Sistema de monitorização da pressão nos pneus - Tire-pressure monitoring system

Um sistema da pressão dos pneus monitorização ( SMPP ) é uma electrónica sistema concebido para monitorizar a pressão do ar no interior dos pneumáticos em vários tipos de veículos. Um TPMS relata informações em tempo real sobre a pressão dos pneus ao motorista do veículo , seja por meio de um medidor, um display de pictograma ou uma simples luz de advertência de baixa pressão. TPMS pode ser dividido em dois tipos diferentes - direto (dTPMS) e indireto (iTPMS). Os TPMS são fornecidos em nível de OEM (fábrica) e também como solução pós-venda. O objetivo de um TPMS é evitar acidentes de trânsito, economia de combustível insuficiente e maior desgaste dos pneus devido a pneus com pressão insuficiente por meio do reconhecimento precoce de um estado perigoso dos pneus. Esta funcionalidade apareceu pela primeira vez em veículos de luxo na Europa na década de 1980, enquanto a adoção pelo mercado de massa seguiu os EUA aprovando a Lei TREAD de 2000 após a controvérsia dos pneus Firestone e Ford . Mandatos para a tecnologia TPMS em carros novos continuaram a proliferar no século 21 na Rússia, UE, Japão, Coreia do Sul e muitos outros países asiáticos. A partir de novembro de 2014, o TPMS passou a ser obrigatório para veículos novos na União Europeia; em uma pesquisa realizada entre novembro de 2016 e agosto de 2017, 54% dos automóveis de passageiros na Suécia, Alemanha e Espanha não tinham TPMS, número que se acredita estar subestimado.

Valve dTPMSes, que requerem um smartphone e um aplicativo , também estão disponíveis para bicicletas.

História

Adoção inicial

Devido à influência da pressão dos pneus na segurança e eficiência do veículo , o monitoramento da pressão dos pneus (TPM) foi adotado pela primeira vez pelo mercado europeu como um recurso opcional para veículos de passageiros de luxo na década de 1980. O primeiro veículo de passageiros a adotar o TPM foi o Porsche 959 em 1986, usando um sistema de roda com raios ocos desenvolvido pela PSK. Em 1996, a Renault usou o sistema Michelin PAX para o Scenic e em 1999 o PSA Peugeot Citroën decidiu adotar o TPM como um recurso padrão no Peugeot 607 . No ano seguinte (2000), a Renault lançou o Laguna II , o primeiro veículo de passageiros de médio porte de alto volume no mundo a ser equipado com TPM como padrão. Nos Estados Unidos, o TPM foi introduzido pela General Motors para o ano modelo de 1991 para o Corvette em conjunto com os pneus run-flat da Goodyear . O sistema usa sensores nas rodas e um visor do motorista que pode mostrar a pressão dos pneus em qualquer roda, além de avisos de alta e baixa pressão. Desde então, tem sido padrão em Corvetas.

Rechamada Firestone e mandatos legais

O recall da Firestone no final dos anos 1990 (que foi relacionado a mais de 100 mortes por capotamento após a separação da banda de rodagem), pressionou o Congresso dos Estados Unidos a legislar a Lei TREAD . A lei determinou o uso de uma tecnologia TPMS adequada em todos os veículos motorizados leves (abaixo de 10.000 lb (4.500 kg)), para ajudar a alertar os motoristas sobre eventos de inflação baixa. Este ato afeta todos os veículos motorizados leves vendidos após 1º de setembro de 2007. O Phase-in começou em outubro de 2005 em 20%, e atingiu 100% para modelos produzidos após setembro de 2007. Nos Estados Unidos, a partir de 2008 e na União Europeia, conforme de 1 de novembro de 2012, todos os novos modelos de automóveis de passageiros ( M1 ) lançados devem estar equipados com um TPMS. A partir de 1º de novembro de 2014, todos os automóveis novos de passageiros vendidos na União Europeia devem estar equipados com TPMS. Para veículos N1 , os TPMS não são obrigatórios, mas se houver um TPMS instalado, ele deve estar em conformidade com o regulamento.

Em 13 de julho de 2010, o Ministério da Terra, Transporte e Assuntos Marítimos da Coreia do Sul anunciou uma revisão parcial pendente dos Padrões de Segurança de Veículos Motorizados da Coreia (KMVSS), especificando que "TPMS será instalado em veículos de passageiros e veículos de GVW 3,5 toneladas ou menos, ... [efetivo] em 1º de janeiro de 2013 para novos modelos e em 30 de junho de 2014 para modelos existentes ". Espera-se que o Japão adote a legislação da União Européia aproximadamente um ano após a implementação da União Européia. Outros países que tornam o TPMS obrigatório incluem Rússia, Indonésia, Filipinas, Israel, Malásia e Turquia. Depois que a Lei TREAD foi aprovada, muitas empresas responderam à oportunidade de mercado lançando produtos TPMS usando módulos de roda transmissora de rádio alimentados por bateria.

Pneus vazios

A introdução de pneus run-flat e pneus sobressalentes de emergência por vários fabricantes de pneus e veículos motivou a tornar pelo menos alguns TPMS básicos obrigatórios ao usar pneus run-flat. Com pneus run-flat, o motorista provavelmente não notará que um pneu está vazio, por isso os chamados "sistemas de alerta run-flat" foram introduzidos. Na maioria das vezes, são iTPMS de primeira geração, puramente baseados no raio de rolagem, que garantem que os pneus run-flat não sejam usados ​​além de suas limitações, normalmente 80 km / h (50 mph) e 80 km (50 milhas) de distância de condução. O mercado de iTPMS também progrediu. Os TPMS indiretos são capazes de detectar subinflação por meio do uso combinado de raio de rotação e análise de espectro e, portanto, o monitoramento nas quatro rodas se tornou viável. Com essa descoberta, atender aos requisitos legais também é possível com o iTPMS.

Direto versus indireto

TPMS indireto

TPMS indireto não usa sensores de pressão física, mas mede a pressão do ar usando sistemas baseados em software, que avaliando e combinando sinais de sensores existentes, como velocidades das rodas, acelerômetros, dados da linha de transmissão, etc. estimam e monitoram a pressão dos pneus sem sensores de pressão físicos nas rodas . Os sistemas iTPMS de primeira geração são baseados no princípio de que pneus com pressão insuficiente têm um diâmetro ligeiramente menor (e, portanto, velocidade angular mais alta) do que pneus com pressão correta. Essas diferenças são mensuráveis ​​por meio dos sensores de velocidade das rodas dos sistemas ABS / ESC. O iTPMS de segunda geração também pode detectar subinflação simultânea em até os quatro pneus, usando análise de espectro de rodas individuais, que pode ser realizada em software usando técnicas avançadas de processamento de sinal.

iTPMS não pode medir ou exibir valores de pressão absoluta; eles são relativos por natureza e devem ser reiniciados pelo motorista assim que os pneus forem verificados e todas as pressões ajustadas corretamente. A reinicialização normalmente é feita por um botão físico ou em um menu do computador de bordo. iTPMS são, em comparação com dTPMS, mais sensíveis às influências de diferentes pneus e influências externas como superfícies de estrada e velocidade de direção ou estilo. O procedimento de reinicialização, seguido por uma fase de aprendizagem automática de normalmente 20 a 60 minutos de condução sob a qual o iTPMS aprende e armazena os parâmetros de referência antes de se tornar totalmente ativo, cancela muitos, mas não todos eles. Como o iTPMS não envolve nenhum hardware adicional, peças sobressalentes, lixo eletrônico / tóxico ou serviço (além da reinicialização normal), eles são considerados fáceis de manusear e amigáveis ​​para o cliente. No entanto, conforme mencionado, os sensores devem ser reiniciados sempre que forem feitas alterações na configuração do pneu, e alguns consumidores não desejam ter essa responsabilidade adicional.

Desde que a instalação de fábrica do TPMS se tornou obrigatória em novembro de 2014 para todos os novos veículos de passageiros na UE, vários iTPMS foram homologados de acordo com o Regulamento R64 da ONU . Exemplos disso são a maioria dos modelos do grupo VW, mas também vários modelos Honda, Volvo, Opel, Ford, Mazda, PSA, FIAT e Renault. O iTPMS está ganhando participação de mercado rapidamente na UE e espera-se que se torne a tecnologia TPMS dominante em um futuro próximo.

Os iTPMS são considerados menos precisos por alguns devido à sua natureza - visto que variações simples de temperatura ambiente podem levar a variações de pressão da mesma magnitude que os limites de detecção legais - mas muitos fabricantes de veículos e clientes valorizam a facilidade de uso.

TPMS direto

O TPMS direto mede diretamente a pressão dos pneus usando sensores de hardware. Em cada roda, na maioria das vezes no interior da válvula, existe um sensor de pressão movido a bateria que transfere as informações de pressão para uma unidade de controle central que as reporta ao computador de bordo do veículo. Algumas unidades também medem e alertam as temperaturas do pneu. Esses sistemas podem identificar a pressão insuficiente para cada pneu individual. Embora os sistemas variem nas opções de transmissão, muitos produtos TPMS (OEM e pós-venda) podem exibir as pressões individuais dos pneus em tempo real, esteja o veículo em movimento ou estacionado. Existem muitas soluções diferentes, mas todas elas têm que enfrentar os problemas de exposição a ambientes hostis. A maioria é alimentada por baterias que limitam sua vida útil. Alguns sensores utilizam um sistema de energia sem fio semelhante ao usado na leitura de tags RFID, que resolve o problema de vida útil limitada da bateria. Isso também aumenta a frequência de transmissão de dados em até 40 Hz e reduz o peso do sensor, que pode ser importante em aplicações de automobilismo. Se os sensores forem montados na parte externa da roda, como alguns sistemas pós-venda, eles estão sujeitos a danos mecânicos, fluidos agressivos e roubo. Quando montados na parte interna do aro, eles não são mais facilmente acessíveis para a troca da bateria e o link RF deve superar os efeitos atenuantes do pneu que aumentam a necessidade de energia.

Um sensor TPMS direto consiste nas seguintes funções principais, exigindo apenas alguns componentes externos - por exemplo , bateria, alojamento, PCB - para obter o módulo do sensor que é montado na haste da válvula dentro do pneu:

• sensor de pressão;
• conversor analógico-digital;
• microcontrolador;
• controlador de sistema;
• oscilador;
• transmissor de radiofrequência;
• receptor de baixa frequência e
• regulador de tensão (gerenciamento de bateria).

A maioria dos dTPMS originalmente instalados tem o sensor montado na parte interna do aro e as baterias não podem ser trocadas. Uma bateria descarregada significa que o pneu deve ser desmontado para substituí-lo, portanto, é desejável uma vida longa da bateria. Para economizar energia e prolongar a vida útil da bateria, muitos sensores dTPMS não transmitem informações quando estacionados (o que elimina o monitoramento do pneu sobressalente) ou aplicam uma comunicação bidirecional mais cara de energia que permite despertar o sensor. Para que as unidades dTPMS automáticas OEM funcionem corretamente, elas precisam reconhecer as posições do sensor e ignorar os sinais de outros veículos.

As unidades dTPMS pós-venda não apenas transmitem enquanto os veículos estão em movimento ou estacionados, mas também fornecem aos usuários algumas opções de monitoramento avançadas, incluindo registro de dados, opções de monitoramento remoto e muito mais. Eles estão disponíveis para todos os tipos de veículos, desde motocicletas até equipamentos pesados, e podem monitorar até 64 pneus por vez, o que é importante para veículos comerciais. Muitas unidades dTPMS pós-venda não requerem ferramentas especializadas para programar ou redefinir, tornando-as muito mais simples de usar.

Problemas de manutenção

Corrosão da haste da válvula

Os sensores TPMS de primeira geração integrados à haste da válvula sofreram corrosão. As tampas metálicas das válvulas podem ficar presas à haste da válvula devido à corrosão galvânica de metais diferentes e os esforços para removê-las podem quebrar a haste, destruindo o sensor. Um destino semelhante pode acontecer a um núcleo de válvula de latão de reposição dentro da haste que pode ter sido instalado por um técnico incauto, substituindo os núcleos originais revestidos de níquel especializados. (Eles podem ser distinguidos pela cor amarelada do latão.) A apreensão da válvula pode complicar o reparo de um vazamento de pneu, possivelmente exigindo a substituição de todo o sensor.

Compatibilidade do selante de pneus

Há controvérsias em relação à compatibilidade de vedantes de pneus de reposição com dTPMS que empregam sensores montados dentro do pneu. Alguns fabricantes de selantes afirmam que seus produtos são de fato compatíveis, mas outros alertam que o "selante pode entrar em contato com o sensor de uma forma que torna o sensor temporariamente inoperante até que seja devidamente limpo, inspecionado e reinstalado por uma oficina de pneus profissional". Essas dúvidas também são relatadas por outros. O uso de tais selantes pode anular a garantia do sensor TPMS.

Benefícios do TPMS

O comportamento dinâmico de um pneu pneumático está intimamente ligado à sua pressão de enchimento. Fatores essenciais, como distância de frenagem e estabilidade lateral, exigem que as pressões de inflação sejam ajustadas e mantidas conforme especificado pelo fabricante do veículo. A pressão excessiva pode até levar à sobrecarga térmica e mecânica causada por superaquecimento e subsequente destruição repentina do próprio pneu. Além disso, a eficiência do combustível e o desgaste dos pneus são severamente afetados pela baixa pressão. Pneus não só vazam ar se perfurados, eles também vazam ar naturalmente e, ao longo de um ano, até mesmo um pneu novo e devidamente montado típico pode perder de 20 a 60 kPa (3 a 9 psi ), cerca de 10% ou até mais de seu pressão inicial.

As vantagens significativas do TPMS são resumidas da seguinte forma:

• Economia de combustível: De acordo com o GITI, para cada 10% de inflação abaixo de cada pneu de um veículo, ocorrerá uma redução de 1% na economia de combustível. Só nos Estados Unidos, o Departamento de Transporte estima que pneus sem pressão desperdiçam 2 bilhões de galões americanos (7.600.000 m ³ ) de combustível a cada ano.
• Vida útil prolongada do pneu: pneus com pressão insuficiente são a causa número um de falha do pneu e contribuem para sua desintegração, acúmulo de calor, separação das lonas e quebras da parede lateral / carcaça. Além disso, uma diferença de 10 libras por polegada quadrada (69 kPa; 0,69 bar) na pressão em um conjunto de duplos literalmente arrasta o pneu com pressão inferior em 2,5 metros por quilômetro (13 pés por milha). Além disso, o funcionamento de um pneu, mesmo que por pouco tempo, com pressão inadequada, quebra a carcaça e impede a capacidade de recauchutagem. É importante observar que nem todas as falhas repentinas dos pneus são causadas por inflação baixa. Danos estruturais causados, por exemplo, por batidas em meios-fios ou buracos acentuados, também podem levar a falhas repentinas de pneus, mesmo um certo tempo após o acidente. Eles não podem ser detectados proativamente por nenhum TPMS.
• Segurança aprimorada: pneus com pressão insuficiente causam separação da banda de rodagem e falha do pneu, resultando em 40.000 acidentes, 33.000 ferimentos e mais de 650 mortes por ano. Além disso, pneus com pressão adequada adicionam maior estabilidade, eficiência de manuseio e frenagem e fornecem maior segurança para o motorista, o veículo, as cargas e outros na estrada.
• Eficiência ambiental: pneus com pressão insuficiente, conforme estimado pelo Departamento de Transporte dos Estados Unidos, liberam mais de 26 bilhões de quilogramas (57,5 bilhões de libras) de poluentes de monóxido de carbono desnecessários na atmosfera a cada ano apenas nos Estados Unidos.

Outras estatísticas incluem:

A francesa Sécurité Routière, uma organização de segurança rodoviária, estima que 9% de todos os acidentes rodoviários envolvendo mortes são atribuíveis à inflação baixa dos pneus, e a alemã DEKRA , uma organização de segurança de produtos, estimou que 41% dos acidentes com lesões físicas estão ligados a problemas de pneus.

A União Europeia relata que uma subinflação média de 40 kPa produz um aumento no consumo de combustível de 2% e uma redução na vida útil dos pneus de 25%. A União Europeia conclui que a inflação insuficiente dos pneus hoje é responsável por mais de 20 milhões de litros de combustível queimado desnecessariamente, despejando mais de 2 milhões de toneladas de CO ₂ na atmosfera, e por 200 milhões de pneus que são desperdiçados prematuramente em todo o mundo.

Em 2018, um estudo de campo sobre TPMS e pressão de inflação dos pneus foi publicado na página inicial do Grupo de Trabalho sobre Freios e Equipamentos de Corrida da UN ECE (GRRF). Abrangeu 1.470 veículos selecionados aleatoriamente em três países da UE com dTPMS, iTPMS e sem TPMS. As principais conclusões são que a instalação do TPMS evita de forma confiável a subinflação grave e perigosa e, portanto, produz os efeitos desejados para a segurança do tráfego, consumo de combustível e emissões. O estudo também mostrou que não há diferença na eficácia entre dTPMS e iTPMS e que a função de redefinição do TPMS não apresenta um risco de segurança.

Questões de privacidade com TPMS direto

Como cada pneu transmite um identificador único, os veículos podem ser facilmente rastreados usando sensores existentes ao longo da estrada. Esta preocupação poderia ser resolvida criptografando as comunicações de rádio dos sensores, mas tais disposições de privacidade não foram estipuladas pela NHTSA.

Veículos pesados

US National Highway Traffic Safety Administration regulamentos aplicam-se apenas aos veículos com menos de 10.000 libras. Para veículos pesados ​​(Classes 7 e 8, peso bruto do veículo superior a 26.000 libras), a maioria dos sistemas citados não funciona bem, exigindo o desenvolvimento de outros sistemas.

O Departamento de Transporte dos EUA encomendou vários estudos para encontrar sistemas que funcionem no mercado de cargas pesadas, especificando alguns objetivos que eram necessários neste mercado.

A SAE tem procurado disseminar as melhores práticas, pois as regulamentações legais para veículos pesados ​​estão defasadas.

Obrigatório

América

O primeiro país a ter TPMS obrigatório foram os Estados Unidos da América. No início dos anos 2000, numerosos acidentes de trânsito, como capotamentos e pneus estourados, ocorreram devido ao nível insuficiente de pressão de ar. NHTSA considerou pneus furados como uma ameaça potencial à segurança que foi logo seguida pela promulgação da lei em anexar TPMS para todos os veículos em setembro de 2007.

Coreia do Sul

O TPMS tornou-se obrigatório para todos os veículos com menos de 3,5 t vendidos após 2013. Mais tarde, em 2015, todos os veículos tiveram que ter TPMS, independentemente do seu tamanho. Em 2011, a Hyundai Mobis desenvolveu com sucesso o TMPS e aplicou-o pela primeira vez no Veloster. Como resultado, o uso de energia do sensor é cerca de 30% menor do que os produtos existentes, reduzindo o tamanho da bateria e reduzindo o peso do sensor em mais de 10%.

Ícones

Veja também

• Sistema central de enchimento de pneus
• Pressão de inflação fria
• Nira Dynamics AB
• Medidor de pressão do pneu
• Indicador de porca de roda solta

Referências

links externos

• Mídia relacionada aos sistemas de monitoramento da pressão dos pneus no Wikimedia Commons