智能輪胎安全環(huán)保驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展和未來(lái)

李 婷

除了更堅(jiān)固耐用，更舒適寧?kù)o外，如何讓輪胎“有表達(dá)能力，更聰明”，一直是汽車(chē)輪胎制造商努力的方向。智能輪胎滾動(dòng)阻力更小、更耐磨、剎車(chē)距離更短，可將車(chē)輛行駛中的能量損耗減少到最低。

■“智能”輪胎的安全性能不斷提高

汽車(chē)輪胎質(zhì)量直接關(guān)系著交通和人身安全，2001年福特汽車(chē)公司的汽車(chē)輪胎質(zhì)量問(wèn)題曾在美國(guó)及全世界引起軒然大波。美國(guó)高速公路安全管理局根據(jù)這一事件分析得出結(jié)論認(rèn)為，輪胎質(zhì)量已演變成為汽車(chē)消費(fèi)國(guó)家一個(gè)普遍的社會(huì)問(wèn)題，因此規(guī)定：美國(guó)的汽車(chē)必須全部裝配新一代的高性能輪胎。據(jù)了解，這種輪胎被稱(chēng)為新概念“智能”型輪胎。它的“智能”在于：汽車(chē)4 只輪胎內(nèi)部安裝有TPMS 系統(tǒng)裝置，能測(cè)試出輪胎內(nèi)的氣壓和溫度高低，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信裝置將這些信息傳遞給安裝在駕車(chē)人面前的信息接收裝置，并在監(jiān)視器上顯示出來(lái)。如有不正?，F(xiàn)象，駕車(chē)人可立即采取措施，防止因輪胎問(wèn)題而引發(fā)的交通事故。

繼美國(guó)之后，歐盟和日本等一些汽車(chē)消費(fèi)大國(guó)的交通安全管理部門(mén)也效仿美國(guó)的做法，提倡汽車(chē)安裝“智能”型高安全輪胎，今后也將會(huì)制定出臺(tái)有關(guān)汽車(chē)使用高安全性能輪胎的法規(guī)。而在查明汽車(chē)交通事故原因方面，整車(chē)制造廠(chǎng)商與輪胎生產(chǎn)企業(yè)的責(zé)任將分得更加明確。這對(duì)輪胎制造企業(yè)既是壓力，也是推動(dòng)力，促使他們更多地采用科技新成果，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出新一代的“智能”型高安全性能輪胎，使輪胎的安全性能不斷提高，市場(chǎng)更多的新概念“智能”型輪胎的涌現(xiàn)，將為減少交通事故發(fā)揮重要的作用。

■智能輪胎及其主要功能

傳統(tǒng)的輪胎產(chǎn)業(yè)已和新興的電子、信息產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，輪胎智能化時(shí)代越來(lái)越近，出現(xiàn)了“計(jì)算機(jī)化的輪胎”、“會(huì)說(shuō)話(huà)的輪胎”、“可控輪胎”、“靈敏輪胎”等等。智能輪胎的研發(fā)是目前汽車(chē)技術(shù)新的發(fā)展方向之一。由于輪胎內(nèi)置計(jì)算機(jī)芯片能自動(dòng)監(jiān)控輪胎行駛氣壓、溫度、摩擦以及把行駛期間輪胎突然發(fā)生問(wèn)題的信息傳遞到互聯(lián)網(wǎng)上，從而提高了安全性，也起到降低油耗等作用。智能輪胎能實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：收集、傳輸有關(guān)自身所處環(huán)境的所有信息，以及對(duì)這些信息做出正確判斷和處理。

1 內(nèi)壓監(jiān)測(cè)

除了因?yàn)榕c硬物碰撞或負(fù)荷過(guò)大而發(fā)生爆胎事故外，輪胎緩慢泄氣同樣是常見(jiàn)導(dǎo)致輪胎爆破的誘因。氣壓不足的輪胎與地面摩擦面積加大從而產(chǎn)生的摩擦熱量也會(huì)激增，而且泄氣勢(shì)必造成“軟弱”的胎壁受壓和變形加劇，從而誘發(fā)爆胎事故。充氣內(nèi)壓嚴(yán)重影響輪胎使用性能。輪胎欠壓行駛將無(wú)法承載額定負(fù)荷，甚至導(dǎo)致輪胎早期損壞。此外，充氣內(nèi)壓不達(dá)標(biāo)還影響到其他操作性能正常發(fā)揮。當(dāng)額定充氣內(nèi)壓為700kPa時(shí)，欠壓將導(dǎo)致滾動(dòng)阻力增加2%；對(duì)驅(qū)動(dòng)軸輪胎而言，相當(dāng)于油耗增加了0.5%，磨耗加快了5%。通過(guò)安裝輪胎充氣內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，即可達(dá)到上述的目的。一旦發(fā)現(xiàn)輪胎充氣內(nèi)壓不足，該裝置立刻向駕駛者發(fā)出警報(bào)，提示駕駛者停車(chē)檢查輪胎，或由車(chē)載電腦自動(dòng)做出應(yīng)急處置。

2 自動(dòng)補(bǔ)充輪胎內(nèi)壓

既然輪胎充氣的內(nèi)壓如此重要，僅僅及早發(fā)現(xiàn)輪胎漏氣是不夠的，還應(yīng)當(dāng)及時(shí)讓逐漸癟下去的輪胎鼓起來(lái)。把車(chē)載氣泵系統(tǒng)與輪胎有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，無(wú)疑是智能輪胎的發(fā)展方向之一。一旦輪胎漏氣，裝有“聰明軟件”的車(chē)載電腦將根據(jù)充氣內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置提供的數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)啟動(dòng)車(chē)載氣泵，向輪胎內(nèi)充入氣體，使輪胎保持合理的充氣內(nèi)壓。在北美地區(qū)，已有多家公路運(yùn)輸公司開(kāi)始在車(chē)上裝備自動(dòng)充氣裝置，利用預(yù)存在汽車(chē)制動(dòng)液儲(chǔ)存器內(nèi)的高壓空氣來(lái)補(bǔ)充輪胎內(nèi)壓，確保所有輪胎保持合理的充氣壓力?？諝饬鹘?jīng)控制箱進(jìn)入車(chē)軸套管，再進(jìn)入軸端的旋轉(zhuǎn)聯(lián)管節(jié)，最后進(jìn)入需要補(bǔ)充內(nèi)壓的輪胎內(nèi)腔?？刂葡溆袦y(cè)量、校準(zhǔn)輪胎氣壓的功能。

3 追溯性記錄

即歷程可追溯性記錄，就是說(shuō)，輪胎在制造→出廠(chǎng)→使用(包括維修、翻新)→報(bào)廢全過(guò)程中的每一個(gè)階段均形成資料，而且該資料是可以隨時(shí)提檔查閱的。歷程可追溯性記錄資料一般應(yīng)包括四個(gè)部分：輪胎的身份，亦即輪胎的產(chǎn)品資料，通常包括輪胎品牌、生產(chǎn)序列號(hào)、DOT 或ECE 代碼、生產(chǎn)廠(chǎng)廠(chǎng)址、生產(chǎn)日期等；輪胎的戶(hù)籍，亦即裝車(chē)資料，通常包括汽車(chē)主軸號(hào)碼、輪輞號(hào)碼等；輪胎的使用資料，包括歷次出車(chē)時(shí)輪胎的溫度、充氣內(nèi)壓、速度、變形等數(shù)據(jù)，以及歷次翻新、修補(bǔ)情況等；輪胎報(bào)廢資料，包括報(bào)廢原因、報(bào)廢日期等。

4 輪胎溫度監(jiān)測(cè)

溫度歷程監(jiān)測(cè)同樣重要，因?yàn)檫@與輪胎胎體的耐久性的輪胎使用壽命密切相關(guān)。因?yàn)檩喬ナ褂眯阅艿膬?yōu)劣是以噸·英里/小時(shí)來(lái)衡量的，并受到負(fù)荷和額定速度兩者的制約。有的認(rèn)為應(yīng)當(dāng)能夠記錄輪胎的使用歷程，至少應(yīng)記錄溫度峰值或時(shí)間表/溫度歷程。探測(cè)、傳輸輪胎數(shù)據(jù)由植入輪胎內(nèi)的集成電路片完成，而配套的接收器/數(shù)據(jù)讀出器則裝在駕駛室內(nèi)。

■各國(guó)開(kāi)發(fā)的智能輪胎新品及特點(diǎn)

世界各大輪胎公司都紛紛投入巨資研發(fā)全新概念或革命性的生產(chǎn)技術(shù)，部分取代了傳統(tǒng)工藝，并且有許多成果已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。其特點(diǎn)都是提高了輪胎生產(chǎn)的精度，節(jié)省了能源，提高了生產(chǎn)效率。目前各國(guó)開(kāi)發(fā)的智能輪胎主要有以下新品及其特點(diǎn)：

1 綠色智能輪胎

目前，全球合成橡膠市場(chǎng)每年正以3%的速度恢復(fù)增長(zhǎng)，其中中國(guó)市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度預(yù)計(jì)將達(dá)到7%～8%。中國(guó)轎車(chē)銷(xiāo)量占到全球汽車(chē)市場(chǎng)的22%，而相關(guān)的燃油消耗量將占到全球的1/3。由此，市場(chǎng)對(duì)采用“綠色”橡膠制成的環(huán)保型輪胎的需求大增。為滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，“綠色”橡膠已被納入其研發(fā)重點(diǎn)，由此制成的“綠色”輪胎將采用納米技術(shù)，增加輪胎防凍裂、防磨損的能力，如在冰雪地區(qū)，輪胎的制動(dòng)性能能夠超過(guò)一般輪胎的20%。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將降低30%左右的油耗，未來(lái)這一降耗指標(biāo)還有望達(dá)到50%。

2 輪胎內(nèi)壓狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)

長(zhǎng)期以來(lái)，輪胎問(wèn)題是造成和誘發(fā)交通事故的主要原因之一，尤其當(dāng)汽車(chē)在高速公路上行駛時(shí)更是如此。美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，美國(guó)每年有26萬(wàn)起交通事故是由于輪胎氣壓不足造成的，75%的輪胎故障是由于輪胎氣壓不足或滲漏引起的。

輪胎氣壓過(guò)低，輪胎變形，下沉量增大，胎溫因摩擦增加而急劇升高，導(dǎo)致輪胎變軟強(qiáng)度下降。同時(shí)過(guò)熱狀態(tài)會(huì)加速子午胎鋼絲與橡膠的老化、變形、甚至內(nèi)部斷裂，這些都可能造成爆胎意外。汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)TPMS）是用于在汽車(chē)行駛時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓和溫度，對(duì)輪胎漏氣、低壓、高壓或高溫等情況進(jìn)行報(bào)警，以保障行車(chē)安全，是駕車(chē)者、乘車(chē)人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。有了TPMS，缺氣狀況將不會(huì)發(fā)生，從而能夠保護(hù)胎面，延長(zhǎng)輪胎使用壽命，而且能夠省油，減小污染，可謂一舉多得。

3 RSC輪胎和TPI電子警告系統(tǒng)

輪胎漏氣雖不常發(fā)生，但總是令人驚慌和不快。雖然從統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)看輪胎發(fā)生損壞的概率相對(duì)較低，但是輪胎漏氣是最令駕駛者不愉快的體驗(yàn)之一，現(xiàn)在，BMW成為全球首家為客戶(hù)提供防爆輪胎系統(tǒng)部件（RSC）的制造商。RSC是一套輪胎安全組件，它使輪胎發(fā)生漏氣的概率風(fēng)險(xiǎn)和駕駛者對(duì)此的擔(dān)憂(yōu)都成為過(guò)去。RSC 包含安裝在EH2輪輞上的RSC輪胎和TPI電子警告系統(tǒng)。一旦輪胎壓力開(kāi)始下降，RSC 立即向駕駛者發(fā)出警告，但是即使輪胎壓力下降為零，RSC仍能確保輪胎安全地固定在輪輞上，使輪胎繼續(xù)行駛一定的距離。這樣，車(chē)輛上不再需要放置備胎、修理套件和汽車(chē)千斤頂，而駕駛者也無(wú)需在路邊親自更換輪胎。但是，與此同時(shí)，RSC仍能在必要時(shí)繼續(xù)確保100%的安全性。告知駕駛者輪胎壓力發(fā)生下降，同時(shí)讓車(chē)輛得以繼續(xù)行駛。由于具有經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的輪輞凸峰，EH2（加寬的凸峰）輪輞能夠防止輪胎在壓力突然下降后脫離輪輞。RSC輪胎與傳統(tǒng)輪胎的不同之處包括防爆特性、加強(qiáng)的側(cè)壁、附加的氣門(mén)嘴條帶和高耐熱性的合成橡膠材料，根據(jù)車(chē)輛負(fù)載情況，這種自支撐輪胎能夠在壓力降至最低的情況下，使車(chē)輛以80km/h的最高車(chē)速繼續(xù)行駛5-250km。

■智能輪胎可預(yù)防爆胎

輪胎有時(shí)確給我們的駕駛帶來(lái)不便，出門(mén)在外，輪胎被扎了要在酷暑嚴(yán)寒中辛苦地?fù)Q胎。更為危險(xiǎn)的情形是在高速駕駛時(shí)發(fā)生爆胎，加之操作不當(dāng)和外界環(huán)境的原因，很可能造成車(chē)毀人亡的事故。

防爆輪胎學(xué)名叫“泄氣保用輪胎”，英文縮寫(xiě)RSC。 充氣后的輪胎胎壁是支撐車(chē)輛重量的主要部位，特別是一些扁平比（扁平比是輪胎高度與寬度的比）較大的輪胎，胎壁非?！胺屎瘛保氨ァ眹?yán)重時(shí)通常會(huì)導(dǎo)致胎壁的瞬間崩，從而使輪胎瞬間失去支撐力，導(dǎo)致車(chē)輛重心立刻發(fā)生變化，特別是前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)的前輪爆胎，爆胎后瞬間的重心轉(zhuǎn)移很可能會(huì)令車(chē)輛失控。如果駕駛者沒(méi)有爆胎后駕駛經(jīng)驗(yàn)，可能會(huì)做到錯(cuò)誤的駕駛動(dòng)作，這將導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法挽救的失控。爆胎是非常嚴(yán)重的安全事故，特別是在高速公路爆胎。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)高速公路70%的意外交通事故是由爆胎引起的，而時(shí)速在160公里以上發(fā)生爆胎死亡率接近100%。給車(chē)輛配置“防爆輪胎”就最大程度的解決了令人擔(dān)心的安全問(wèn)題。不過(guò)，真正稱(chēng)得上的“防爆輪胎”是軍用的6×6、8×6 等輪胎越野裝甲車(chē)，它們的輪胎里設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的金屬條，即使遇到炮火彈片擊穿也能保持輪胎不會(huì)發(fā)生形變，繼續(xù)前進(jìn)。普通的民用“防爆輪胎”雖然做不到如此強(qiáng)悍，但其“防爆”原理是基本一樣的。

輪胎爆胎的原因主要系由胎內(nèi)氣壓過(guò)高或過(guò)低所致，這已為行家們所公認(rèn)。因而在高速行車(chē)條件下使輪胎內(nèi)壓保持在適當(dāng)范圍內(nèi)就格外重要。如要汽車(chē)不爆胎，司機(jī)就得多檢查，使汽車(chē)保持適當(dāng)?shù)臍鈮?。爆胎是汽?chē)行駛中不時(shí)會(huì)碰到的事，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致車(chē)毀人亡。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，80%的爆胎是有預(yù)兆的，至少在爆胎前1小時(shí)，輪胎的溫度會(huì)出現(xiàn)異常。

■結(jié)束語(yǔ)

智能輪胎是能夠收集、傳輸有關(guān)自身所處環(huán)境的所有信息，并對(duì)這些信息做出正確判斷和處理的輪胎。勿庸置疑，世界各大輪胎公司將通過(guò)各種途徑爭(zhēng)取得到汽車(chē)制造商，電子器件制造商等配合和協(xié)助，使智能輪胎技術(shù)與其他行業(yè)先進(jìn)的軟、硬件技術(shù)相結(jié)合，屆時(shí)輪胎必將集安全，綠色、環(huán)保、智能于一體。