Czytelnik powinien zapoznać się ze skrótem TPMS (Tire Pressure Monitoring System), który pochodzi z j. angielskiego, a będę go używał jako skrót pełnej polskiej nazwy: Układ kontroli ciśnienia w oponach.

Czym są układy TPMS, do czego służą oraz jakie są ich rodzaje?
Układy kontroli ciśnienia w oponach sprawdzają (nadzorują) prawidłowe napompowanie np. azotem lub sprężarką powietrza fabrycznego ogumienia. Ostrzegają przed niebezpiecznymi, nagłymi zmianami ciśnienia, gdy rzeczywista jego wartość odbiega od ciśnienia wymaganego.
Prawidłowo napompowane opony mają wpływ na komfort, żywotność ogumienia, zużycie paliwa oraz bezpieczeństwo ruchu.

Opona posiadająca prawidłowe ciśnienie styka się z nawierzchnią całą powierzchnią toczenia, w związku tym zapewnia to zachowanie optymalnej drogi hamowania, stabilność na zakrętach, odpowiedni komfort związany z dopasowaniem do sztywności zawieszenia oraz zachowanie prawidłowego przebiegu kilometrów danej opony. Za niskie ciśnienie powoduje mocne nagrzewanie się opony, co może doprowadzić do uszkodzenia jej struktury.

To wszystko sprawiło, że producenci aut opracowali omawiany system, który jeszcze nie jest standardem, nie licząc aut klasy premium.

Czy to kolejny gadżet?
Ktoś może sobie zadać pytanie, po co taki gadżet skoro można samemu mierzyć ciśnienie, a gdy złapiemy przysłowiową gumę i będzie „ściągać” auto, to sami zdążymy się zorientować, że coś jest nie tak?
Jeszcze parę lat temu byłem tego zdania, lecz dość szybko je zmieniłem. Miałem sytuacje, gdzie objawy utraty ciśnienia były niezauważalne, lecz doprowadziły do niebezpiecznej sytuacji lub gdy szybka utrata ciśnienia spowodowała pojawienie się stuków, których pochodzenia nie mogłem pierwotnie zlokalizować. Sądziłem, że jakiś element tapicerki trzeszczy, a okazało się, że to kołpak zaczął wadzić o ścianę opony.
Tylko szczęście sprawiło, że obu przypadkach nikt nie ucierpiał oraz nie wystąpiły szkody materialne. Dodam, iż przytoczone sytuacje, nie wynikały z mojego zaniedbania, jednak gdy siedzimy w kabinie nie widzimy, co dzieje się z naszymi oponami. Poza tym, nikt przed każdym uruchomieniem samochodu nie sprawdza ciśnienia.
Dlatego zachęcam do przeczytania dalszej części mojego artykułu.

Reklama

 

 

Od czego zależy ciśnienie w oponach?
Pojemność opony w przybliżeniu pozostaje taka sama. Na zmiany ciśnienia bezpośrednio oddziaływają zmiany temperatury w oponie. Na każde 10 stopni zmiany temp. przypada zmiana o ok. 0,1 bara, jednakże w przypadku, gdy jedziemy zimą do wulkanizatora na wymianę opon, możemy mieć po wymianie różnice znacznie większe (-10 st.C na zewn.  +15 st. C w hali). Gdy temp. powietrza w oponie się ustabilizuje, ciśnienie spadnie, system nas o tym poinformuje i wtedy dopiero możemy dopompować koła. Układ kontroli przydaje się również kierowcom, którzy nie wiedzą lub nie pamiętają, że zmiana pogody wraz ze spadkiem temperatury na zewnątrz pociąga za sobą spadek ciśnienia w oponie. Warto również wiedzieć, iż na zmianę temperatury powietrza i ciśnienia w oponie wpływa również rozgrzanie się klocków hamulcowych i bezpośrednie promieniowanie słoneczne.

We wspomnianym wcześniej koncernie samochodowym występują trzy typy układów:

• 1. wskaźnik ciśnienia w oponach bazujący na rozwiązaniu software’owym (programowym);
• 2. układ z rozpoznawaniem położenia poszczególnych kół;
• 3. układ kontroli ciśnienia w oponach bez rozpoznawania poszczególnych kół

Drugi z wymienionych typów występował dotychczas w najdroższych modelach. Niezależnie od typu układu aktualne ciśnienia w oponach są permanentnie kontrolowane i porównywane z wartościami odniesienia.
Gdy zapoznaliśmy się z podstawami, przejdę teraz do omówienia po kolei każdego z 3 rodzajów układów. Najpierw skrótowo, a później z niezbędnymi szczegółami.

1) Wskaźnik ciśnienia w oponach: wskaźnik ciśnienia w oponach jest modułem oprogramowania w sterowniku systemu ABS. Ocenia on dane systemu ABS i rozpoznaje awarie opon na poszczególnych kołach. Kierowca napełnia opony prawidłowym wymaganym ciśnieniem, a układ zapamiętuje je po naciśnięciu przycisku w ramach procesu wyuczania. Sterownik jest odpowiedzialny za zapalanie i gaszenie kontrolki na zegarach. Elektroniczne układy kół oraz anteny nie występują, jak to ma miejsce w pozostałych dwóch rodzajach. Wymagane ciśnienia w oponach muszą być ustalane przez kierowcę i przejmowane do układu naciśnięciem przycisku. System wyucza się wymaganych ciśnień podczas procesu kalibracji, analizując dane z czujników ABS, które wysyłają impulsy około 8 razy na sekundę. Przed dokonaniem wyuczania powinniśmy się upewnić, że mamy szczelne koła, aby uniknąć problemów z wyuczeniem lub niedokładnej kalibracji.

2) Kontrola ciśnienia w oponach z rozpoznawaniem położenia koła: w przypadku kontroli ciśnienia w oponach z rozpoznawaniem położenia kół zamontowane są elektroniczne układy kół (1 na koło), 4 anteny do bezprzewodowego przenoszenia danych (1 na wnękę koła) oraz osobny sterownik. Wymagane ciśnienia w oponach muszą być ustalane przez kierowcę i przejmowane do układu naciśnięciem przycisku. Proces wyuczania musi zostać rozpoczęty po prawidłowym ustaleniu ciśnień w oponach.

3) Kontrola ciśnienia w oponach bez rozpoznawania położenia koła: orogramowanie układu kontroli ciśnienia w oponach bez rozpoznawania położenia koła występuje jako moduł w centralnym sterowniku systemu Komfort. Jako antena do odbioru danych z elektronicznych układów kół (1 na koło) używana jest antena centralnego zamka i układu alarmowego. Wymagane ciśnienia w oponach są określone fabrycznie. W tym rodzaju TPMS nie jest wyuczane ciśnienie, lecz wyuczone zostają nowe elektroniczne układy kół, a wymagane ciśnienie musi odpowiadać wzorcom fabrycznym.W tym miejscu należy zrobić małą dygresję, otóż koncernu VAG informuje, że jeśli ich samochód wyposażony jest w opony samonośne, wtedy zawsze występuje system kontroli ciśnienia. Przy oponach samonośnych kierowca prawie nie odczuwa zmniejszonego ciśnienia, z tego powodu zaleca się tutaj kontrolę ciśnienia w oponach. Ponadto należy pamiętać, że to właściciel pojazdu jest odpowiedzialny za prawidłowe ustalenie ciśnienia w oponie. TPMS jest jedynie systemem informacyjnym. Odciąża kierowcę, ale nie zwalnia z odpowiedzialności za regularną kontrolę stanu ogumienia i ciśnienia w nim.

Zasady działania wskaźnika ciśnienia w oponach (ad.1):
W tym rodzaju TPMS używa się różnych danych z systemu ABS w celu określenia zakresu przebiegu opony. Obwód opony porównywany jest z danymi odniesienia. Na podstawie niewielkich zmian można rozpoznać ubytek ciśnienia w oponie. Dane odniesienia ustalane są podczas procesu wyuczenia systemu, czyli tzw. kalibrowania na podstawie aktualnych danych jazdy.Jeżeli wskaźnik ciśnienia w oponach rozpozna sygnał hamulca ręcznego lub postojowego, to przestaje on automatycznie działać na czas trwania sygnału. Koło zapasowe, koło awaryjne i koła przyczepy nie są kontrolowane za pomocą wskaźników ciśnienia w oponach. Po wymianie koła, system należy ponownie skalibrować.
System ten kalibruje się podczas normalnej jazdy według ustalonych przez kierowcę ciśnień w oponach i według zamontowanych opon. Wraz ze wzrastającym zaawansowaniem procesu kalibracji dochodzi stopniowo do kontroli ciśnienia w oponach. Już po kilku minutach jazdy możliwa jest wstępna kontrola przy różnych prędkościach i sytuacjach podczas jazdy, których system się wyuczył.

Określony obwód opony, przejęty przez wskaźnik ciśnienia w oponach zależny jest od wielu czynników. Oprócz ciśnienia w oponach system może określać:

•  regulację poślizgu napędu i hamowania
•  położenie koła podczas jazdy na zakrętach
•  załadowanie samochodu
•  warunki drogowe (rodzaj nawierzchni drogi, śnieg, lód, wilgoć)

Ponieważ obwód dla wskaźnika ciśnienia w oponach ustalany jest z różnych danych roboczych, może on w określonych sytuacjach nie zostać jednoznacznie odwzorowany na ciśnienie w oponie. Dla przykładu, przy sportowej jeździe na nierównej i nieutwardzonej nawierzchni, podczas hamowania, jazdy na wzniesieniach lub spadkach drogi ocena danych zostaje przerwana. W takich sytuacjach rozpoznanie ubytku ciśnienia nie jest niemożliwe. Ostrzeżenie o ciśnieniu w oponach opóźni się aż do czasu, gdy jazda będzie kontynuowana w normalnych warunkach.
Przy występowaniu szczególnie niekorzystnych sytuacji może dojść do nieprawidłowego ostrzeżenia. Nieprawidłowe ostrzeżenie może mieć miejsce, gdy występuje kilka następujących sytuacji:

•  różnorodny stan jezdni (np. oblodzenie na jednej stronie, a na drugiej nie);
• jednostronne załadowanie samochodu;
• niejednakowe ogumienie na jednej osi;
• nierównomierne nagrzewanie się kół z jednego boku samochodu na skutek mocnego promieniowania słonecznego

Zasady działania układu kontroli ciśnienia w oponach z rozpoznawaniem położenia koła (ad.2):
Układ kontroli ciśnienia w oponach z rozpoznaniem położenia sprawdza stale podczas jazdy ciśnienie w oponach, jednakże w odróżnieniu do poprzedniego typu TMPS również na postoju następuje w krótkich odstępach czasu kontrola ciśnienia. Zamontowane w kole elektroniczne układy kół mierzą temperaturę i ciśnienie. Te dane wysyłane są w regularnych odstępach do anten we wnękach nadkola. Anteny połączone są za pomocą ekranowanych przewodów (wysokiej częstotliwości) ze sterownikiem kontroli ciśnienia w oponach, gdzie dane są oceniane i dalej kierowane przewodem magistrali CAN do sterownika w zestawie wskaźników tablicy przyrządów, a w bardziej luksusowych modelach również do systemu Infotainment (system informacyjno - rozrywkowy z rozbudowanym wyświetlaczem i grafiką).
Prawidłowe ciśnienia muszą być ustalone przez kierowcę i naciśnięciem przycisku przejmowane jako wymagane.

Reklama

 

 

Elektroniczne układy kół przykręcone są do zaworów metalowych i mogą być ponownie zastosowane przy wymianie kół lub obręczy. Układy te posiadają zintegrowane elementy tj.:

•  antena nadawcza
•  czujnik ciśnienia
•  czujnik temperatury
•  bateria zasilająca
•  układ pomiarowo – sterujący

Elektroniczne układy są zasilane bateryjnie. Producent informuje, że baterie nie powinny być nigdy wyładowane, aby nie przestał funkcjonować system. Czas żywotności baterii wynosi ok. 10 lat. W ogólności istnieją na świecie układy z wyjmowaną baterią,  gdzie trzeba wymienić całą część lub piezoelektryczne elementy, które same wytwarzają prąd.W normalnym trybie nadawania impulsy są wysyłane co 54 sekundy, jednak w przypadku utraty ciśnienia powyżej 0.2 bar/min system przechodzi w stan szybkiego monitoringu i sygnały są nadawane w odstępach niecałej sekundy. Warto również pamiętać o właściwym doborze felg i opon, gdyż ich grubość ma wpływ na tłumienie sygnału. Z tego względu w VW Touareg występują czujniki w kole ze zwiększona mocą nadawania (około dziesięciokrotnie).

Moc nadawania ma również znaczenie do rozpoznania położenia koła. Każda antena odbiera sygnały radiowe od wszystkich znajdujących się w zasięgu czujników ciśnienia. Rozstrzygającą dla rozpoznania najbliższego układu jest moc odbieranego sygnału radiowego. Anteny przekazują odbierane sygnały w celu dalszego jego przetworzenia do sterownika układu kontroli ciśnienia w oponach.

Ciekawostką jest fakt, że VW nie montuje układów w kołach zapasowych w wersjach Touarega, gdzie koło zapasowe jest na zewnątrz, rzekomo z powodu możliwości uszkodzenia owego układu. Czasami zamierzenia inżynierów są ciężkie do przewidzenia. Według mnie, układy w zewnętrznym zapasie są tak samo narażone, jak te w kołach zamontowanych do jazdy. Wstrząsy, warunki atmosferyczne, możliwość uszkodzenia przez wandali itp.
 
System z rozpoznawaniem położenia kół wykrywa pełzający ubytek ciśnienia (bardzo mały), natychmiastowy oraz zmiany podczas postoju. Zmiany ciśnienia przyporządkowane są do danej opony. Pojazdy z tym systemem posiadają również w pełnym kole zapasowym czujnik. Każdy czujnik ma swój własny identyfikator, dzięki czemu sterownik TPMS potrafi rozpoznać, które koło jest zapasowe, a które zamontowane do jazdy. Po wymianie koła należy nacisnąć przycisk wyuczenia i jechać z prędkością co najmniej 25 km/h. Podczas wyuczania system sprawdza wszystkie czujniki, w celu rozpoznania ilości wymienionych kół oraz ewentualnych zmian ich zamontowania. Gdy rozpoznane zostaną zmiany, system wyucza tylko nowe układy kół.

Układ jest wyłączony, gdy koło założone na pojeździe nie posiada zamontowanego w sobie układu. Uwaga: Nie wolno również naprawiać wypełniaczami w aerozolu opon, które mają zamontowany w sobie elektroniczny układ kontroli ciśnienia.
Zasady działania układu kontroli ciśnienia w oponach bez rozpoznawaniem położenia koła (3.):
W tej wersji systemu występuje jedna wspólna antena modułu komfortu, która odbiera telegramy z układów w kołach, a następnie przekazuje je do sterownika kontroli ciśnienia, w którym są fabrycznie zarejestrowane wymagane ciśnienia w oponach. Ciśnienia obowiązują dla jednego zestawu kół z ogumieniem homologowanym przez firmę Volkswagen i są zanotowane na tabliczce na pokrywie wlewu paliwa. Dla tego zestawu kół podano wymagane ciśnienia w oponach dla częściowego lub pełnego załadowania samochodu, które nie powinny być zmieniane.

Za pomocą przycisku kierowca może wybierać między częściowym, a całkowitym załadowaniem samochodu, odczytać status oraz włączyć lub wyłączyć układ kontroli ciśnienia w oponach. Istnieje jednak możliwość zastąpienia podstawowego zestawu ciśnień w oponach danego rozmiaru w przypadku, gdy kierowca chce stosować niefabryczne rozmiary opon. W tym celu należy wprowadzić zmiany do pamięci sterownika poprzez interfejsy warsztatowe.Układy elektroniczne kół systemu kontroli ciśnienia w oponach bez rozpoznawania położenia są inaczej zbudowane niż te z rozpoznawaniem położenia. Posiadają dodatkowo czujnik przyspieszenia, a rolę anteny sprawuje zawór. Dzięki temu sygnały nie są ekranowane przez płaszcz opony. Czujniki różnią się też zakresem częstotliwości zależnym od przepisów danego kraju.Kolejną różnicą w porównaniu do układu z rozpoznawaniem położenia kół jest ilość wysyłanych telegramów. Po przekroczeniu 25 km/h wysyłane są telegramy z odstępem 15 sekund, później co minutę. W przypadku sporego spadku ciśnienia w układach bez rozpoznania kół pakiety wysyłane są co 15 sekund, a w systemie z rozpoznawaniem co niecałą sekundę.

System ten był montowany np. w Passatach, który jest tańszy niż Tuareg czy Pheaton, a co za tym idzie miał uboższy system pomiarowy (użyłem tutaj czasu przeszłego, ponieważ nie posiadam na dzień pisania artykułu wiedzy o zastosowanym systemie w najnowszym Passacie).
Elektroniczne układy zamontowane w kołach mierzą na bieżąco wewnętrzną temperaturę w oponach, ciśnienie napełniania i przyspieszenie odśrodkowe danej opony. Wysyłanie telegramu danych zależy od tego, w jakim stanie znajduje się samochód.

Na postoju lub poniżej 25 km/h nie są wysyłane żadne telegramy, chyba że system wykryje duży spadek ciśnienia. Czujnik przyspieszenia odśrodkowego został wprowadzony do tego układu z kilku powodów. Po pierwsze, aby wykrywać prędkość pojazdu (przyspieszenie 5g odpowiada prędkości pojazdu około 25 km/h), po drugie, aby leżące koło zapasowe z zainstalowanym w środku czujnikiem nie wysyłało sygnałów, po trzecie, dzięki porównaniu prędkości odśrodkowej z prędkością pojazdu unikamy odbiory sygnałów z innych pojazdów jako własnych.

Jeżeli wymienione zostaną koła, elektroniczne układy kół wysyłają dane, gdy tylko prędkość nowych kół wyniesie powyżej 25 km/h. Numery identyfikacyjne nowych układów elektronicznych kół zostają automatycznie rozpoznane i wczytane do sterownika. Dodatkowo następuje sprawdzanie danych dotyczących przyspieszenia z prędkością samochodu. Ten proces trwa ok. 7 minut.

Montaż i demontaż elektronicznych układów kół (układ kontroli ciśnienia w oponach z/ bez rozpoznania położenia):
Elektroniczny układ koła umieszczony jest wewnątrz i przykręcony przez otwór zaworu w obręczy. W celu wyeliminowania uszkodzeń elektronicznego układu koła przy jego wymianie należy zwrócić uwagę, aby łopatki dociskowe urządzenia do montażu opon nie były umieszczane w obrębie zaworu.
Jeżeli stosowany był płyn uszczelniający opony, to zaleca się wymianę elektronicznych układów, ponieważ płyn może zapchać otwór czujnika ciśnienia.
Do elektronicznych układów kół należy stosować tylko dozwolone wkłady zaworów i oryginalne kapturki zaworowe (nie stosować osłon komfortowych – wydłużonych). Producent informuje również, iż koła nie powinny być myte w myjniach ultradźwiękowych, w celu ochrony przed uszkodzeniem układu elektronicznego w kole, jednakże nie spotkałem się jeszcze z taką myjnią w naszym kraju.

Reklama

 

Zakończenie:
Mam nadzieję, iż po przeczytaniu przytoczonych przeze mnie informacji na temat układów kontroli ciśnienia Czytelnicy będą mieli szerszy pogląd na to wyposażenie. Co prawda, opis dotyczył rozwiązań koncernu VAG, ale jak wspomniałem na początku, układy tego typu w innych autach różnią się szczegółami. Warto pamiętać, że wraz ze wzrostem klasy auta, wzrasta poziom zaawansowania użytych rozwiązań, co ma wpływ m.in. na czułość pomiarów. Omówione technologie bezprzewodowego przesyłania danych z układów w kołach w większości przypadków wykorzystują zasilanie bateryjne.

W niektórych autach, jak np. w starszych modelach Corvette stosowano rozwiązania piezoelektryczne, w których nie potrzebne były baterie, jednakże każde rozwiązanie piezo jest droższe od użycia baterii litowo jonowych, które można eksploatować przez ok. 10 lat. W tym czasie auta z górnej półki na pewno zdążą zmienić kolejnego właściciela, dlatego problem wymiany układów na nowe dotyczyć będzie tych osób, które zakupią kilkuletnie auta z drugiej ręki. Jeśli kupujemy auto, sprzedający podwyższa cenę wypisując wszystkie funkcje samochodu. Kupujący płaci za to i powinien mieć na względzie wydatki, które go będą czekały. Chyba, że kupuje się samochód tylko dla silnika, a resztę wyłącza na stałe, bo nie stać nas na eksploatacyjną wymianę zużytej części.

Musimy również pamiętać o informowaniu obsługi w warsztacie wulkanizacyjnym o zamontowanych czujnikach. Mam nadzieję, że dostrzegą Państwo, iż prosty z nazwy system (system kontroli ciśnienia w oponach) jest systemem złożonym, nad którym poświęcono wiele godzin pracy, nakładów finansowych, system, który analizuje dane pochodzące z różnych sterowników i czujników (ABS, ECU – sterownik silnika), a wszystko po to, żeby poprawić bezpieczeństwo.
Omówiony system TPMS w gruncie rzeczy nie jest nowym wynalazkiem. Pierwszy raz zastosowany został w Porsche 959 w 1986 r. Jest dziełem kilkunastu firm, w tym m.in.: Siemens VDO, Beru, Continental AG, TRW Automotive. Początkowo był wyposażeniem opcjonalnym w autach luksusowych, jednak z czasem zaczął powszednieć. W 1999 r. Peugeot 607 posiadał system TMPS w standardzie.

Co zrobić, by mieć taki system w aucie, który nie ma go fabrycznie?
Otóż istnieją w sprzedaży detalicznej zestawy z osobnym wyświetlaczem, 4 lub 5 czujnikami, centralką. Przyzwoitej jakości sprzęt kosztuje około 1000 zł. Można też udać się do serwisu ASO lub niezależnych elektromechaników i spytać o możliwość aktywacji takiego systemu. W niektórych modelach aut, jak np. w Golfie lub Polo, jeśli dysponujemy odpowiednią wersją zegarów i sterownikiem ABS, wystarczy zamontować przycisk do kalibracji i komputerowo ustawić kodowanie włączające funkcje TMPS.
Dodam również, iż w przygotowanym artykule pominąłem niemałą kwestię procedur wykonywania kalibracji i wyuczania układów w kołach oraz odczytywania i reakcji na komunikaty ostrzegawcze. Każdy typ posiada osobną charakterystykę i sposób obsługi, dlatego w celu prawidłowych wskazań należy bezwzględnie zapoznać się z instrukcją obsługi auta, aby posiadany przez nas system nie był przeszkodą w eksploatacji.

Kończąc, uważam że jeśli możemy pozwolić sobie finansowo na doposażenie kupowanego samochodu z salonu w TPMS, warto to zrobić, szczególnie gdy robimy wiele kilometrów po drogach szybkiego ruchu lub gdy co najmniej raz w roku zdarza nam się „złapać kapcia”. W autach używanych można pomyśleć o zamontowaniu omawianego systemu, jeśli stosunek jakości do ceny będzie na odpowiednim poziomie.
Osobiście uważam system kontroli ciśnienia w oponach za przydatny i kilkukrotnie jego brak dał mi się we znaki. Mam nadzieję, że system ten stał się Państwu bliższy i zapraszam do dyskusji na forum autoflesz.pl.