După studierea acestei teme, elevul va fi capabil:

- să identifice factorii fizici care influențează presiunea aerului în anvelope și consecințele presiunii incorecte în anvelope;

- să descrie construcția și principiul de funcționare al sistemului cu măsurare indirectă TPMS;

- să descrie construcția și principiul de funcționare al sistemului cu măsurare directă TPMS;

16.1           Factorii fizici care influențează presiunea aerului în anvelope și consecințele presiunii incorecte.

Aerul din anvelopă, la fel ca aerul din mediul înconjurător, este alcătuit în principal din azot (N₂) și oxigen (O₂). Moleculele acestor gaze nu sunt legate de o poziție fixă, ci se pot deplasa liber în interiorul volumului ocupat. Din acest motiv, gazele, spre deosebire de lichide și solide, sunt ușor compresibile.

În timpul mișcării lor, moleculele de gaz se ciocnesc între ele și se resping, iar în mod continuu lovesc suprafața interioară a anvelopei și a jantei. Aceste ciocniri ale moleculelor cu anvelopa se manifestă sub forma unei forțe (F) exercitate asupra suprafeței interioare a anvelopei (A) și determină presiunea aerului din anvelopă (Figura 16.1).

Odată cu creșterea temperaturii, moleculele de gaz se deplasează din ce în ce mai rapid (Figura 16.2). Ca urmare, forța exercitată asupra suprafeței interioare a anvelopei crește, iar presiunea aerului din anvelopă se mărește proporțional cu creșterea temperaturii. La o variație a temperaturii cu 10 °C, presiunea aerului crește sau scade cu aproximativ 0,1 bar. 

În timpul deplasării autovehiculului, temperatura anvelopei crește în principal:

-   din cauza frecării dintre anvelopă și carosabil;

-   ca urmare a deformărilor mecanice repetate ale anvelopei (strivire și revenire).

Pe măsură ce autovehiculul devine mai greu, prin adăugarea de pasageri sau marfă, anvelopele se deformează mai accentuat în zona benzii de rulare.

Pentru a compensa această solicitare suplimentară, presiunea aerului din anvelope trebuie mărită manual, conform indicațiilor producătorului, în funcție de gradul de încărcare al autovehiculului. Producătorii cunosc masa maximă autorizată a vehiculului și specifică pentru utilizatori presiunea recomandată în anvelope (Figura 16.3).

O presiune prea scăzută sau prea ridicată în pneuri are o influență semnificativă asupra siguranței circulației, consumului de combustibil, emisiilor de CO₂ și duratei de viață a pneurilor.
În cazuri rare, presiunea incorectă poate conduce chiar la distrugerea pneului, ca urmare a deteriorării progresive pe termen lung.

Aderența la carosabil și siguranța circulației. Dimensiunea suprafeței de contact dintre anvelopă și carosabil, precum și rezistența mecanică a anvelopei, sunt determinate în principal de presiunea aerului din anvelopă și de construcția acesteia. 

Presiunea corectă asigură contact uniform cu carosabilul, uzură normală a anvelopei, aderență bună, stabilitate și confort la rulare.

Atât presiunea prea mare, cât și presiunea prea mică pot conduce la deteriorarea anvelopei și la reducerea duratei de exploatare a acesteia (Figura 16.5).

Presiunea prea mare reduce suprafața de contact cu drumul, provoacă uzură neuniformă a anvelopei și scade confortul la deplasare.

Presiunea prea mică determină deformarea excesivă a anvelopei, creșterea temperaturii, mărirea distanței de frânare și posibile deteriorări ale flancurilor sau chiar ale carcasei anvelopei.

În funcție de dimensiunea și natura deteriorării, aerul poate ieși din anvelopă mai rapid sau mai lent. În unele cazuri, deteriorarea inițială provoacă doar o pierdere redusă de presiune, care însă se accentuează în timp, deoarece:

-   obiectul străin este împins tot mai adânc în anvelopă din cauza rotației roții;

-   sau acesta cade, iar zona deteriorată se mărește, permițând aerului să iasă mai rapid.

În urma unei deteriorări mecanice grave, poate provoacă o fisură sau o perforare de mari dimensiuni în anvelopă (Figura 16.6). Ruperea anvelopei în timpul deplasării este extrem de periculoasă, deoarece:

-   produce deviația bruscă a autovehiculului de la traiectorie;

-   poate provoca panică șoferului, conducând la erori de direcție sau frânare.

16.4           Construcția și principiul de funcționare a sistemului cu măsurare indirectă a presiunii în pneuri TPMS.

Verificarea vizuală a presiunii din anvelope este dificilă, mai ales la anvelopele cu profil redus. Totuși, controlul insuficient al presiunii poate afecta în mod semnificativ siguranța circulației și durata de viață a anvelopelor. Din acest motiv, de mai mulți ani se caută soluții tehnice care să permită monitorizarea continuă a presiunii în anvelope de către autovehicul și avertizarea conducătorului auto în cazul pierderii de presiune.

Sistemul de monitorizare a presiunii aerului din anvelope (TPMS -Tire Pressure Monitoring System) este un sistem de securitate activă pentru autovehicul. Sistemul TPMS avertizează șoferul atunci când presiunea uneia sau a mai multor anvelope scade sub o anumită valoare. Roțile au senzori de presiune care transmit constant informații despre presiunea și temperatura aerului din anvelope, unui modul de control. Când presiunea aerului scade sub o anumită valoare șoferul este avertizat printr-un martor luminos din bordul autovehiculului (Figura 16.7).

În prezent, se disting două abordări principale pentru realizarea tehnică a sistemelor de control al presiunii în anvelope:

1.   Sisteme cu măsurare indirectă;

2.   Sisteme cu măsurare directă.

Sistemele cu măsurare indirectă nu măsoară presiunea din anvelope direct, ci determină pierderile de presiune comparând frecvența de rotație a fiecărei roți cu o valoare nominală adaptată și memorată (Figura 16.8).

Frecvența de rotație a roții este un indicator indirect al pierderii de presiune în anvelopă și al comportamentului de vibrație al acesteia.

-   La scăderea presiunii în anvelopă, distanța dintre axa roții și carosabil scade, adică diametrul roții în acel loc devine mai mic.

-   Diametrul mai mic determină o ușoară modificare a vitezei de rulare, ceea ce influențează frecvența de rotație a roții.

-   Această modificare poate fi detectată de senzorii de viteză ai roții din sistemul ABS.

-   Vibrațiile proprii ale roții în mișcare produc, de asemenea, neregularități în viteza de rotație.

Dacă senzorii sunt suficient de sensibili, iar procesarea semnalelor este corect calibrată (luând în considerare și datele motorului, de exemplu cuplul motorului), este posibilă detecția chiar și a pierderilor mici de presiune prin compararea vibrațiilor roților.

Astfel, frecvența de rotație a fiecărei roți devine principalul parametru de intrare pentru sistemele cu măsurare indirectă, cum este RKA+.

Parametrii de intrare ai sistemului cu măsurare indirectă sunt colectați în timpul deplasării autovehiculului de către senzorii de frecvență a rotației roților, care măsoară viteza de rotație a fiecărei roți. Aceste date sunt transmise continuu către unitatea de control ABS. În paralel, sistemul utilizează și semnale suplimentare disponibile prin magistrala CAN, cum ar fi cuplul motorului, accelerația longitudinală și viteza de rotație în jurul axei verticale (Figura 16.9). Prin combinarea acestor informații, sistemului cu măsurare indirectă poate analiza modul în care se comportă fiecare roată, determinând caracterul vibrațiilor și identificând eventuale pierderi lente de presiune în anvelope.

16.3           Construcția și principiul de funcționare a sistemului cu măsurare directă a presiunii în pneuri TPMS.

Sistemul TPMS direct (activ) utilizează câte un senzor de presiune pentru fiecare roată (Figura 16.11), care transmite permanent semnale radio către modulul de control, permițând detectarea continuă a variațiilor presiunii și a temperaturii roților, indiferent dacă vehiculul este staționat sau în mișcare, asigurând astfel monitorizarea precisă a presiunii aerului din anvelope.

Sistemul TPMS monitorizează continuu presiunea în anvelope utilizând senzori de presiune montați în fiecare roată și transmițătoare dedicate (TPMS). Fiecare senzor măsoară presiunea și temperatura aerului din anvelopă, iar valorile înregistrate sunt transmise prin semnal radio transmițătorului TPMS corespunzător roții. Semnalul, identificat printr-un cod unic al transmițătorului, este recepționat de antena de recepție și transmis mai departe către modulul de control al sistemului TPMS (Figura 16.12). Modulul de control evaluează datele primite, comparând presiunea măsurată cu valorile nominale recomandate de producător. În cazul în care presiunea unei roți scade sub limita admisă sau apare o pierdere rapidă a presiunii, sistemul generează automat un semnal de avertizare pe tabloul de bord, informând conducătorul auto despre necesitatea verificării anvelopei.

Avantajele sistemului de monitorizare directă a presiunii în pneuri (TPMS direct) față de sistemul cu măsurare indirectă (TPMS indirect):

1.   măsoară efectiv presiunea aerului din fiecare pneu, prin senzori dedicați montați pe roți, oferind valori reale și precise. Sistemul indirect doar estimează pierderea de presiune pe baza diferențelor de viteză ale roților (ABS/ESP).

2.  măsoară și temperatura aerului din pneuri, permițând o evaluare mai corectă a stării acestora, în timp ce sistemul indirect nu poate măsura temperatura.

3.  poate detecta pierderi de presiune chiar și atunci când vehiculul este staționat, spre deosebire de sistemul indirect, care funcționează doar în timpul deplasării.

4.  identifică atât pierderile rapide, cât și cele progresive de presiune, în timp ce sistemul indirect este mai puțin sensibil la pierderile lente.

5. poate afișa presiunea (și temperatura) pentru fiecare pneu în parte, permițând identificarea exactă a roții afectate. Sistemul indirect nu indică roata și nu oferă valori numerice.

6.   nu este influențat de uzura pneurilor, diferențele de diametru sau de utilizarea pneurilor de iarnă/vară, spre deosebire de sistemul indirect, care necesită recalibrare.

7. permite, în anumite configurații, monitorizarea presiunii din roata de rezervă, lucru imposibil la sistemul indirect.

8.   respectă mai ușor cerințele legislative și oferă un nivel mai ridicat de siguranță activă pentru conducătorul auto. https://vwts.ru/forum/topic/192806/