Jak działają czujniki ciśnienia w oponach?
Głównym zadaniem czujników pracujących w ramach systemów monitorujących ciśnienie w ogumieniu (TPMS, od ang. Tire Pressure Monitoring System) jest informować osobę kierującą pojazdem o aktualnej wartości ciśnienia panującego w każdej oponie. Do utraty ciśnienia może bowiem dojść na dwa sposoby – w wyniku przenikania powietrza przez ścianki opon bądź wentyli lub w wyniku uszkodzenia mechanicznego koła (np. przez najechanie na ostry przedmiot). Jeszcze do niedawna stosowanie czujników ciśnienia w oponach nie było obowiązkowe, a ich montaż był wykonywany jedynie opcjonalnie, przy samochodach wyższej klasy. Z czasem czujniki zaczęły również stanowić stałe wyposażenie aut miejskich i kompaktowych, aż wreszcie zadecydowano, że każdy nowy pojazd musi posiadać TPMS, aby móc przejść proces homologacji uprawniający do sprzedaży na terenie Unii Europejskiej.
Działanie czujników ze względu na ich rodzaj
Przeciętny kierowca nie jest w stanie wyczuć zmian ciśnienia, dlatego niezbędna okazuje się pomoc specjalistycznych urządzeń. Obecnie na rynku dostępne są czujniki współpracujące z dwoma rodzajami systemów monitorujących ciśnienie powietrza w ogumieniu, określane mianem systemu bezpośredniego i pośredniego.
- System bezpośredni
System bezpośredni korzysta z czujników ciśnienia TPMS montowanych wewnątrz kół – przy zaworach powietrza lub na feldze. Czujniki tego typu są wyposażone w samodzielne zasilanie oraz nadajnik radiowy pozostający w stałym kontakcie ze sterownikiem. Ich celem jest nie tylko monitorowanie ciśnienia, ale także temperatury panującej w oponie, a następnie wysyłanie danych drogą radiową, by mogły one być wyświetlane w postaci komunikatów na desce rozdzielczej auta. Pomiar aktualnego ciśnienia wykonywany jest średnio co minutę, co sprawia, że system bezpośredni może działać bardzo szybko i w sposób niezwykle precyzyjny (dokładność sięgająca do 0,1 bara). Podczas wymiany opon należy jednak uważać, żeby nie uszkodzić urządzenia, inaczej wymagany będzie montaż i programowanie nowego czujnika ciśnienia. System może również przestać działać w sytuacji, jeśli wymieniane koło zostanie założone w innym miejscu, np. tylne koło zostanie zamontowane z przodu.
- System pośredni
W przypadku systemu pośredniego do pomiarów stosowane są znajdujące się przy kołach pojazdu czujniki korzystające z impulsów otrzymywanych od układu ABS lub ESP. Ciśnienie panujące w oponie jest obliczane na podstawie wykonanej liczby obrotów lub wibracji kół. Wykorzystywana jest wówczas zależność, że im średnica koła jest większa, tym opona ma więcej powietrza. Jako że czujniki nie mierzą stricte ciśnienia w oponach, są mniej precyzyjne od systemów bezpośrednich, ale dzięki współpracy z elektronicznymi systemami bezpieczeństwa czynnego ABS i ESP są w stanie wykrywać różnice w średnicy kół. Dodatkowo czujniki ciśnienia TPMS działające w ramach systemu pośredniego są prostsze i tańsze w opracowaniu, sprawiając tym samym mniej problemów podczas eksploatacji auta. Warto również wspomnieć, że nowsze systemy pośrednie mogą informować o wibracjach kół czy zmianach obciążenia samochodu podczas wykonywania manewrów. Wadą tego rozwiązania jest jednak brak reakcji, jeśli ciśnienie spadnie o mniej niż 20% lub gdy zmieni się ono równomiernie we wszystkich kołach. Ponadto system pośredni działa z większym opóźnieniem w stosunku do bezpośredniego, plus to kierowca musi zdecydować, jaką wartość ciśnienia w oponach system powinien uznać za optymalną.
Dlaczego czujki ciśnienia w oponach są tak istotne?
Obowiązek montażu czujników ciśnienia w oponach, podobnie jak wielu innych systemów monitoringu parametrów samochodu, ma na celu poprawę bezpieczeństwa jazdy. Należy bowiem zdawać sobie sprawę, że zbyt wysokie, jak i zbyt niskie ciśnienie stanowi bezpośrednie zagrożenie dla sterowności auta, doprowadzając m.in. do pogorszenia właściwości jezdnych samochodu bądź przyspieszonego zużycia opon. Zbyt niskie ciśnienie w oponach może wpływać na spowolnienie czy nawet opóźnienie reakcji pojazdu na ruchy kierownicy. Dodatkowo niskie ciśnienie negatywnie wpływa na wydajność spalania. Z kolei zbyt wysokie ciśnienie sprawia, że opona ma mniejszą powierzchnię styku z podłożem, co wpływa na nadsterowność pojazdu, jego mniejszą przyczepność i w efekcie na ogólny komfort jazdy. Znów nierówny rozkład ciśnienia między oponami ma istotny wpływ na zachowanie auta w sytuacjach awaryjnych jak np. gwałtowne hamowanie. Ubytek ciśnienia występujący tylko po jednej stronie samochodu często powoduje ściąganie pojazdu na ten bok, w którego oponach panuje mniejsze ciśnienie. Ekstremalny ubytek ciśnienia może nawet doprowadzić do zsunięcia się opony z obręczy podczas pokonywania zakrętu, jak również do jej wzmożonego nagrzewania, którego efektem może być rozerwanie ogumienia.
