Vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbörðum

Þessi wikilexía er ætluð nemendum í bifvélavirkjun. Markmið með þessari lexíu er að nemandi læri um útfærslur, uppbyggingu og virkni vaktkerfis fyrir loftþrýsting í hjólbörðum.

Vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbörðum er rafeindarstjórnbúnaður sem fylgjast með loftþrýstingi í hjólbarða ökutækja í rauntíma. Ef loftþrýstingur í einu af fjórum hjólum fellur niður fyrir lágmarksgildi ræsir stjórntölva viðvörunarljós í mælaborði ökutækis. Tilgangurinn er að koma í veg fyrir umferðarslys, óþarfa eyðslu eldsneystis og óeðlilegt slit á dekkjum. Hægt er að vakta loftþrýsting á tvennan hátt: með beinni og óbeinni skynjun.

Saga

Vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjóbörðum kom fyrst fram sem aukabúnaður í evrópskum lúxusbifreiðum á áttunda áratugnum og var fyrst að finna í Porsche 959. Í dag er skylt að fólksbifreiðar og sendibifreiðar að 3.500 kg sem eru seld í Evrópu (frá nóvember 2014) og Norður-Ameríku (frá 2008) hafi vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbörðum.

Viðvörunarljós

Viðvörunarljós fyrir loftþrýsting í dekkjum

Viðvörun getur komið fram á mismunandi vegu en til eru þrjár algengar útgáfur.

• Ein algengasta útgáfan er gefin upp í formi viðvörunarljóss í mælaborði ökutækis sem sýnir mynd af þversniði af hjólbarða með upphrópunarmerki í miðri mynd. Ef loftþrýstingur er of lágar logar viðvörunarljósið stögðugt. Almennt er viðvörunarljósið gult að lit. Einnig getur texti komið upp og sagt til um hvaða dekk er með ónægjan loftþrýsing. Ef bilun er í vöktunarkerfi mun viðvörunarljósið blikka.
• Önnur útgáfa er mynd sem sýnir ofanvarp af ökutæki í mælaborði ökutækis. Lögð er áhersla á hjóbarða ökutækis á myndinni. Ef loftrþýstingur fellur mun eitt af fjórum hjólum á mynd lýsast upp. Ef bilun er í vöktunarkerfi blikkar hjól í mynd.
• Þriðja útgáfan sýnir raunstöðu loftþýstings dekkja með mælieiningu eins og bar eða PSI.

Vaktkerfi með óbeina mælingu

Vaktkerfi með óbeina mælingu notar hjólhraðskynjara EPS kerfis til að meta hvort loftþrýstigur er nægur. Þegar loftþrýstingur í hjólbarða fellur hefur það áhrif á ummál dekks sem verður minna og snúningshraði hjóls verður meiri en á öðrum hjólum ökutækis. Stjórntölva fyrir vaktkerfi ræsir ekki viðvörunarljós fyrir en 30% munur verður á loftþrýstingi á hjólbörðum.

Vaktkerfi með beinni mælingu

Loftþrýstiskynjara í hjólbarða

Móttakari og loftþrýstiskynjari í hjóli.

Í vaktkerfi með beinni mælingu er stöðugt verið að fylgjst með loftþrýstingi í hjólbörðum, hvort sem ökutæki er á ferð eða kyrrstætt. Í þessu vaktkerfi er að finna loftþrýstiskynjara sem er komið fyrir í öllum hjólum ökutækis. Skynjarinn er festur á loftventil og hægt er að nota skynjarann áfram ef skipt er um felgur eða hjólbarða. Í skynjara er að finna loftþrýstinema, hitanema, hröðunarskynjara, rafhlöðu, rökrásaborð og loftnet sem sendir boð. Allir þessir íhlutir eru steyptir í lokað mót og ekki er hægt að endurnýja rafhlöðu. Líftími rafhlöðunar er um 7-10 ár en endingartíminn ræðist af því hversu mikið ökutækinu er ekið því meiri akstur kallar á fleiri boðmerki frá skynjara. Móttakari tekur á móti skilaboðum frá loftþrýstiskynjurum í hjólbörðum. Það geta verið fjórir móttakarar staðsettir nálægt hverju hjóli ökutækis eða einn móttakari sem tekur á móti skilaboðum frá öllum loftþrýstiskynjurum. Einnig getur sá móttakari tekið við skilaboðum um samlæsingar og fleira. Móttakarinn sendir síðan boð til stjórntölvu fyrir vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbarða (TPMS) sem túlkar merkið og ræsir gaumljós ef loftþrýstingur er ekki nægur eða bilun kemur upp í kerfinu.

Loftþrýstiskynjari í hjólbarða

Stjórntölvan fylgist með auðkenniskóða frá einstaka loftþrýstiskynjara svo tölvan geti áttað sig á því hvaða hjól hefur of lágan loftþrýsting eða skynjari sé bilaður/óvirkur. Hver skynjari hefur sinn auðkenniskóða þannig að stjórntölva les bara boð frá þeim skynjurum sem hafa verið skráðir í minni stjórntölvu. Þannig er komið í veg fyrir að boð frá öðrum ökutækjum sem hafa svipaða skynjara séu lesin. Stjórntölvan fylgist einnig með loftþrýstingi, hröðun og hitastigi því ef hitastig lofts í hjólbarða hækkar eykst þrýstingurinn og við þá þrýstingsbreytingu hækkar stjórntölvan viðmunargildi um lágmarks loftþrýsings í hjólbarða. Loftþýstingur má ekki falla niður um meira en 20% af eðlilegum loftþýstingi í hjólbarða. Ef loftþýstingur í hjólbarða fellur meira en 20% mun stjórntölva ræsa viðvörunarljós innan 10 mínútna. Ef loftþrýstingur fer niður fyrir 150 kPa / 1,5 bar mun stjórntölvan ræsa viðvörunarljós. Einnig fylgist stjórntölvan með ástandi rafhlöðu og ef stjórntölvan greinir bilun mun hún láta viðvörunarljós blikka til að gefa til kynna að bilun sé í vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbörðum. Hægt er að lesa stjórntölvu með OBD2 skanna til að fá nákvæmar upplýsingar um loftþrýsing í hjólum og ástand rafhlaðna. Einnig er hægt að skoða bilunarkóða ef stjórntölvan hefur greint bilun í vaktkerfi.

Boð frá skynjara

Sync er fyrsti hluti af boðum frá skynjara og er notað til að samhæfa sendingarhraða við móttakara. SOF (Start Of Frame) er byrjun á boðum svo að móttakari viti hvað er upphaf á runnu skilaboða. Supplire Data eru upplýsingar um gerð og framleiðslukóða á loftþrýstiskynjara. Sensor ID er einstakur 32 bita kóði sem er auðkennisnúmer. Framleiðendur hafa ekki heimild til að nota sama númerið tvisvar. Upplýsingarar frá skynjara eru aðeins notaðar ef auðkennisnúmer er skráð í minni stjórntölvu vaktkerfis loftþrýstings í hjólbörðum. Sensor Status eru upplýsingar um í hvað ham skynjara er og ástand rafhlöðu. Sensor Data eru upplýsingar frá skynjara um hversu mikill loftþrýstingur er í hjóli, hitastig lofts í hjólbarða og hröðun á hjóli. Chech Sum er notað til að meta hvort gögn sem voru móttekin séu rétt. Ef samstæðan stemmir ekki eru boðin frá skynjara gerð ógild. Með þessari aðferð getur móttakari ákveðið hvort boð séu í lagi eða beðið eftir næstu skilaboðum frá skynjara. EOF (End Of Frame) er endi á boðum svo að móttakari viti hver endinn á runu skilaboða sé. Stjórtölvan fyrir vaktkerfið mun svo taka á móti gögnum frá móttakara og geyma í gagnalista ef auðkennisnúmer skynjara og samstæðan stemmir (Check sum)

Boð frá loftþrýstiskynjar

Samskipti milli skynjara og senditækis

Standsetning á lofþrýstiskynjara í hjóli.

Þegar verið er að standsetja bifreiðar fyrir afhendingu gæti þurft að vekja og ræsa loftþrýstiskynjara. Það er gert með því að senda 125kHz merki úr senditæki sem sér um að virkja skynjara. Senditækið getur einnig lesið úr skilaboðum frá loftþýstiskynjara. Þegar verið er að vekja og ræsa loftþrýstiskynjara í hjólbörðum þar að setja sviss á On stöðu. Viðvörunarljós fyrir loftþrýsing í hjólum mun blikka vegna þess að stjórntölva er ekki að fá skilaboð frá skynjurum. Nota þarf svo sérverkfæri fyrir vaktkerfi fyrir loftþtýsting í dekkjum, sem er oft kallað senditæki. Velja þarf rétta framkvæmd, tegund og gerð af ökutæki í senditæki. Senditæki segir til um á hvaða skal byrja, oftast er það vinstra framhjól. Leggja þarf loftnet senditækis á hlið hjólbarða fyrir ofan loftventil, þar er hjólbarðinn þynnstur og næst loftþrýstiskynjara og truflun verður sem minnst. Þrýsta þarf á senditakkann til að byrja að senda út 125kHZ. Senditækið gefur svo til kynna að tekist hafi að vekja og ræsa loftþrýsiskynjara með hjóðmerki og upplýsingar um skynjarann má sjá á skjá senditækis. Þrýsta þarf svo á NEXT takka til að fara að næsta hjóli. Hægt er að nota senditæki til að kóða auðkenniskóða lofþrýstiskynjara í stjórntölvu fyrir vaktkerfi ef einn skynjari skemmist eða er bilaður. Einnig er hægt að nota senditæki til að lesa út auðkenniskóða, loftþrýsting, lofthita í hjólbarða og ástand rafhlöðu.

Athugið að það er mismunandi á milli bíltegunda hvort þurfi að nota senditæki eða hvort stjórntölva sé með sjálfvirka ræsingu á loftþrýstiskynjurum þegar skipt er um skynjara.

Verkefni

Opnar spurningar

1. Hvaða tilgangi þjónar vaktkerfi fyrir loftþýsting í hjólbörðum?
2. Hvað þarf að gerast til að ræsa viðvörun um lágan loftþrýsting í hjólbarða?
3. Hvernig lætur kerfið vita af því ef bilun verður í vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbörðum?
4. Hvernig er loftþrýstiskynjari fyrir hjólbarða festur?
5. Hvaða íhluti er að finna í loftþrýstiskynjara fyrir hjólbarða?
6. Af hverju þarf að skrá einkenni hvers loftþrýstiskynjara í minni stjórntölvu?

Krossapróf

1 Hvaða ár var skyldað að bílar í Evrópu væru með vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbörðum?

	2001
	2010
	2012
	2014

2 Með hvaða skynjara er loftþrýstingur vaktaður í óbeinni mælingu?

	Loftflæðiskynjara
	Hjólhraðaskynjara
	Loftþrýstiskynjara
	Hröðunarskynjara

3 Hversu langur er líftími rafhlöðu í loftþrýstiskynjara?

	7-10 ár
	7-10 mánuðir
	1-4 ár
	1-4 mánuðir

4 Hversu mikið þarf loftþrýstingur í hjólbarða að falla svo að viðvörunarljós sé ræst?

	2%
	12%
	20%
	22%

5 Hvar á að leggja loftnet fyrir senditæki svo samskipti séu sem best við loftþrýstiskynjara í hjóli?

	Við mælaborð
	Við vélartölvu
	Við felgu neðan við loftþrýstiskynjara
	Við hlið á hjólbarða ofan við loftþrýstiskynjara

Verklegar æfingar

• Hleypið lofti úr einu dekki á bíl sem er búinn beinni mælingu á loftþýstingi á hjólbörðum.
• Lesið úr stjórntölvu vaktkerfi fyrir loftþrýsting í hjólbörðum með OBD 2 skanna.
• Skráið niður þær upplýsingar sem skanni gefur (kóða og gagnalista).
• Jafnvægisstillið loftþrýsting í hjólbörðum og lesið aftur úr stjórntölvu og skráið nýju upplýsingarnar niður.
• Umfelgið hjólbarða af felgu með þeirri aðferð sem sýnd er í kennslumyndbandi.
• Losið loftþrýstiskynjara af felgu með þeirri aðferð sem er sýnd í kennslumyndbandi.
• Festið loftþrýstiskyjara á felgu með þeirri aðferð sem er sýnd í kennslumyndbandi.
• Notið senditæki til að lesa upplýsingar úr loftþrýstiskynjurum. Skráið niður þær upplýsingar sem tækið gefur.

Kennslumyndbönd

• Hér er sýnt hvernig loftþrýstiskynjari í hjóli er prófaður
• Sýnt hvernig á að skipta um TPMS skynjara
• Sýnt hvernig á að taka hjólbarða af felgu sem er með TMPS skynjara og losa TPMS skynjara
• Kennsla um hvernig á að setja TPMS skynjara á felgu og setja hjólbarða á felgu sem er með TPMS skynjara
• 6 heilráð fyrir vaktkerfi loftþrýstingsskynjara í hjólbörðum
• Viðgerðarsett fyrir brotna eða skemmda loftventla í TPMS skynjara

Heimildir

1. Chung, J. (e.d.). Revisions to the Korean Motor Vehicle Safety Standards (KMVSS). The Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Korea.
2. Fischer, R., Gscheidle, R., Gscheidle, T., Heider, U., Hohmann, B., van Huet, A., ..., og Wormer, G. (2014). Modern Automotive Technology (2.útgáfa). Stuggart: Europa-Lehrmittel.
3. Hawes, J., Fisher, J. og Mercer, T. (2008). Tire Pressure Monitoring Systems Guide.
4. VanGeller, K. T. (2018). Fundamentals of Automotive Technology: Principle and Practize (2. útgáfa). Burlington, MA.: Johnson and Bartlett Learning