнений экспертов в области автомобильной безопасности, к числу которых относят себя большинство автомобилистов в России, как правило, характеризуется категоричностью суждений и полярностью оценок новинок автоэлектроники. В этом смысле, появление систем мониторинга давлений в шинах, в основном зарубежного производства, не является исключением из общего правила.

Рекламная деятельность дилеров зарубежных фирм, продвигающих свою продукцию на российском рынке, истинную ситуацию еще более запутывает. Это не позволяет потребителю сформировать адекватную оценку происходящего и сделать правильный выбор в ответе на вопрос: нужна ли ему вообще такая система или нет, а если нужна - то какая из предлагаемых?

Попытки разобраться в этой проблеме на эмоциональном или бытовом уровнях восприятия действительности, характерном для ряда представителей печатных и электронных СМИ, также не дают объективной картины и не могут рассматриваться всерьез.

Целью настоящей статьи является попытка приблизиться к истине, опираясь на результаты содержательного анализа проблемы, способов и средств ее решения, положенных в основу технической продукции, предлагаемой на современном рынке автоэлектроники.

Актуальность проблемы мониторинга давлений в шинах в движении определяется как соображениями безопасности, так и соображениями экономии горючего, ресурсов шин и подвески.

По данным статистических исследований компании Porshe из-за пониженного давления в шинах в Западной Европе происходит до 75% всех автомобильных аварий и до 10 % аварий со смертельными исходами.

Необнаруженные падения давлений в шине приводят к непрогнозируемым изменениям направления движения при торможениях, разгонах и на виражах, особенно на скользких покрытиях.

Как показывают результаты исследований, подтверждаемые практическим опытом, критичными для шин управляемых передних колес являются разности давлений порядка 0.2 0.3 бар и 0.5 0.7 бар - для задних.

Другой, достаточно частой причиной столкновений, обусловленных разгерметизацией шин, является аварийная парковка на опасных участках с ограниченной видимостью из-за топологии трассы, условий освещенности, сужений дорожного полотна и др.

Постоянный мониторинг и своевременное обнаружение падений давлений в шинах на начальных стадиях этого процесса позволяют исключить как возникновение опасных асимметрий шин, так и обеспечить запас времени для принятия решения и выбора места безопасной аварийной парковки.

Экономия горючего, ресурсов шин и подвески на фоне аварий со смертельными исходами выглядит некоторым вторичным эффектом, однако использование таких систем позволяет их владельцу экономить деньги. Так, своевременное обнаружение падения давления в шине в результате ее прокола, предотвращает движение на ободе с последующим разрушением корда, отслоением протектора и необходимостью приобретения новой шины.

При современном уровне цен на наиболее распространенные модели шин ведущих западных фирм порядка $100 - 150, оснащение автомобиля системой мониторинга давлений стоимостью такого же порядка представляется обоснованным и понятным даже среднему потребителю.

Современное состояние проблемы мониторинга давлений в шинах автомобилей характеризуется двумя сложившимися направлениями ее решения с помощью:

-систем прямого измерения давлений;

-систем косвенного измерения давлений.

Первое направление исторически зародилось в японском проекте " Ниссан -2000" в начале 80-х годов 20 века. За основу была принята схема прямого измерения, содержащая полупроводниковые тензодатчики давлений, микроконтроллер обработки данных первичных измерений, приемно-передающее устройство и

источник автономного питания, размещаемые в монолитных блоках внутри каждой шины и приемно-передающего устройства, подключенного к бортовому компьютеру в салоне автомобиля.

В настоящее время ряд ведущих производителей шин (GoodYear, Dunlop, Continental, Mishelin, Nokia) выпускает такие системы мониторинга давлений по ценам в РФ от $ 300 до $ 600 за комплект.

К числу основных технических проблем, с которыми пришлось столкнуться разработчикам систем первого направления, относятся:

-значительное влияние температуры в полости шины на результаты измерения давления, что потребовало введения в состав измерительной части датчиков температур с целью компенсации температурной погрешности;

-экранирующее действие металлокорда шин для радиосигналов, что потребовало изменения конструкции и материалов кордов шин;

-недостаточная прочность монолитного блока датчиков и его элементов, в частности литиевых батарей, в условиях значительных перегрузок (более 250 g при скорости более 150 км/ч);

-ограниченный ресурс источников питания и жесткие ограничения по температуре (- 20 - + 100 С);

-значительная трудоемкость монтажа в колесах автомобиля, обусловленная необходимостью разбортовки шин с обязательной последующей балансировкой.

Решения последних 3-х технических проблем в настоящее время не найдены и образуют комплекс недостатков систем прямого измерения, дополняемый ограничением области их применения бескамерными шинами без металлокорда.

Решение проблемы замены металлокорда в конструкциях шин фирмой Firestone, дочерним предприятием концерна Brigestone, сопровождалось в 2000 г. серией катастроф, вызванных конструктивными дефектами кордов шин и их внезапными разрушениями, что привело к 270 смертельным случаям.

Этот прискорбный эпизод послужил толчком для разработки законопроекта об обязательном оснащении всех шин датчиками давления. Требование о включении датчиков давления рассмотренного типа в обязательную комплектацию автомобилей в США поступило в Белый Дом от Национальной Администрации по Дорожной Безопасности (NHTSA), а рассмотрение законопроекта ожидается осенью 2004 года.