Что такое tpms в автомобиле и как работает система контроля давления в шинах

Индикатор низкого давления в шинах мигает перед включением двигателя

• Что происходит на приборной панели: значок низкого давления в шинах мигает на приборке в течение минуты или около того каждый раз, когда вы запускаете двигатель, а затем загорается и не гаснет.
• Что это значит: возможно, система контроля давления в шинах (TPMS) неисправна, и вы не можете самостоятельно решить эту проблему. В этом случае нужна электронная диагностика автомобиля в специализированном техническом центре. 
• Что вы должны сделать: как можно быстрее показать свой автомобиль квалифицированному специалисту. Также обязательно проверьте давление в шинах с помощью манометра.  
• Можно ли продолжать движение: если вы проверите давление воздуха в ваших шинах и оно в порядке, то вы в безопасности. Только в этом случае не рассчитывайте, что система TPMS предупредит вас о проблеме в колесах. 

 Давление  в шинах и изменение температуры

В большинстве случаев шины вашего автомобиля наполнены воздухом, который идентичен воздуху в атмосфере. Но иногда шины вместо воздуха заполняются азотом. Тем не менее к азоту применимы те же правила термодинамики, которые применяются к смеси азота, углекислого газа и кислорода, а также других элементов, составляющий воздух, которым мы дышим, и чем, как правило, накачиваем шины автомобилей. 

Согласно законам физики если температура газа снижается, давление также уменьшается. Поскольку шины в автомобиле являются более и менее замкнутой системой, это, по сути, означает, что когда температура воздуха в шине понижается, давление в воздуха в ней также понижается. 

Также это верно и в том случае, когда давление повышается из-за повышения температуры. По мере нагревания газ расширяется, ему некуда идти, поскольку он находится в замкнутом пространстве покрышки, и давление в результате возрастает. 

Точное же значение повышения или падения давления в шинах зависит от ряда факторов. Но в среднем считается, что при снижении температуры окружающего воздуха на 10 градусов Цельсия шина теряет примерно 0.07 бара и, наоборот, при превышении температуры на 10 градусов в шине вырастает давление примерно на 0.07 бара. 

Холодная зимняя погода и система контроля давления в шинах

Чаще всего проблема с давлением в шинах проявляется зимой. И это логично, поскольку в зимнее время наблюдаются резкие перепады температуры. Особенно это актуально для северных регионов страны, где зима очень холодная. 

Например, если вы в августе накачали шины своего автомобиля в соответствии с заводской спецификацией, когда температура окружающей среды составляла 26 градусов, то с наступлением поздней осенью холодов, когда температура на улице упала до -17 градусов, давление в колесах вашей машины упадет примерно на 0.34 бара. 

Кстати, из-за резких перепадов температуры ночью и днем в зимнее время может начать капризничать система контроля давления в шинах. Например, если рано в морозное утро вы, садясь в машину, замечаете, что загорелся индикатор TPMS, но затем спустя несколько часов он гаснет, это говорит о том, что из-за изменения температуры в шинах меняется давление. В этом случае мы советовали бы не менять давление в шинах, поскольку это чревато тем, что в дневное время давление в шинах будет избыточным, что приведет к преждевременному износу протектора резины. 

Также давление в шинах может меняться в процессе движения автомобиля. Дело в том, что трение шин вызывает их нагревание, что в свою очередь вызывает нагрев воздуха внутри шин. Это одна из причин, по которой автопроизводители рекомендуют накачивать шины, когда они холодные, а не горячие после движения машины. 

Таким образом, есть реальная вероятность того, что система контроля давления в шинах рано утром предупредит вас о недостаточном давлении в колесах, но через некоторое время движения автомобиля индикатор погаснет на приборке. 

Какая от них польза?

Есть мнение, что подкачивать шины – это лишняя трата времени, а 0.3 атмосферы в одну или другую сторону ничего не меняют. Такая позиция – грубое заблуждение. На самом деле избыточное и низкое давление существенным образом сказывается на основных параметрах автомобиля — его устойчивости на дороге, экономичности и прочих аспектах. Но обо всем подробнее.

Чрезмерное давление воздуха в шинах может привести:

• к снижению комфорта для водителя и пассажиров внутри салона. Демпфирующие способности ходовой существенно снижаются, автомобиль «чувствует» даже небольшие кочки, а вибрации передаются на все элементы кузова (в том числе и те, которые находятся в салоне);
• к повышению риска повреждения покрышки при наезде на бугор или попадании в ямку. Повышенное давление в шине повышает нагрузку, растягивает её. Любой дополнительный удар извне может оказаться критичным даже для качественной резины. Итог – «шишка», трещина или разрыв;
• к быстрому износу центральной части шины. На практике перекачанная резина служит намного меньше. При этом чаще всего страдает центральная часть протектора. Автолюбители, которые любят завышать давление намеренно или вовсе его не контролируют, меняют покрышки намного чаще;
• к ухудшению управляемости. Чтобы подтвердить эту гипотезу, достаточно вспомнить курс физики. При высоком давлении шина больше сопротивляется весу автомобиля. Как следствие, пятно контакта снижается и ухудшается управляемость машины в целом;
• к повреждению подвески. Как мы упоминали, перекачивание шин снижает демпфирующие способности колес. Итог – максимальная нагрузка на подвеску и быстрый износ ее элементов (амортизаторов, пружин и прочих).

Еще более опасно снижение давления в шинах. Оно может привести:

• к деформации покрышки. Низкое давление в покрышке приводит к большему искривлению шины, что в комплексе с негативными факторами (повышенной температурой, высокой скоростью движения, резкими  маневрами) может привести к разрыву изделия;
• к нагреванию шин. Увеличение пятна соприкосновения с асфальтом неизбежно приводит к перегреву покрышки (это актуально в теплое время года). Как следствие, разрушается каркас шины и повышается вероятность повреждения покрышки;
• к износу плечевых зон. Как уже упоминалось, при снижении давления покрышка сильней деформируется. При этом максимальная нагрузка ложится на «плечи» (боковые части) протектора. Это приводит к их быстрому разрушению и необходимости замены изделия;
• к риску аквапланирования. Большая площадь соприкосновения повышает риск при проезде луж. Покрышка буквально «скользит» по водному покрытию, а машина теряет управляемость;
• к опасности самостоятельного разбортирования. При низком внутреннем давлении покрышка намного хуже держится на металлическом диске. Как следствие, резкий маневр может привести к разбортировке шины. Чем это чревато, лишний раз рассказывать не нужно;
• повышению «прожорливости» автомобиля. Повышение пятна контакта с дорогой неизбежно приводит к росту сопротивления в процессе движения. Как следствие, двигатель потребляет больший объем топлива. На практике низкое давление в шинах приводит к росту расхода на 3-5% в месяц.

Какое давление должно быть в шинах?

Давление в шинах авто не неизменная величина. Температура и условия использования воздействуют на нее. Зимой оно будет ниже, чем летом. Так как при высокой скорости передвижения, за счет нагревания шин повышается давление внутри колеса.

При изменении температуры на 10 градусов в обе стороны, давление изменяется на 0.1 бар.

Автомобильные покрышки обеспечивают сцепление машины с дорожным покрытием. При оптимальном давлении в шинах, нагрузка в пятне контакта распределена одинаково, за счет чего достигается оптимальный расход топлива, изнашивание резины равномерный по всей поверхности.

Не оптимальным давление в шинах может считаться когда:

1. Малое давление в колесах – недокачаны.
2. Высокое давление – колеса перекачаны.
3. Различное давление во всех колесах.

Оптимальное давление в шинах зависит от:

1. Типа автомобиля.
2. Массы и грузоподъемности.
3. Диаметра колеса.
4. Времени эксплуатации.
5. Качества дорожного покрытия.
6. Покрышки (зимняя, летняя, всесезонная).
7. Условий эксплуатации.

Основные виды TPMS

Все существующие типы TPMS условно можно разделить на две группы, исходя из принципа их монтажа:

• внешние – представляют собой небольшие датчики, устанавливаемые на золотник колеса, которые блокируют воздух внутри покрышки и определяют давление. К их недостатку можно отнести легкую уязвимость и возможность быть скрученными различными жуликами;
• внутренние – устройства, устанавливаемые непосредственно в покрышку, благодаря чему они становятся практически неуязвимыми. Главный минус – высокая стоимость.

Еще один тип классификации данной системы исходит из способа определения уровня давления в колесах. Так, существуют следующие виды TPMS:

• механические – представляют собой наружные датчики, устанавливаемые на золотник. Определить уровень давления можно только в результате визуального осмотра каждого из колес. При недостаточном уровне давления цвет колпачка поменяется с зеленого на красный;
• электронные – представляют собой датчики, которые передают информацию на основной блок, а уже он в свою очередь выводит данные в виде цветового индикатора. Если его цвет зеленый – все в порядке, если красный – необходимо проверить давление в колесах;
• электронные контроллеры – являют собой сложную систему, которая определяет уровень давления, температуру колес и скорость их вращения. Все данные выводятся на дисплей.

Кроме того, все существующие системы подразделяются еще и по видам контроля на прямые и косвенные. Второй тип является более простым, поскольку его суть состоит в передаче сигнала водителю о том, что существует проблема с давлением в колесах. Соответственно и стоимость данной системы является более низкой, в сравнении с первым видом. Однако и точность измерения для данного типа может расходиться с реальной примерно на 30%. Прямой контроль представлен более серьезной системой определения показаний. Здесь проводится замер для каждого отдельно взятого колеса, после чего, все данные отправляются на общий блок управления, который и принимает решение относительно подачи сигнала для водителя.

Как сбросить датчик давления в шинах

Для этого необходимо проделать последовательно следующие шаги:

• Проверить давление во всех шинах.
• При необходимости произвести подкачку или стравить лишний воздух до рекомендуемого производителем значения.
• Включить зажигание.
• При включенном зажигании нажать на клавишу «SET» и удерживать её в течение нескольких секунд, одновременно с удерживаемой клавишей должен загореться индикатор датчика давления.

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.

Почему давление нужно контролировать?

Наибольший пик нагрузок на колеса приходится во время движения. Кроме силы трения резины о дорожное полотно, которое приводит к нагреву покрышек, на них воздействует вес самого автомобиля. Если камеры недостаточно накачены, то это влияет на:

• управляемость машины. В купе со скоростью и качеством дороги этот коэффициент повышается, транспортное средство превращается источник повышенной опасности.
• расход горючего. Поскольку уменьшается радиус колеса, то оно вынуждено делать больше оборотов, соответственно, двигателю нужно потратить больше энергии, чтобы преодолеть один и тот же путь.
• расстояние тормозного пути. Соприкосновение поверхностей покрышек и полотна минимально, для остановки нужно преодолеть большую дистанцию.
• защиту дисков. Любая яма и кочка неминуемо приведет к деформации обода.
• эксплуатационный срок шин. Из-за трения, перегрева и силы тяжести появляются трещины, быстро изнашиваются протекторы. Такие покрышки потребуют замены уже через сезон.

Колеса намеренно приспускают на песчаной местности, так как с увеличением площади соприкосновения повышается проходимость. Однако излишек давления тоже неблагоприятно сказывается на вождении. В таких ситуациях водители сталкиваются с:

• порчей шин. Кроме внутреннего напряжения на них приходится еще давление сверху. Многие умудряются еще перегружать своего «железного коня», не только забив багажник под завязку и прицепив прицеп, но и посадив в салон максимальное количество человек. При наезде на кочку или в яму камеры могут взрываться.
• увеличением тормозной дистанции, так как уменьшается площадь соприкосновения.
• дискомфортом во время поездки. Это особенно актуально для автомобилей с жесткой подвеской. Даже на малых скоростях пассажиры в салоне подпрыгивают от любой неровности.

Опытные автолюбители знают, что неверно накаченные колеса быстрее изнашиваются. Поэтому всегда нужно проводить мониторинг, дабы обезопасить себя от аварий.

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

1. Внешние датчики – приборчики, которые монтируются вместо золотников. Принцип их действия – блокирование воздуха в шине. Многие устройства, предлагаемые для приобретения, показывают изменения давления в шинах из-за естественных колебаний. Их отличительной особенностью является изменение цвета при изменении давления. Существенный недостаток устройств – плохая защищенность от механических повреждений и вандалов – скрутить датчик не составит особого труда, и сделать это можно руками.
2. Внутренние датчики более надежные, так как полностью защищены от внешних воздействий. Находятся они в полости шины. Украсть их также невозможно – только вместе с колесом. Их существенным недостатком является высокая цена. Самое простенькое устройство может стоить до 5 – 7 тыс. руб., а приборчик с повышенным функционалом – до 8000.

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:

1. Механические. Самые простые и дешевые. Конечно, они выпускаются только для наружного крепления и стоят в пределах 1000 руб./комплект. Это простейшие устройства, принцип действия которых основан на смещении колпачка под давлением воздуха в шинах из зоны нормального давления (зеленой) в зону пониженного (красную). Они не оснащены чипами и предавать информацию на пульт управления не могут. Мониторить их работу можно только визуально.
2. Более сложные технически и удобные эксплуатационно – электронные. Такие устройства уже снабжены чипами, способными передавать информацию на простой электронный дисплей, имеющий только две позиции: зеленую — все в порядке, и красную – проверьте колеса.
3. Еще более сложные и дорогие с огромным функционалом – внутренние электронные. Состоят из нескольких частей: внутренней – монтирующейся в колеса и внешней – мини-компьютера. Он собирает информацию со всех датчиков, анализирует и показывает температуры колес, скорости их вращения и пр.
4. Самые сложные, передающие всю информацию с помощью особого ПО прямо на смартфон владельцу.

Датчик давления в шинах Ford

Установка и настройка

1. Проще всего установить механические датчики, достаточно вкрутить их вместо штатных колпачков. Дополнительной настройки они не требуют.
2. Электронные устройства устанавливать сложнее по причине наличия блока управления, который может работать автономно или подсоединяется к прикуривателю. Для начала его переводят в режим обучения и далее действуют по прилагаемой к прибору инструкции. Как правило, датчики рекомендуют ставить по кругу с левого переднего колеса. После монтажа каждого датчика надо следить, чтобы он правильно отображался на дисплее. Иначе их следует переставить в соответствии с отображающимися параметрами.
3. Сложнее всего устанавливать внутренние датчики: для их монтажа понадобится шиномонтажный станок. Лучше, если установку проведут профессионалы. После монтажа не забудьте проверить правильность установки сосков датчиков. Для этого необходимо накачать колеса. Дополнительные настройки не потребуются, если снятие информации предполагается проводить с дисплея системы (он идет в комплекте). Можно подключить пульт к магнитоле – для этого надо скачать приложение и по инструкции провести обучение, спуская и накачивая по очереди все шины.

Прямое измерение давления в шинах

TPMS система контроля давления в шинах основана именно на таком подходе — непосредственном инструментальном контроле требуемого параметра. Устройство подобных изделий однотипно, их комплектность обычно следующая:

• датчик давления воздуха в шинах TPMS;
• блок электроники;
• устройство беспроводной передачи и приема данных;
• монитор, отображающий результаты измерения давления в шинах.

Конструктивно подобные системы бывают внутренними и внешними.

Внешние системы TPMS

Датчик TPMS, да и сама система контроля давления в шинах, не является обязательной опцией для большинства автомобилей. Как правило, подобными устройствами комплектуются авто класса люкс, хотя такие изделия стали появляться на более дешевых машинах. Как мы уже убедились ранее, контроль состояния колес надо вести постоянно или, как минимум, перед каждой поездкой.

С подобной проблемой можно справиться, используя внешние, универсальные системы контроля давления. Они могут применяться на машине любого класса, не требуя при этом каких-то серьезных переделок в автомобиле. Рассмотрим, что собой представляют подобные устройства на примере FOBO Tire. Как выглядит такая система, показано на фото ниже.

Комплект поставки состоит из четырех датчиков и центрального блока. Рисунок на нем напоминает стилизованное изображение авто с колесами (вид сверху), если с каким-то из них возникают проблемы, оно будет подсвечиваться. Работает такая система достаточно просто. Колпачки, которые являются датчиками давления, устанавливаются (накручиваются) на вентили, как это показано ниже.

Да, размер датчиков великоват, но держатся они на колесе устойчиво, движению не мешают. Центральный блок можно разместить в салоне автомобиля в любом удобном месте. С датчиков давления (колпачков) радиосигнал поступает на центральный блок. Границы изменения давления можно задать при первоначальной калибровке, так что в случае выхода измеренного значения за установленные границы, водителю станет об этом известно.

Последним достижением в области контроля стала возможность непосредственного подключения датчиков к смартфону, что позволяет с помощью специального приложения мгновенно оценить величину давления в шинах. Дополнительно при этом будет отображаться заряд батареек датчиков, а также температура шин. Заряда обычно хватает на два года работы, по истечении срока батарейки надо менять.

Необходимо отметить, что для предотвращения хищений при монтаже датчиков используется специальная контргайка. Кроме того, каждый датчик закреплен (прописан) за определенным комплектом в блоке электроники, благодаря чему при хищении его нельзя будет использовать в любом другом устройстве. Такие датчики на автомобиль могут быть установлены самостоятельно.

Настройка всей системы также выполняется достаточно просто. Первоначально надо скачать специальное приложение на смартфон. После того, как датчики установлены, со смартфоном надо обойти их все, тем самым они будут зарегистрированы в приложении.

Рассмотренный выше вариант системы контроля не единственный. Есть устройства, использующие при работе те же принципы, но выполненные по-другому. В частности, информация с датчиков будет отображаться на специальном мониторе, который через прикуриватель подключается к бортовой сети автомобиля. Пример такой системы показан ниже.

Как видно из приведенного фото, каждый датчик ставится на своё строго определенное место (вперед право, вперед лево, сзади лево, сзади право).

Внутренние системы контроля давления

Описывать, как работает подобная система, наверное, не требуется. Все просто и понятно, достаточно посмотреть на приведенную ниже картинку

Сами датчики располагаются в колесах, вентиль служит передающей антенной, с нее сигнал поступает на блок электроники, размещаемый в салоне. Он может располагаться отдельно, подключаться через прикуриватель, или у люксовых автомобилей индикация выведена на панель приборов.

Внешний вид датчика показан на фото ниже.

Конструктивное исполнение, а также способ крепления приведены на следующем рисунке. В корпусе датчика располагается измерительный элемент, а также вся электроника вместе с радиопередатчиком. Как уже отмечалось, антенной служит вентиль. Информация со всех датчиков по радиоканалу передается в блок управления. Там сравниваются полученные значения со стандартными, хранящимися в памяти. Если будет зафиксировано отклонение, то выдается сообщение на индикацию.

Расположение датчика на колесе показано на фото.

Возможные неисправности и их признаки

Рассмотрим основные причины, когда система может подавать сигналы о недостаточном давлении:

• после смены колес;
• при смене их взаимного расположения (взаимной перестановке).

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:

1. Горение контрольной лампы сигнализирует о сильной разности давлений. То есть, показатель давления хотя бы в одном из колес не соответствует настроенным значениям.
2. Мигание индикатора означает выход из строя системы. Для избавления от ошибки придется прибегнуть к помощи сервисного центра.
3. Горение индикатора во время спортивного вождения, движения по скользкой, грунтовой дороге не считается неисправностью, если при устранении причин, вызывающих ошибку, сигнальный индикатор гаснет.

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.

Устройство контроля давления в шинах

Состоянием на 2020 год существует два вида систем мониторинга.

1. При помощи ABS модуля. Такая конструкция измеряет частоту вращения колес машины. Если в одной шине падает давление – она теряет диаметр и вращается быстрее остальных. Сенсор считывает показатель и передает его на ЭБУ. Недостатком подобной установки является запоздание реакции. Для подачи сигнала необходимо спустить давление на 25% от номинала. Также сенсоры не покажут проблему, если спускает одновременно два колеса на одной оси.
2. Замер встроенными датчиками давления. Подобная установка применяется на машинах КИА Оптима и Соренто Прайм. В документах разработка указывается под кодировкой TPMS. Принцип действия основан на радио блоке монтируемом в полости шины на сосок. Прибор считывает фактическое давление и передает данные на радиоприемник. Далее сигнал выходит на ЭБУ, где сравнивается с эталонным показателем. В случае наличия разницы, на приборной доске загорается соответствующий индикатор.