1 引言
轮胎是汽车行驶系的重要组成部分，它的性能优劣将直接影响汽车的驱动性、通过性、平顺性、安全性、稳定性等。而胎压不足将加大轮胎侧弯曲变形，造成燃油消耗的增加，轮胎磨损不均匀，并且在同一车辆上出现不同压力的轮胎也会对汽车行驶产生不利的影响。
据统计，当轮胎压力低于其额定值0．03MPa时，轮胎寿命会减少25％，如胎压高于标准值25％时，轮胎寿命将会降低15％～25％。对轿车而言，其轮胎压力每下降0．05MPa，其承载能力将降低100N。德国联邦统计局的数据表明，大约80％的轮胎漏气是由于轮胎气压不足造成的。所以对轮胎压力的实时监测为避免轮胎磨损与发生事故提供了手段。对此， 美国TREAD 2000法令要求，自2003年11月起所有小型乘用车与轻型货车生产商必须把轮胎气压实时监测系统作为标准装备安装在他们生产的车辆中，并保证系统在任何有载情况下有效工作。而对该法案实施负责的美国国家公路交通署(NHTSA)正在制定这方面的技术规范，有望在近期公布。
2 几种典型的轮胎气压实时监测系统
在轮胎气压实时监测系统的研制方面，日本、美国、德国在近年都取得了相应的进展，出现了一批成熟的产品。早在1996年丰田就有一种系统应用于当时生产的MarkII型车上。根据当时电子直接测量气压的方法存在着可靠性、耐久性不足，成本高等缺点，丰田采用了直接测量法，它应用车轮速度传感器探测四个车轮的速度与振动波，根据轮胎气压降低即轮胎刚度下降，从而簧下谐波频率降低的特性，将上述信息传递给ECU分析是否某轮胎胎压不足，从而通告驾驶员，及时采取应对措施。而现在看来这种系统不能直接测量轮胎压力，并存在容易产生误差的因素，数据的时效性与准确性也存在不足。但作为初期的轮胎气压实时监测系统，它的技术个性与时代特性是值得借鉴的。
德国BEAU公司与美国Lear公司联合推出的将电子门锁装置与电子轮胎气压实时监测系统集成在一起是近期推出的一种 极具价格竞争力的整体解决方案。Lear公司电子门锁占北美市场的35％，而BEAU公司的电子轮胎气压监测系统(TPMS)，是唯一一个得到德国汽车制造商许可采用的原装压力监测系统。它既可以通过显示装置警告驾驶员轮胎压力突然或逐渐的减少，又可警告因满载而引起的轮胎压力不足。该系统主要由气门阀、车轮电子装置、高频接收天线、屏蔽导线和ECU构成。压力传感器与气门阀集成。压力信号用高频无线电波从车轮电子装置传输给接收天线，接收天线进一步将信号传输给ECU并进行处理，测量轮胎压力值与标准值的偏差，最终将信号显示在中控台、仪表板或多功能转向盘的显示器上。当偏差超过极限值时，系统将向驾驶员发出警告及时采取必要措施。TPMS气压实时监测系统实现了将车内所有行驶轮胎气压准确的监测，而轮胎的压力等级与压力参数也可通过控制使用环境装置进行调整。然而它的不足之处是车轮电子装置对使用环境清洁度有较高要求，所以在使用保养时必须加以注意。在目前’几种先进的实用轮胎气压实时监测系统中，TPMS的结构与使用是非常具有代表性的。
约翰逊公司的轮胎气压实时监测系统被国际汽车工程(AEl)评为2002年度20个最有价值的汽车产品之首，因而倍受瞩目。这个系统包括一个特殊设计的车内后视镜、四个胎压传感器和发射、接收设备。它的测量范围可达6．9kPa。系统工作时胎压数据是通过集成在轮胎气门阀内的发射机传送给风挡内的集成接收机，然后在后视镜上利用射频技术显示出来。这个系统在工作时可以将每个轮胎的压力数据实时显示，有较高的实用性和可行性。
Smar Tire系统公司利用有限元分析法(FEA)在微软Windows版VisualNastran软件的支持下对他们的轮胎气压实时监测系统进行了优化设计，并利用最新设备取得成功。将系统的质量减轻了23％，并节省了40％的材料成本。在有限元分析法的帮助下，轮内装置的厚度也从设计之初预想的4mm降低到现在的1．2mm。同时设计时充分考虑到系统使用中压力温度的变化因素和高离心剧烈振动对系统产生的不利影响，在设计中使用了尼龙基质塑料与玻璃纤维，保证了系统外壳的坚固，并尽可能地减轻了质量。而轮内的电子装备被放置于轮辋上，这一点也进一步保证了系统的可靠性。从而使整个系统的安全监控范围达到了400km／h。该系统顺利通过了各种温度与加速度环境下的测试，充分证明了它的可靠性与先进性。
3 对轮胎气压实时监控系统的探讨
想知道车轮压力的想法可能很早就有人想过了，而随着2003年11月的临近，使得这个梦想最终得到了实现。轮胎气压实时监控系统目前主要以无线传输电子测量为主要的工作方式而进入产业化阶段，然而不同车辆不同地区对这个系统的要求却是各不相同。例如，在现有的条件下，如何避免大型载货汽车与客车后桥一个轮胎失压而引起同侧另外的轮胎因超出负荷而造成的不必要的损毁；在不便于安装无线系统的环境下，如何对轮胎气压做到早期预警；对于现有的车辆如何选装成本适中的轮胎气压实时监控系统。这些问题将随着轮胎气压实时监控系统不断发展和完善而得解决。针对这些问题，一些新概念产品已经问世。如根据安全气压范围在气门阀旁设置特殊的装置，如果轮胎气压不在安全范围内，轮胎阀门就会泄漏少量的气体引发振动装置，提醒驾驶员注意。针对载货车后轮，在每个轮胎与车桥结合部监测压力是否正常，从而得知轮胎是否工作正常。一旦轮胎失去支撑作用或者承受力突然增大，则信号经ECU分析，做到及时预警。而对于目前作为主流的无线传输轮胎气压实时监控系统，胎压信号应该并人车载局域网(CAN)中，实现各个部分对于这个信息的共享，因为胎压信号不光是作为一个安全信号而有存在意义，而且还要对行驶里程、行驶速度、稳定性、通过性、舒适性等都存在作用，所以轮胎气压实时监控系统作为一个新型的技术，其作用的确是十分深远的。
4 结语
相信在不久的将来，轮胎气压实时监控系统必将会得到广泛的应用。我国应及时出台相应的法规，同时消化吸收国内外先进的技术，早日开发出具有我国技术特色的同类产品，做到与世界同步。
