Czujniki ciśnienia w oponach – zasada działania

Według statystyk organizacji Dekra ok. 40 proc. kierowców nie kontroluje ciśnienia w kołach. Niedopompowane opony to nie tylko straty wynikające z nadmiernego zużycia paliwa i samych opon, ale też nieprawidłowe zachowanie samochodu podczas jazdy, zwłaszcza w sytuacjach ekstremalnych. Dlatego producenci samochodów coraz częściej wyposażają swoje auta w czujniki ciśnienia. Jak one działają?

Wyróżniamy dwie podstawowe grupy czujników: do pomiaru bezpośredniego i pośredniego. Te pierwsze montowane są bezpośrednio we wnętrzu opony i dostarczają konkretnej odpowiedzi na pytanie o wartość ciśnienia. Drugie zaś wykrywają tylko nagły spadek ciśnienia, a do działania wykorzystują inne czujniki oraz metody pomiaru pośredniego.

Czujniki pośrednie są proste i stosunkowo tanie w opracowaniu i montażu, dlatego decyduje się na nie wielu producentów. Stosowane są zazwyczaj w autach klasy średniej i niższej, w których konieczność pomiaru realizowana jest najtańszymi dostępnymi środkami. Pomiar odbywa się poprzez np. optyczne mierzenie prędkości konkretnego koła. W tym celu wykorzystuje się czujniki systemu ABS oraz ESP.

Następnie sygnały zbierane ze wszystkich kół pojazdu są ze sobą porównywane i w przypadku dłuższego występowania innej wartości na jednym z kół kierowca jest ostrzegany o utracie ciśnienia. Jak to się zatem dzieje, że informację o ciśnieniu otrzymujemy z pomiaru prędkości obrotowej?

Odpowiedź jest prosta: im niższe ciśnienie w oponie, tym mniejsza jej średnica. Z kolei mniejsza średnica całego koła powoduje, że do utrzymania określonej prędkości jazdy potrzebuje ono wykonać więcej obrotów niż inne.

Możliwy jest także drugi rodzaj pomiaru. Obecnie coraz częściej wykorzystuje się pomiar wibracji na poszczególnych kołach oraz zmiany obciążenia podczas manewrów skręcania, przyspieszania i hamowania. Pomiary realizowane są podobnie jak w pierwszej metodzie.

Jakie są wady takiego rozwiązania? Z pewnością pomiar pośredni powoduje powstawanie sporych niedokładności. Dlatego systemy te wysyłają do kierowcy informację w postaci ostrzeżenia dopiero wtedy, gdy ciśnienie spadnie o około 20 proc. Ponadto informacja o spadku ciśnienia jest podawana ze sporym poślizgiem czasowym.

Wynika to z długiego okresu pomiarowego, na podstawie którego podejmowana jest decyzja o podniesieniu alarmu. To konieczne, gdyż koła, na skutek różnych warunków trakcyjnych, mogą różnić się przez krótką chwilę wartościami prędkości obrotowej.

Kolejna wada wynikająca z porównawczego charakteru pomiaru jest taka, że w razie utraty powietrza we wszystkich kołach system nie zareaguje – w końcu prędkości obrotowe lub wibracje będą podobne na wszystkich czterech kołach. Jednak największy problem pracy takiego sytemu to przyjęcie poziomu odniesienia. Jest to konieczne po każdorazowej zmianie ciśnienia - po dopompowaniu lub zmianie opon.

To użytkownik musi zadbać o to, aby przyjąć prawidłowy poziom i zresetować  system do nowej wartości. Jeśli tego nie zrobi, to wszystko będzie działało nieprawidłowo. A skąd mamy mieć pewność, że aktualne ciśnienie jest optymalne? Nawet gdy sprawdza się wartość kompresorem, pomiar obarczony jest sporym błędem, zwłaszcza jeśli używamy powszechnie dostępnych urządzeń na stacjach paliw.

Podobny problem występuje po wymianie opon na inne. Przecież każdy model opony ma inną sztywność i inaczej zachowuje się po spadku ciśnienia. To również wprowadza niedokładność pomiaru. Szczególne różnice wystąpią po przejściu z opon typu Run on Flat (które są zdecydowanie sztywniejsze) na zwykłe i odwrotnie. Wrażliwe na rodzaj opon są zwłaszcza systemy dokonujące pomiaru wibracji.

Drugi typ systemów realizuje pomiar bezpośredni. Określają one rzeczywisty poziom ciśnienia na podstawie pomiaru czujnika umieszczonego wewnątrz koła. Są różne rodzaje mocowań czujnika – może być on zamontowany wraz z zaworem powietrznym lub umieszczony bezpośrednio na feldze.

W obu przypadkach komunikacja z resztą systemu następuje poprzez fale radiowe. Taki sposób pomiaru jest dużo dokładniejszy (choć to też zależy od modelu samochodu) i pozwala na bieżąco kontrolować poziom ciśnienia – pomiar następuje co mniej więcej minutę.

Rozwiązanie tego typu ma jednak spore wady użytkowe. Czujniki łatwo uszkodzić podczas demontażu opon – dlatego warto uprzedzić o ich obecności osoby wykonujące za nas tę czynność. Oczywiście przekłada się to na cenę tej usługi . W razie uszkodzenia czujnika trzeba kupić nowy (zazwyczaj kosztuje około 150–200 zł), konieczna jest też powtórna kalibracja systemu, aby zapewnić jego poprawne działanie.

Kalibracja powinna być dokonywana po jakiejkolwiek ingerencji w koła - to również generuje dodatkowe koszty. Istotne jest także, że felgi powinny być zakładane w te same miejsca – inne ich użycie spowoduje nieprawidłowe działanie systemu. Często w autach, które są wyposażone w system seryjnie, felgi takie mają specjalne oznaczenie, pozwalające zidentyfikować, na którym kole pojazdu powinny być zamontowane.

Bywa, że systemy tego typu nie działają prawidłowo i nieustannie ostrzegają użytkownika o spadku ciśnienia. Ten problem znany jest chociażby posiadaczom Renault Laguny II generacji - awarie czujników ciśnienia opon są typowe dla tego modelu.

Pomimo wielu problemów i kosztów generowanych przez układy ostrzegające o niskim ciśnieniu ich zaleta jest niepodważalna. Dbają o nasze bezpieczeństwo, informując w razie zaistnienia nieprawidłowości.

W niektórych rozwiązaniach są niezbędne – mowa chociażby o autach z oponami typu Run on Flat. Bez obecności czujników kierowca nie jest świadomy utraty ciśnienia i podróżując przez długi czas z taką oponą, może doprowadzić do jej gwałtownego uszkodzenia.

Warto zaznaczyć, że systemy monitorowania poziomu ciśnienia w oponie TPMS (Tyre Pressure Monitoring System) są w dalszym ciągu rozwijane. Jednym z najnowszych rozwiązań w tej dziedzinie jest powiadamianie bezpośrednio przez telefon komórkowy. Układ po zdiagnozowaniu spadku ciśnienia wysyła użytkownikowi krótką wiadomość graficzną, w której przekazane są najistotniejsze informacje. Nad takim rozwiązaniem pracuje m.in. Continental.

Zalety takich systemów dostrzegły już władze Unii Europejskiej, rekomendując od listopada 2012 roku montowanie czujników ciśnienia we wszystkich nowych samochodach sprzedawanych w UE.