سیستم TPMS یا کنترل فشار باد لاستیک چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

این مقاله آموزشی پدال به معرفی سیستم TPMS یا کنترل فشار باد لاستیک خودرو اختصاص دارد.


TPMS مخفف عبارت Tire Pressure Monitoring System است که اطلاعات مربوط به فشار باد درون لاستیک‌ها را بی‌وقفه به اطلاع راننده می‌رساند. این سیستم به دو دسته مستقیم و غیرمستقیم دسته‌بندی می‌شود. سیستم TPMS هم حین ساخت خودرو و هم پس از آن می‌تواند روی وسیله نقلیه نصب شود. هدف از به‌کارگیری تکنولوژی موردبحث جلوگیری از تصادفات، کاهش مصرف سوخت و کاهش استهلاک لاستیک است. این سیستم اولین بار روی خودروهای لوکس اروپایی در دهه ۸۰ میلادی نصب شد ولی استفاده گسترده از آن به دنبال مرگ صدها نفر در آمریکا به دلیل ترکیدن لاستیک‌های فایرستون در خودروهای ساخت فورد صورت گرفت. در آن زمان آمریکا قانونی را تصویب و استفاده از سیستم TPMS را الزامی‌کرد. سایر کشورها همچون روسیه، اتحادیه اروپا، کره جنوبی، ایران و… نیز استفاده از این تکنولوژی را الزامی‌کرده‌اند. در نظرسنجی انجام شده بین سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۱۷ فهمیده شد که ۵۴ درصد خودروهای سواری سوئد، آلمان و اسپانیا فاقد سیستم کنترل فشار باد لاستیک هستند. شایان ذکر است برخی سیستم‌های TPMS مستقیم که نیازمند برنامه مخصوص گوشی هوشمند و یا نمایشگر پرتابل هستند برای دوچرخه‌ها، خودروها و تریلرها تولید شده‌اند.

تاریخچه سیستم TPMS

به دلیل تأثیر زیادی که فشار باد لاستیک روی ایمنی و راندمان وسیله نقلیه دارد، سیستم کنترل فشار باد لاستیک به‌صورت یک آپشن در خودروهای لوکس اروپایی ارائه شد. اولین خودروی سواری مجهز به سیستم TPMS پورشه ۹۵۹ سال ۱۹۸۶ بود. در سال ۱۹۹۶ رنو از سیستم پکس میشلن برای خودروی سنیک استفاده کرد و ۳ سال بعد پژو سیتروئن تصمیم گرفت تا این سیستم را به‌صورت استاندارد روی پژو ۶۰۷ نصب کند. در سال ۲۰۰۰ رنو لاگونا نسل دوم به عنوان اولین خودروی سواری میان سایز تولید انبوه که به‌صورت استاندارد از سیستم کنترل فشار باد لاستیک سود می‌برد رونمایی شد.

همچنین بخوانید: انواع سنسورهای خودرو و کاربرد آن‌ها

داستان TPMS در آمریکا از سال ۱۹۹۱ شروع شد یعنی زمانی که شورولت کوروت با لاستیک‌های ران فلت گودیر تولید شد. این سیستم در کوروت از سنسورهای درون چرخ استفاده می‌کرد و یک نمایشگر هم فشار باد هر لاستیک را نشان می‌داد. درصورتی‌که فشار باد لاستیک از حد معینی کمتر یا بیشتر می‌شد، هشدارهایی به اطلاع راننده می‌رسید. سیستم موردبحث از همان زمان به‌صورت یک ویژگی استاندارد روی کوروت ارائه می‌شود.

فراخوان فایرستون و الزامی شدن نصب TPMS روی خودروها

فراخوان شرکت فایرستون در دهه ۹۰ میلادی که با مرگ بیش از ۱۰۰ نفر در ارتباط بود کنگره آمریکا را به تصویب قانونی جدید رهنمون ساخت. این قانون استفاده از سیستم TPMS در همه وسایل نقلیه موتوری سبک با وزن کمتر از ۴.۵ تن را الزامی کرد تا رانندگان از وضعیت فشار باد لاستیک خودروهای خود مطلع شوند. در کشور ما نیز اکثر خودروها با استانداردهای ۸۵ گانه تولید می‌شوند که یکی از این استانداردها نصب سیستم TPMS است.

لاستیک‌های ران فلت

معرفی لاستیک‌های ران فلت توسط چندین شرکت سازنده لاستیک باعث شد هنگام نصب این لاستیک‌ها از سیستم TPMS نیز استفاده شود. رانندگان در صورت خالی شدن باد این لاستیک‌ها تقریباً چیزی را متوجه نمی‌شوند و به همین خاطر هم سیستم‌های هشدار ران فلت معرفی شدند. این سیستم‌ها در واقع نسل اول از TPMS غیرمستقیم بودند هرچند در حال حاضر نسخه‌های پیشرفته‌تری از آن وجود دارند. سیستم TPMS غیرمستقیم می‌تواند کمبود فشار باد لاستیک را با استفاده از شعاع چرخش چرخ و تجزیه‌وتحلیل طیف تشخیص دهد.

انواع مختلف سیستم TPMS

همان‌طور که اشاره شد این تکنولوژی به دو نسخه مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شود.

• سیستم TPMS غیرمستقیم

این سیستم‌ها از سنسورهای فشار فیزیکی استفاده نمی‌کنند بلکه فشار باد را با استفاده از سیستم‌های نرم‌افزاری اندازه می‌گیرند. این کار با بررسی و ترکیب پیام سنسورهای موجود از جمله سرعت چرخ، شتاب سنج و داده‌های گوناگون صورت می‌گیرد تا به این ترتیب فشار باد لاستیک بدون نیاز به سنسورهای فیزیکی درون چرخ‌ها اندازه‌گیری و پایش شود. نسل اول سیستم‌های کنترل فشار باد غیرمستقیم بر این اساس کار می‌کردند که لاستیک‌های بدون باد دارای قطر کوچک‌تری نسبت به لاستیک‌های دارای باد هستند. این تفاوت از طریق سنسورهای سرعت چرخ ABS و ESC قابل‌اندازه‌گیری است. دومین نسل سیستم TPMS غیرمستقیم نیز کم شدن فشار باد همه لاستیک‌ها را با استفاده از تجزیه‌وتحلیل طیف هر چرخ تشخیص می‌دهد. این داده‌ها با استفاده از تکنیک‌های پردازش سیگنال پیشرفته بررسی می‌شوند.

باید دانست سیستم موردبحث نمی‌تواند فشار باد مطلق را نمایش دهد بلکه به‌طور نسبی عمل می‌کند و زمانی که باد تمامی لاستیک‌ها تنظیم شد باید توسط راننده ریست شود. این کار معمولاً با استفاده از دکمه‌ای فیزیکی یا منوی نمایشگر انجام خواهد شد. نکته دیگر اینکه سیستم‌های غیرمستقیم به متغیرهایی همچون لاستیک‌های متفاوت، سطح مسیر و سرعت یا سبک رانندگی حساس‌تر هستند. فرایند ریست کردن به همراه فاز یادگیری خودکار که معمولاً بین ۲۰ تا ۶۰ دقیقه رانندگی صورت می‌گیرد، بسیاری از این متغیرها را حذف می‌کند. از آنجایی که سیستم TPMS غیرمستقیم فاقد هرگونه سخت‌افزار اضافی، قطعات یدکی و سرویس و نگهداری است بنابراین کاربری راحتی خواهد داشت هرچند همان‌طور که گفتیم سنسورها باید پس از هر بار بررسی لاستیک ریست شوند. از آنجایی که نصب سیستم کنترل فشار باد لاستیک در اتحادیه اروپا الزامی شده بنابراین نسخه‌های متنوعی از آن روی خودروها وجود دارند. با اینکه انتظار می‌رود این نسخه از TPMS سهم بیشتری از بازار را در اختیار گیرد چراکه بسیاری از خودروسازان و مشتریان راحتی استفاده از آن را تحسین می‌کنند.

• سیستم TPMS مستقیم

این سیستم فشار باد لاستیک را به‌صورت مستقیم و با استفاده از سنسورهای سخت‌افزاری اندازه می‌گیرد. درون والف هر چرخ خودرو یک سنسور فشار وجود دارد که اطلاعات فشار باد لاستیک را به ECU ارسال می‌کند. برخی سیستم‌ها حتی دمای لاستیک را نیز گزارش می‌کنند. این سیستم‌ها می‌توانند تغییرات فشار باد هر لاستیک را اندازه‌گیری کنند. با اینکه TPMS مستقیم از نظر نوع انتقال پیام نسخه‌های متفاوتی دارد اما بسیاری از آن‌ها می‌توانند فشار باد لاستیک را هم در حالت سکون و هم در حال حرکت خودرو نشان دهند. نکته مهم اینکه بسیاری از سنسورها توسط باتری کار می‌کنند و بنابراین طول عمر مشخصی دارند. برخی سنسورها دارای سیستم برقی بی‌سیم هستند تا مشکل عمر مشخص باتری را نداشته باشند. این کار فرکانس انتقال داده را افزایش و وزن سنسور را نیز کاهش می‌دهد.

اگر سنسور در خارج از چرخ قرار گیرد (همانند برخی سیستم‌های افترمارکتی)، امکان آسیب فیزیکی آن‌ها و ورود مایعات و آلودگی‌های گوناگون به سنسور وجود خواهد داشت؛ اما درصورتی‌که سنسور TPMS درون چرخ نصب شود این مشکلات دیده نخواهند شد هرچند باتری سنسور در دسترس نخواهد بود و تعویض آن زمان‌بر خواهد شد. به منظور حفظ انرژی و افزایش طول عمر باتری سنسورها، بسیاری از آن‌ها زمانی که خودرو پارک است اطلاعات خود را ارسال نمی‌کنند.

مزایای سیستم TMPS

رفتار لاستیک خودرو ارتباط نزدیکی با فشار باد آن دارد. فاکتورهای کلیدی همچون فاصله توقف و پایداری خودرو نیازمند فشار باد مطلوب لاستیک‌ها خواهد بود. کمبود شدید فشار باد لاستیک حتی منجر به از بین رفتن ساختار آن می‌شود و این موضوع جدای از تأثیر گذاشتن روی شتاب، مصرف سوخت و استهلاک لاستیک، باعث خطرات ایمنی نیز می‌شود. به همین خاطر استفاده از سیستم TPMS مزایای زیادی خواهد داشت که در ادامه به‌طور خلاصه به آن‌ها اشاره می‌شود:

• صرفه‌جویی در مصرف سوخت

بر اساس مطالعات صورت گرفته، ۱۰ درصد افت فشار باد لاستیک در هر خودرو باعث افزایش ۱ درصدی مصرف سوخت می‌شود. اداره حمل‌ونقل آمریکا تخمین زده لاستیک‌های کم باد باعث اتلاف ۷ میلیون و ۶۰۰ هزار مترمکعب سوخت در سال می‌شوند.

• افزایش عمر لاستیک

کم شدن فشار باد لاستیک دلیل اصلی خرابی آن است. همچنین با کاهش فشار باد لاستیک، اصطکاک بین آن و جاده افزایش می‌یابد و ساختار داخلی لاستیک آسیب می‌بیند. با وجود سیستم TPMS راننده همواره از فشار باد لاستیک خودروی خود مطلع خواهد شد.

• بهبود ایمنی

کم شدن فشار باد لاستیک می‌تواند منجر به دو پوست شدن و خرابی آن شود. این امر در هر سال باعث ۴۰ هزار تصادف، مجروحیت ۳۳ هزار نفر و مرگ بیش از ۶۵۰ نفر می‌شود. درصورتی‌که لاستیک فشار باد مناسبی داشته باشد پایداری، هندلینگ و توانایی توقف خودرو بهبود خواهد یافت.

• تأثیر مثبت روی محیط‌زیست

اداره حمل‌ونقل آمریکا می‌گوید استفاده از لاستیک‌های کم باد در آمریکا بیش از ۲۶ میلیون کیلوگرم آلاینده کربن مونوکسید غیرضروری را در سال وارد جو زمین می‌کند.

معایب سیستم TPMS

یکی از مشکلات نسل اول این سیستم خوردگی والف لاستیک بوده که به سنسور نیز آسیب می‌رسانده است. همین موضوع درباره سیستم‌های افترمارکتی نیز صدق می‌کند. نکته دیگر به استفاده از مواد رفع پنچری لاستیک مربوط می‌شود که جنجال‌برانگیز بوده زیرا برخی شرکت‌ها اعلام کرده‌اند استفاده از این مواد تأثیری روی سنسور TPMS ندارد درحالی‌که برخی خودروسازان درباره خرابی سنسور به خاطر آن هشدار داده‌اند. همچنین امکان آسیب دیدن سنسور در زمان تعویض لاستیک وجود دارد که هزینه بیشتری را به مالک خودرو تحمیل خواهد کرد. نکته دیگر اینکه در صورت خالی شدن باتری، کل سنسور باید تعویض شود.