Rodzaje czujników ciśnienia w oponach

Od kilku lat obowiązkowym wyposażeniem każdego nowego samochodu jest zamontowany w nim czujnik ciśnienia powietrza, tzw. TMPS (Tyre Pressure Monitoring System). W założeniu urządzenia tego rodzaju mają przyczyniać się do poprawy bezpieczeństwa ruchu drogowego, a także powodować zmniejszenie zużycia paliwa. Nie bez znaczenia jest też dążenie do ograniczenia nadmiernego zużywania się opon, co wiąże się z powstawaniem trudnych do utylizacji odpadów. Czujniki montowane w pojazdach wpływają nie tylko na kwestie związane z użytkowaniem auta, ale także na jego obsługę. Przy serwisie opon samochodów osobowych i busów konieczne staje się uwzględnianie odpowiedniego kalibrowania czujników podczas wymiany lub naprawy ogumienia. Zmiana rodzaju używanych felg czy zakup dodatkowego kompletu opon również wymaga skonfigurowania i ustawiania poszczególnych elementów. Zarówno producenci samochodów, jak i firmy oferujące czujniki akcesoryjne, które można zainstalować w dowolnym pojeździe, także wyprodukowanym przed 1 listopadem 2014 roku, gdy wprowadzono obowiązek montowania TMPS, proponują klientom różne rodzaje czujników.

Przyjrzyjmy się bliżej temu, dlaczego utrzymywanie odpowiedniego ciśnienia w oponach jest tak ważne oraz zobaczmy, na czym polegają różnice między systemami wykorzystywanymi w czujnikach.

Dlaczego poziom ciśnienia w oponach ma tak duże znaczenie?

Opony to część pojazdu, która wspólnie z innymi podzespołami odpowiada za możliwość bezpiecznej jazdy. Opony współpracując z układem kierowniczym i zawieszeniem utrzymują auto na optymalnym torze jazdy, działając razem z układem hamulcowym i systemem zawieszenia dają możliwość zatrzymania pojazdu, a w połączeniu z układem przekazywania napędu zamieniają generowany przez silnik moment obrotowy na ruch samochodu. Dobre działanie opon jest więc ważne we wszystkich kluczowych obszarach dotyczących eksploatacji auta. Przyczepność, skuteczność hamowania oraz zdolność do efektywnego przyspieszania w największym stopniu zależą od tego, jak ze swoimi zadaniami radzą sobie zamontowane w pojeździe opony. Osiągane rezultaty mają oczywiście związek z konstrukcją opon, ukształtowaniem bieżnika oraz jego wysokością, jednak najbardziej istotnym parametrem wpływającym na pracę opony jest właściwe ciśnienie.

Poziom ciśnienia przesądza o tym, czy opona ma optymalny, przewidziany przez jej producenta kształt. Dzięki temu może najefektywniej przenosić wszystkie obciążenia oraz przylegać do nawierzchni odpowiednią częścią bieżnika. Wszelkie odstępstwa od właściwych dla konkretnego ogumienia parametrów powodują problemy eksploatacyjne i wpływają na zmniejszenie się komfortu i poziomu bezpieczeństwa. Opona, którą napompowano zbyt mocno, będzie stykała się z podłożem na mniejszej powierzchni. Utrudni to hamowanie, zakłóci odprowadzanie wody z jej powierzchni oraz skuteczne przyspieszanie, a także jazdę po śniegu czy lodzie. Duże ciśnienie sprawi też, że czoło opony będzie się zużywać nierównomiernie.

Równie niekorzystne będą skutki niedoboru powietrza. Szczególnie zagrożony zniszczeniem będzie wówczas bok opony, jednak w niebezpieczeństwie znajda się również felgi, zwłaszcza w pojazdach z oponami niskoprofilowymi, gdzie margines bezpieczeństwa jest dużo niższy. Jeśli nawet podczas jazdy ze zbyt niskim ciśnieniem nie dojdzie do uszkodzenia, będą się one o wiele szybciej zużywały. Ciężej też będzie o efektywne hamowania, a auto z trudnością będzie utrzymać na wybranym torze jazdy. Poważne problemy pojawią się również ze stabilnością przy jeździe z większą szybkością oraz pokonywaniu zakrętów. Należy się też liczyć ze znacznym wzrostem zużycia paliwa.

Jak działają czujniki ciśnienia powietrza w kołach?

Czujniki ciśnienia powietrza zamontowane w oponach mają za zadanie informowanie kierowcy o jego ubytku. Zwykle dzieje się to za pośrednictwem odpowiedniego komunikatu na wyświetlaczu, zapalenia się kontrolki lub sygnału dźwiękowego. System zareaguje nie tylko w przypadku, gdy ciśnienie ulegnie zmniejszeniu wskutek naturalnych procesów – drobnych nieszczelności ścianek opon albo wentyli, ale również wskutek uszkodzenia. W tym drugim przypadku jest to o tyle ważne, że sygnał zwykle pojawi się, zanim kierowca odczuje zmianę w prowadzeniu auta. Daje to możliwość zmniejszenia prędkości i wcześniejszego znalezienia miejsca, gdzie można się bezpiecznie zatrzymać.

Dane o ciśnieniu są zbierane z czujników, które są umieszczone w kołach pojazdu. Mogą one działać na jeden z dwóch sposobów – monitorując ciśnienie pośrednio lub bezpośrednio. System kontroli pośredniej działa pobierając dane na temat prędkości obrotowej, z jaką kręci się koło. Ponieważ spadek ciśnienia oznacza zmniejszenie się obwodu koła, jego prędkość ulegnie zwiększeniu, gdyż do pokonania tej samej drogi będzie musiało obrócić się więcej razy. Czujniki bezpośrednie współpracują z zamontowanymi w autach systemami ABS oraz ESP wykorzystując zbierane przez nie informacje. Niektóre systemy mierzą także wibrację, w którą wpadają koła z mniejszą ilością powietrza i podnoszą alarm w zależności od porównania wyników z danymi z pozostałych kół.

Zaletą pomiaru bezpośredniego jest niewielki koszt systemu i jego małe skomplikowanie. Wadą natomiast jest duża podatność na błędy. Wartością referencyjną, z którą system porównuje ewentualne ubytki powietrza, jest ta, jaka zostanie ustawiona przy kalibracji. Problemem jest też dość duże opóźnienie w działaniu, ponieważ prędkość obrotowa musi być mierzona w pewnym odcinku czasu, by pomiar był miarodajny. Kłopoty pojawiają się również przy zamontowaniu opon o innej charakterystyce niż fabryczne.

Zupełnie inna jest specyfika działania systemów opartych o pomiar bezpośredni. W ich przypadku w kołach są zamontowane tzw. czujniki aktywne, które dokonują cyklicznego sprawdzania ciśnienia, a uzyskane dane przesyłają w czasie rzeczywistym, czyli natychmiast po pomiarze. Czujniki tego typu są zamontowane na wewnętrznej części felgi lub bezpośrednio pod wentylem. Uzyskiwane dane są przesyłane drogą radiową, a następnie przekazywane do elektroniki pojazdu, która generuje odpowiednie ostrzeżenie dla kierowcy.

Największą zaletą korzystania z czujników aktywnych jest możliwość dokładnego i szybkiego pomiaru. Ograniczenia wiążą się z limitowanym pojemnością czasem pracy zamontowanej w nich baterii, która zależy od warunków, w jakich jest eksploatowany pojazd. Problemem bywa też konieczność kalibracji systemu, np. po zmianie opon i wyważaniu kół. Minusem jest wysokie prawdopodobieństwo uszkodzenia czujnika przy znacznym ubytku powietrza. Czujniki tego rodzaju mogą też zostać zniszczone podczas wymiany opon.

Montaż i wymiana czujników ciśnienia

Osoby, chcące zamontować czujniki w aucie, które nie zostało w nie fabrycznie wyposażone lub muszą je wymienić ze względu na awarię, mogą zdecydować się na jeden z trzech typów czujników aktywnych dokonujących pomiaru bezpośredniego. Dostępne są czujniki dedykowane oraz uniwersalne w wersjach konfigurowalnych lub nie. Każdy z nich jest zbudowany podobnie – z korpusu, zawierającego elektronikę podzespołu, w tym moduł radiowy oraz baterię, a także zaworu, który jednocześnie jest elementem mocującym. Dostępne są zawory z korpusami gumowymi oraz aluminiowymi o większej wytrzymałości, jednak nieco trudniejsze w montażu.

Czujniki dedykowane są przeznaczone do konkretnego modelu auta i działają tak, jak te, które montuje się fabrycznie. Mają już wprowadzone dane konkretnych marek. Czujniki uniwersalne muszą zostać odpowiednio zaprogramowane. Za ich pomocą można zastąpić jeden z czujników oryginalnych, który po podłączeniu i skopiowaniu danych właściwych dla konkretnego modelu będzie w pełni rozpoznawany przez komputer. Dostępne są zarówno czujniki, które wymagają sprzętowej konfiguracji, czyli ustawienia odpowiednich parametrów za pomocą urządzenia diagnostycznego, jak i takie, które nie potrzebują żadnych ingerencji, wysyłając dane we wszystkich zaimplementowanych protokołach, co przyspiesza i ułatwia montaż, ale jednocześnie powoduje znacznie szybsze użycie baterii.

Warto wspomnieć, że serwis, który obsługuje opony z czujnikami ciśnienia, musi dysponować odpowiednim sprzętem, który pozwala na programowanie czujników oraz odczyt informacji przez nie przesyłanych. Jest to o tyle ważne, że w przypadku błędnych wskazań czujników niezbędne jest ustalenie, czy chodzi o awarię elektroniki, czy problemy z felgą lub ogumieniem.