Jak działają opony samopompujące

Linie Hummer CTIS. Zdjęcie dzięki uprzejmości Manny's Hummer Swampers

James Bond je ma, Hummery mają je, większość truckerów je ma, a wojsko ma je od lat. Opony samopompujące pozwalają pojazdowi dostosować się do aktualnego terenu w celu uzyskania idealnych osiągów i bezpieczeństwa w tych warunkach.

Obecnie wiele pojazdów konsumenckich jest wyposażonych w systemy monitorowania ciśnienia, ale kierowca nie może nic z tym zrobić bez zewnętrznego źródła powietrza. Na rynku dostępnych jest wiele systemów samonapełniających się, ale większość z nich jest dostępna tylko do zastosowań komercyjnych i wojskowych. Wyjątkiem jest oczywiście system CTIS na Hummerze.

W tym artykule dowiemy się o niektórych dostępnych systemach pompowania opon i zobaczymy, kiedy może być dostępny na rynku dla nas, zwykłych ludzi, którzy prowadzą zwykłe samochody.

Zdjęcie dzięki uprzejmości Goodyear

Według AAA około 80 procent samochodów na drogach jeździ z jedną lub kilkoma oponami niedopompowanymi. Opony tracą powietrze podczas normalnej jazdy (szczególnie po uderzeniu w dziury lub krawężniki), przenikania i sezonowych zmian temperatury. Zimą każdego miesiąca mogą tracić jeden lub dwa psi (funty na cal kwadratowy), a latem nawet więcej. I nie można stwierdzić, czy są odpowiednio napompowane, patrząc na nie. Musisz użyć manometru do opon. Niedopompowanie jest nie tylko szkodliwe dla opon, ale także niekorzystnie wpływa na przebieg paliwa, wpływa na sposób prowadzenia samochodu i generalnie jest niebezpieczne.

Kiedy opony są niedopompowane, bieżnik zużywa się szybciej. Według Goodyear oznacza to 15 procent mniej mil, które można nimi przejechać na każde 20 procent niedopompowania. Niedopompowane opony również szybciej się przegrzewają niż prawidłowo napompowane, co powoduje więcej uszkodzeń opon. Wyblakłe obszary poniżej wskazują obszary nadmiernego zużycia bieżnika.

Ponieważ opony są elastyczne, spłaszczają się na dole podczas toczenia. Ta powierzchnia kontaktowa powraca do swojego pierwotnego kształtu, gdy nie ma już kontaktu z podłożem. To odbicie tworzy falę ruchu wraz z pewnym tarciem. Kiedy w oponie jest mniej powietrza, fala jest większa, a tarcie jest większe - a tarcie wytwarza ciepło. Jeśli wytworzy się wystarczająca ilość ciepła, guma, która utrzymuje razem kord opony, zaczyna się topić i opona ulega awarii. Zobacz, jak działają opony, aby dowiedzieć się więcej.

Ze względu na dodatkowy opór, jaki ma niedopompowana opona podczas toczenia, silnik twojego samochodu musi pracować ciężej. Statystyki AAA pokazują, że opony, które są niedopompowane nawet o 2 psi, zmniejszają się efektywność paliwowa o 10 proc. W ciągu roku jazdy może to wynieść kilkaset dolarów dodatkowego zakupu gazu.

Systemy pompowania opon mają trzy ogólne cele:

• Wykryć kiedy ciśnienie powietrza w danej oponie spadło - Oznacza to, że muszą stale (lub sporadycznie) monitorować ciśnienie w każdej oponie.
• Notyfikować kierowca problemu
• Nadmuchać ta opona z powrotem na właściwy poziom - Oznacza to, że musi być dopływ powietrza, a także zawór zwrotny, który otwiera się tylko w razie potrzeby.

Chociaż dostępne systemy pompowania opon różnią się konstrukcją, mają pewne wspólne elementy.

• Wszyscy używają jakiegoś typu zawór aby odizolować poszczególne opony, aby zapobiec przepływowi powietrza ze wszystkich opon podczas sprawdzania lub pompowania jednej z opon.
• Mają metodę wykrywania ciśnienia w oponach. W większości przypadków jest to rozwiązane za pomocą czujniki centralne które przekazują informacje do elektronicznej jednostki sterującej, a następnie do kierowcy.

• Mają źródło powietrza, którym jest zwykle istniejące na pokładzie źródło, takie jak układy hamulcowe lub pneumatyczne. Korzystając z istniejącego systemu, muszą jednak upewnić się, że nie zagrażają one jego pierwotnej funkcji. Z tego powodu przed pobraniem powietrza do napompowania opon przeprowadza się kontrole bezpieczeństwa, aby upewnić się, że ciśnienie powietrza jest wystarczające do podstawowego użytku źródła..
• Musi być sposób pobrać powietrze ze źródła powietrza do opon, który zwykle przechodzi przez oś. Systemy albo wykorzystują oś z uszczelnioną piastą z wężem od piasty do zaworu opony, albo prowadzą rury przez oś, przy czym oś działa jako przewód.
• Musi być odpowietrznik nadciśnieniowy aby odprowadzić powietrze z opony bez ryzyka uszkodzenia piasty lub uszczelek tylnej osi.

Przyjrzyjmy się teraz, jak każdy z głównych systemów opon samopompujących dostępnych na rynku wykorzystuje te elementy, aby system działał, zaczynając od Centralnego Systemu Pompowania Opon (CTIS)..

Systemy monitorowania ciśnienia i autopompowanie vs. run-flat

Obecnie na rynku dostępnych jest wiele technologii ciśnienia w oponach, a niektóre wkrótce pojawią się na rynku. Ze względu na ustawę BIEŻNIK wszystkie pojazdy wkrótce będą musiały być wyposażone w system monitorowania ciśnienia w oponach, aby wszyscy kierowcy wiedzieli, kiedy ciśnienie w oponach ich samochodu spada..

Tego typu systemy monitorowania ciśnienia istnieją od dziesięcioleci i są już standardem w niektórych modelach samochodów. Po prostu monitorują ciśnienie powietrza w każdej z opon samochodu i powiadamiają kierowcę, jeśli opona spadnie poniżej wstępnie ustalonego, optymalnego punktu ciśnienia.

Nasze opony nie są tym, co przenosi ciężar naszych samochodów osobowych i ciężarowych - to powietrze wewnątrz opon. Opony typu run-flat wykorzystują mocny materiał ściany bocznej, który podtrzymuje samochód, nawet jeśli w jednej lub kilku oponach nie ma powietrza. Dzięki temu możesz dotrzeć tam, dokąd zmierzasz, nawet jeśli opona jest przebita i spuszczona z powietrza. Opony typu run-flat są zbudowane z naprzemiennych warstw żaroodpornego kordu i gumy oraz zwykle w kształcie półksiężyca klinów z materiału podtrzymującego ciężary, wzmacniających ściany boczne, aby zapobiec ich przewróceniu się, gdy nie ma ciśnienia powietrza.

Z kolei opony samopompujące mają za zadanie stale utrzymywać ciśnienie w oponach na odpowiednim poziomie. Systemy samopompujące są zaprojektowane bardziej pod kątem powolnych wycieków oraz optymalizacji osiągów i bezpieczeństwa niż do utrzymywania pojazdu w ruchu na oponie, która nie będzie już utrzymywać powietrza.

Ideą CTIS jest zapewnienie kontroli nad ciśnieniem powietrza w każdej oponie jako sposób na poprawę osiągów na różnych nawierzchniach. Na przykład obniżenie ciśnienia powietrza w oponie tworzy większy obszar styku opony z podłożem i znacznie ułatwia jazdę po bardziej miękkim podłożu. Powoduje również mniejsze uszkodzenia powierzchni. Jest to ważne w miejscach pracy i na polach rolniczych. Dając kierowcy bezpośrednią kontrolę nad ciśnieniem powietrza w każdej oponie, znacznie poprawia się manewrowość.

Inną funkcją CTIS jest utrzymywanie ciśnienia w oponach w przypadku powolnego wycieku lub przebicia opony. W takim przypadku system automatycznie kontroluje pompowanie na podstawie ciśnienia wybranego przez kierowcę.

Jest dwóch głównych producentów CTIS: Dana Corporation z siedzibą w USA i Syegon z siedzibą we Francji (oddział GIAT). Dana Corporation ma dwie wersje, CTIS do użytku wojskowego (opracowany przez PSI) i system kontroli ciśnienia w oponach (TPCS) do użytku komercyjnego w ciężkich maszynach.

CTIS: Wewnątrz

Oto spojrzenie na cały system:

ZA zawór koła znajduje się na końcu każdego koła. W przypadku kół bliźniaczych zawory są zwykle połączone tylko z kołem zewnętrznym, aby można było wyrównać ciśnienie między dwiema oponami. Częścią zadania zaworu koła jest odizolowanie opony od układu, gdy nie jest ona używana, aby zmniejszyć ciśnienie uszczelnienia i przedłużyć jej żywotność. Zawór koła umożliwia również napompowanie i opróżnianie opon na żądanie.

Na elektroniczna jednostka kontrolująca (ECU) zamontowany za fotelem pasażera jest mózgiem systemu. Przetwarza polecenia kierowcy, monitoruje wszystkie sygnały w całym systemie i nakazuje systemowi sprawdzanie ciśnienia w oponach co 10 minut, aby upewnić się, że utrzymywane jest wybrane ciśnienie. ECU wysyła polecenia do pneumatyczna jednostka sterująca, który bezpośrednio kontroluje zawory kół i system pneumatyczny. Pneumatyczna jednostka sterująca zawiera również czujnik, który przesyła odczyty ciśnienia w oponach do ECU.

Na panel sterowania operatora umożliwia kierowcy wybór trybów ciśnienia w oponach w celu dostosowania do aktualnych warunków. Ten panel zamontowany na desce rozdzielczej wyświetla aktualne ciśnienie w oponach, wybrane tryby i stan systemu. Gdy kierowca wybierze ustawienie ciśnienia w oponach, sygnały z panelu sterowania są przesyłane do elektronicznej jednostki sterującej, do pneumatycznej jednostki sterującej, do zaworów kół.

Gdy pojazdy poruszają się szybciej (np. Na autostradzie), ciśnienie w oponach powinno być wyższe, aby zapobiec uszkodzeniu opon. CTIS zawiera czujnik prędkości który wysyła informacje o prędkości pojazdu do elektronicznej jednostki sterującej. Jeśli pojazd nadal porusza się z większą prędkością przez określony czas, system automatycznie pompuje opony do odpowiedniego ciśnienia dla tej prędkości.

Ten typ systemu wykorzystuje powietrze z tej samej sprężarki, która dostarcza powietrze do hamulców. ZA przełącznik ciśnienia zapewnia priorytet układu hamulcowego, zapobiegając pobieraniu przez CTIS powietrza ze zbiornika zasilającego, dopóki układ hamulcowy nie zostanie w pełni naładowany.

System opon samopompujących Hummer: Za kierownicą

Bliższe spojrzenie

Oto, co dzieje się na drodze: Elektroniczna jednostka sterująca nakazuje pneumatycznej jednostce sterującej sprawdzenie aktualnego ciśnienia i napompowanie lub spuszczenie powietrza z opony do ciśnienia wybranego przez kierowcę. Jeśli system stwierdzi, że potrzebne jest pompowanie, najpierw sprawdza, czy rezerwy ciśnienia w układzie hamulcowym są tam, gdzie powinny; jeśli tak, wywiera lekki nacisk na zawór koła, aby umożliwić nadmuchanie. Jeśli opony są nadmiernie napompowane, system przykłada lekkie podciśnienie do zaworu koła. Gdy pneumatyczna jednostka sterująca odczyta, że ​​osiągnięte zostało odpowiednie ciśnienie, zawór zamyka się.

Na tej ilustracji widać ścieżkę, którą przemieszcza się powietrze w celu inflacji lub deflacji, gdy dotrze do koła. Przewody biegną od sprężarki powietrza pojazdu przez piastę koła, a następnie do zaworu opony. „Szybkozłączka” umożliwia odłączenie opony od systemu CTIS w celu demontażu lub serwisowania. (Ten diagram pokazuje również funkcję run-flat Hummera, która pozwala oponie dalej wspierać pojazd, nawet gdy nie będzie zatrzymywał powietrza).

Wczesne CTIS

Już w 1984 roku GM oferował CTIS na CUCV Blazers i pickupach. CUCV to skrót od Commercial Utility Cargo Vehicle, a te ciężarówki są używane przez wojsko USA od połowy lat 80. Są to zasadniczo pełnowymiarowe Chevrolet Blazers i pick-upy, do których dodano specjalne wyposażenie do zastosowań wojskowych.

System konserwacji opon firmy Dana Corporation (TMS) to „inteligentny” system do przyczep ciągnikowych, który monitoruje ciśnienie w oponach i pompuje je w razie potrzeby, aby utrzymać ciśnienie na odpowiednim poziomie. Wykorzystuje powietrze ze zbiornika hamulcowego przyczepy do pompowania opon.

System składa się z trzech głównych komponentów:

• Plik zespół przewodu opony zapewnia drogę powietrzną do napompowania opony i ma Sprawdź zawory aby przewody pneumatyczne i uszczelki nie musiały być pod ciśnieniem, gdy system nie sprawdza lub nie pompuje opon. Zmniejsza to zużycie uszczelek.
• Plik przegub obrotowy składa się z uszczelek powietrznych i olejowych oraz łożysk i łączy wąż powietrza z nieobrotowej osi z obracającą się kołpakiem. Jego uszczelki powietrzne zapobiegają wyciekom, a uszczelnienie olejowe zapobiega zanieczyszczeniom. Piasta obrotowa ma również odpowietrznik, który uwalnia ciśnienie powietrza w kołpaku.
• Plik Kolektor zawiera zawór zabezpieczający przed ciśnieniem, który zapewnia, że ​​system nie zasysa powietrza, jeśli dopływ powietrza do hamulców jest poniżej 80 psi. Zawiera również filtr wlotowy, aby utrzymać czyste powietrze, a czujnik ciśnienia do pomiaru ciśnienia w oponach i elektrozaworów kontrolujących przepływ powietrza do opon.

Podobnie jak CTIS, ten system ma również rozszerzenie elektroniczna jednostka kontrolująca który obsługuje cały system. Przeprowadza kontrole, aby upewnić się, że system działa, powiadamia kierowcę za pomocą lampki ostrzegawczej na przyczepie (widocznej przez lusterko wsteczne), jeśli ciśnienie w oponach spadnie o więcej niż 10 procent poniżej normalnego ciśnienia i przeprowadza diagnostykę systemu.

System przeprowadza wstępną kontrolę ciśnienia i dodaje powietrze do każdej opony, która tego potrzebuje. Zawory zwrotne w każdym przewodzie oponowym zapewniają, że pozostałe opony nie tracą ciśnienia podczas pompowania jednej opony. Po wstępnej kontroli ciśnienia w układzie następuje dekompresja, aby uwolnić ciśnienie z uszczelek. Co 10 minut system zwiększa ciśnienie w przewodach i ponownie sprawdza ciśnienie w oponach.

System mierzy ciśnienie w oponach za pomocą serii impulsów powietrza w przewodach powietrznych. Jeśli ciśnienie docelowe w przewodzie nie zostanie osiągnięte po pewnym czasie, system rozpocznie pompowanie opony (opon), aż do osiągnięcia prawidłowego ciśnienia.

System AIRGO

System AIRGO to system ciągłego monitorowania wykorzystujący szereg plików Sprawdź zawory aby wykryć utratę ciśnienia powietrza.

W przeciwieństwie do innych systemów AIRGO nie wykorzystuje powietrza z układu hamulcowego pojazdu. Gdy dojdzie do wycieku powietrza w dowolnym z różnych punktów systemu (1), system zasysa powietrze (2) z system pneumatyczny (nie pokazano) i przesyła go przez osie pojazdu (3) - przez same osie, jeśli są pod ciśnieniem lub za pomocą rurki, jeśli nie są - przez zespół kołpaka (4) do opony wymagające inflacji.

ZA światło ostrzegawcze, umieszczony na przyczepie, ale widoczny przez lusterko wsteczne kierowcy, zapala się, gdy system napompuje oponę.

Ponieważ jest to plik stały system monitorowania, która powoduje duże zużycie uszczelek, AIRGO używa do uszczelnień ze stali węglowo-grafitowej i utwardzanej powierzchniowo zamiast gumy.

Inne systemy

• PressureGuard: System PressureGuard kieruje powietrze z układu zasilania przyczepy przez osie, do piast, a następnie do zaworów w oponach. (Aby uzyskać więcej informacji, zobacz PressureGuard).
• TIREMAAX: System TIREMAAX wykorzystuje dopływ powietrza do przyczepy do utrzymania określonego poziomu ciśnienia w oponach. Gdy wykryje niskie ciśnienie w oponach, sygnalizuje operatorowi, a następnie kieruje powietrze ze zbiornika powietrza przyczepy do opony wymagającej napompowania. (Aby uzyskać więcej informacji, patrz Henrickson TIREMAAX.)

System pompowania opon Meritor (MTIS) jest przeznaczony do stosowania w przyczepach ciągnikowych. Wykorzystuje sprężone powietrze z przyczepy do pompowania każdej opony, która spadnie poniżej odpowiedniego ciśnienia. Powietrze z istniejącego układu zasilania przyczepy jest kierowane do skrzynki sterowniczej, a następnie do każdej osi.

Przewody powietrza biegną przez osie, aby przenosić powietrze przez zespół złącza obrotowego na końcu wrzeciona, aby rozprowadzić powietrze do każdej opony. Jeśli występuje znaczny spadek ciśnienia powietrza, lampka kontrolna informuje o tym kierowcę.

Cały system składa się z zespołu od strony koła i modułu sterującego.

Montaż od strony koła

Montaż końcówki koła

Zespół od strony koła zawiera elastyczny wąż z zaworami zwrotnymi. Plik Sprawdź zawory przepuszczać tylko powietrze w każda opona; Dzięki temu podczas pompowania jednej opony inne opony nie tracą ciśnienia powietrza.

Ten zespół zawiera również stojan (nieobrotową część) wewnątrz wrzeciona osi i trójnik przelotowy który jest przymocowany do kołpaka. Trójnik przepływowy ma dynamiczne uszczelnienie, które umożliwia obrót, jednocześnie zapobiegając stratom ciśnienia, gdy sprężone powietrze przechodzi z osi do piasty, co następuje przez rurkę biegnącą od stojana do trójnika.

W zespole kołpaka znajduje się plik kratka wentylacyjna aby upewnić się, że na końcu koła nie powstanie ciśnienie. ZA tarcza deflektora zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń, takich jak brud i woda, do końcówki koła.

W przypadku osi z wydrążonymi wrzecionami a naciśnij wtyczkę uszczelnia wnętrze osi znajdującej się pod ciśnieniem od strony koła w celu zabezpieczenia stojana.

Układ sterowania

Sterownica

Moduł sterujący systemem ma zawór zamykający aby zatrzymać wysyłanie powietrza do systemu, a także a filtr do usuwania wilgoci i zanieczyszczeń. Plik petcock uwalnia ciśnienie w systemie, aby można było przeprowadzić konserwację. Podobnie jak niektóre inne systemy wykorzystujące pokładowe źródła powietrza, ten system ma zawór zabezpieczający przed ciśnieniem tak, że nie będzie ciągnąć powietrza, jeśli dopływ powietrza jest poniżej 80 psi.

ZA pokrętło regulacji ciśnienia w układzie pozwala na regulację całkowitego ciśnienia powietrza w systemie. ZA przełącznik czujnika przepływu aktywuje Kontrolka aby kierowca wiedział, czy do opony wpompowywana jest znaczna ilość powietrza, co wskazywałoby na potencjalne przebicie.

Michelin współpracuje z kilkoma innymi firmami w celu opracowania aktywnego systemu zarządzania ciśnieniem o nazwie TIPM (Inteligentne zarządzanie ciśnieniem w oponach), które ma być dostępne w 2005 r. Ten system jest wyposażony w kompresor, który automatycznie dostosowuje ciśnienie w każdej oponie podczas pracy pojazdu, aby zrekompensować wycieki i powolne przebicia. Kierowca będzie mógł regulować ciśnienie w zależności od wybranego trybu jazdy: komfortowego, sportowego, terenowego lub pokonywania przeszkód.

Istnieją co najmniej dwa inne systemy na wczesnych etapach rozwoju, które są zorientowane na rynek konsumencki - Cały system i cykloida Pompa powietrza system.

Samopompujący system opon EnTire wykorzystuje zawór, który zasysa powietrze z atmosfery. Następnie pompuje powietrze do niedopompowanej opony za pomocą pompy perystaltycznej. Celem jest ciągłe utrzymywanie określonej presji.

System pompowania opon AutoPump firmy Cycloid ma małą pompkę zamontowaną na piaście koła, która jest napędzana przez obracające się koła. Gdy monitor systemu wykryje spadek ciśnienia o 2 do 3 psi, pompuje powietrze do niedopompowanej opony. AutoPump posiada system ostrzegawczy, który jest aktywowany w przypadku przebicia opony. 

Aby uzyskać więcej informacji na temat samopompujących się opon i powiązanych tematów, zapoznaj się z linkami na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• Jak działają opony
• Jak działają wskaźniki ciśnienia w oponach
• Czy hamulce przeciwblokujące mogą wykryć przebicie?
• W jaki sposób 30 funtów powietrza w oponach może pomieścić 2 tony samochodu?
• Dlaczego nie używają normalnego powietrza w oponach samochodów wyścigowych?
• Jak jeździć ekonomicznie

Więcej świetnych linków

• Samopompujące opony rowerowe Nakano
• ArvinMeritor MTIS
• GM Goodwrench Filmy

Źródła

• Cały
• Masz powietrze? Wacky Weather Wages Problemy opon
• Trendy w Japonii: budowanie lepszego roweru
• Lynch Hummer: Centralna inflacja opon
• Roadranger: Centralny system inflacji opon Goodyear Relacje inwestorskie: Raport roczny za rok 2001
• Meritor Tire Inflation Systems (MTIS) firmy P.S.I.
• Systemy zarządzania oponami Dana Spicer
• CM Automotive Systems: Specyfikacje CTIS
• Departament Transportu USA: 49 CFR część 571
• CarandDriver.com: The Anti-Geneva Show
• Transport ciężarowy o dużej ładowności: pozorny w powietrzu
• LandLine: Monitorowanie opon i systemy pompowania
• Gerald's Hummer Page: Centralny system pompowania opon
• The Groves: ciężarówki armii amerykańskiej wyposażone w nową technologię firmy Dana Corp.
• Innowacja Michelin w elektronice opon
• „Powierzchniowe koleinowanie cienkich chodników i żwirowych dróg przy standardowym i obniżonym ciśnieniu w oponach”, Ahmed Shalaby i Alan Reggin, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 679-691, 2002.
• „Under (Controlled) Pressure”, Carol Ludorf, Transportation Communications, Fleet Equipment, sierpień 2002.
• „Air as Needed”, David Cullen, właściciel floty, wrzesień 2003.
• Wydawnictwo zintegrowane: Centralny system pompowania opon
• Forester.net: Tchnij nowe życie w swoje opony