智能輪胎安全環保驅動汽車的發展和未來

李 婷

除了更堅固耐用，更舒適寧靜外，如何讓輪胎“有表達能力，更聰明”，一直是汽車輪胎制造商努力的方向。智能輪胎滾動阻力更小、更耐磨、剎車距離更短，可將車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

汽車輪胎質量直接關系著交通和人身安全，2001年福特汽車公司的汽車輪胎質量問題曾在美國及全世界引起軒然大波。美國高速公路安全管理局根據這一事件分析得出結論認為，輪胎質量已演變成為汽車消費國家一個普遍的社會問題，因此規定：美國的汽車必須全部裝配新一代的高性能輪胎。據了解，這種輪胎被稱為新概念“智能”型輪胎。它的“智能”在于：汽車4 只輪胎內部安裝有TPMS 系統裝置，能測試出輪胎內的氣壓和溫度高低，并通過無線通信裝置將這些信息傳遞給安裝在駕車人面前的信息接收裝置，并在監視器上顯示出來。如有不正常現象，駕車人可立即采取措施，防止因輪胎問題而引發的交通事故。

繼美國之后，歐盟和日本等一些汽車消費大國的交通安全管理部門也效仿美國的做法，提倡汽車安裝“智能”型高安全輪胎，今后也將會制定出臺有關汽車使用高安全性能輪胎的法規。而在查明汽車交通事故原因方面，整車制造廠商與輪胎生產企業的責任將分得更加明確。這對輪胎制造企業既是壓力，也是推動力，促使他們更多地采用科技新成果，開發生產出新一代的“智能”型高安全性能輪胎，使輪胎的安全性能不斷提高，市場更多的新概念“智能”型輪胎的涌現，將為減少交通事故發揮重要的作用。

■智能輪胎及其主要功能

傳統的輪胎產業已和新興的電子、信息產業相結合，輪胎智能化時代越來越近，出現了“計算機化的輪胎”、“會說話的輪胎”、“可控輪胎”、“靈敏輪胎”等等。智能輪胎的研發是目前汽車技術新的發展方向之一。由于輪胎內置計算機芯片能自動監控輪胎行駛氣壓、溫度、摩擦以及把行駛期間輪胎突然發生問題的信息傳遞到互聯網上，從而提高了安全性，也起到降低油耗等作用。智能輪胎能實現的主要功能包括：收集、傳輸有關自身所處環境的所有信息，以及對這些信息做出正確判斷和處理。

1 內壓監測

除了因為與硬物碰撞或負荷過大而發生爆胎事故外，輪胎緩慢泄氣同樣是常見導致輪胎爆破的誘因。氣壓不足的輪胎與地面摩擦面積加大從而產生的摩擦熱量也會激增，而且泄氣勢必造成“軟弱”的胎壁受壓和變形加劇，從而誘發爆胎事故。充氣內壓嚴重影響輪胎使用性能。輪胎欠壓行駛將無法承載額定負荷，甚至導致輪胎早期損壞。此外，充氣內壓不達標還影響到其他操作性能正常發揮。當額定充氣內壓為700kPa時，欠壓將導致滾動阻力增加2%；對驅動軸輪胎而言，相當于油耗增加了0.5%，磨耗加快了5%。通過安裝輪胎充氣內壓監測裝置，即可達到上述的目的。一旦發現輪胎充氣內壓不足，該裝置立刻向駕駛者發出警報，提示駕駛者停車檢查輪胎，或由車載電腦自動做出應急處置。

2 自動補充輪胎內壓

既然輪胎充氣的內壓如此重要，僅僅及早發現輪胎漏氣是不夠的，還應當及時讓逐漸癟下去的輪胎鼓起來。把車載氣泵系統與輪胎有機地結合起來，無疑是智能輪胎的發展方向之一。一旦輪胎漏氣，裝有“聰明軟件”的車載電腦將根據充氣內壓監測裝置提供的數據信息，自動啟動車載氣泵，向輪胎內充入氣體，使輪胎保持合理的充氣內壓。在北美地區，已有多家公路運輸公司開始在車上裝備自動充氣裝置，利用預存在汽車制動液儲存器內的高壓空氣來補充輪胎內壓，確保所有輪胎保持合理的充氣壓力。空氣流經控制箱進入車軸套管，再進入軸端的旋轉聯管節，最后進入需要補充內壓的輪胎內腔。控制箱有測量、校準輪胎氣壓的功能。

3 追溯性記錄

即歷程可追溯性記錄，就是說，輪胎在制造→出廠→使用(包括維修、翻新)→報廢全過程中的每一個階段均形成資料，而且該資料是可以隨時提檔查閱的。歷程可追溯性記錄資料一般應包括四個部分：輪胎的身份，亦即輪胎的產品資料，通常包括輪胎品牌、生產序列號、DOT 或ECE 代碼、生產廠廠址、生產日期等；輪胎的戶籍，亦即裝車資料，通常包括汽車主軸號碼、輪輞號碼等；輪胎的使用資料，包括歷次出車時輪胎的溫度、充氣內壓、速度、變形等數據，以及歷次翻新、修補情況等；輪胎報廢資料，包括報廢原因、報廢日期等。

4 輪胎溫度監測

溫度歷程監測同樣重要，因為這與輪胎胎體的耐久性的輪胎使用壽命密切相關。因為輪胎使用性能的優劣是以噸·英里/小時來衡量的，并受到負荷和額定速度兩者的制約。有的認為應當能夠記錄輪胎的使用歷程，至少應記錄溫度峰值或時間表/溫度歷程。探測、傳輸輪胎數據由植入輪胎內的集成電路片完成，而配套的接收器/數據讀出器則裝在駕駛室內。

■各國開發的智能輪胎新品及特點

世界各大輪胎公司都紛紛投入巨資研發全新概念或革命性的生產技術，部分取代了傳統工藝，并且有許多成果已實現了產業化。其特點都是提高了輪胎生產的精度，節省了能源，提高了生產效率。目前各國開發的智能輪胎主要有以下新品及其特點：

1 綠色智能輪胎

目前，全球合成橡膠市場每年正以3%的速度恢復增長，其中中國市場的增長速度預計將達到7%～8%。中國轎車銷量占到全球汽車市場的22%，而相關的燃油消耗量將占到全球的1/3。由此，市場對采用“綠色”橡膠制成的環保型輪胎的需求大增。為滿足市場的需求，“綠色”橡膠已被納入其研發重點，由此制成的“綠色”輪胎將采用納米技術，增加輪胎防凍裂、防磨損的能力，如在冰雪地區，輪胎的制動性能能夠超過一般輪胎的20%。在現有基礎上將降低30%左右的油耗，未來這一降耗指標還有望達到50%。

2 輪胎內壓狀態預警系統

長期以來，輪胎問題是造成和誘發交通事故的主要原因之一，尤其當汽車在高速公路上行駛時更是如此。美國汽車工程師協會的調查統計表明，美國每年有26萬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。

輪胎氣壓過低，輪胎變形，下沉量增大，胎溫因摩擦增加而急劇升高，導致輪胎變軟強度下降。同時過熱狀態會加速子午胎鋼絲與橡膠的老化、變形、甚至內部斷裂，這些都可能造成爆胎意外。汽車輪胎壓力監測系統（簡稱TPMS）是用于在汽車行駛時實時監測輪胎氣壓和溫度，對輪胎漏氣、低壓、高壓或高溫等情況進行報警，以保障行車安全，是駕車者、乘車人的生命安全保障預警系統。有了TPMS，缺氣狀況將不會發生，從而能夠保護胎面，延長輪胎使用壽命，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

輪胎漏氣雖不常發生，但總是令人驚慌和不快。雖然從統計數字來看輪胎發生損壞的概率相對較低，但是輪胎漏氣是最令駕駛者不愉快的體驗之一，現在，BMW成為全球首家為客戶提供防爆輪胎系統部件（RSC）的制造商。RSC是一套輪胎安全組件，它使輪胎發生漏氣的概率風險和駕駛者對此的擔憂都成為過去。RSC 包含安裝在EH2輪輞上的RSC輪胎和TPI電子警告系統。一旦輪胎壓力開始下降，RSC 立即向駕駛者發出警告，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，使輪胎繼續行駛一定的距離。這樣，車輛上不再需要放置備胎、修理套件和汽車千斤頂，而駕駛者也無需在路邊親自更換輪胎。但是，與此同時，RSC仍能在必要時繼續確保100%的安全性。告知駕駛者輪胎壓力發生下降，同時讓車輛得以繼續行駛。由于具有經過特殊設計的輪輞凸峰，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輪胎與傳統輪胎的不同之處包括防爆特性、加強的側壁、附加的氣門嘴條帶和高耐熱性的合成橡膠材料，根據車輛負載情況，這種自支撐輪胎能夠在壓力降至最低的情況下，使車輛以80km/h的最高車速繼續行駛5-250km。

■智能輪胎可預防爆胎

輪胎有時確給我們的駕駛帶來不便，出門在外，輪胎被扎了要在酷暑嚴寒中辛苦地換胎。更為危險的情形是在高速駕駛時發生爆胎，加之操作不當和外界環境的原因，很可能造成車毀人亡的事故。

防爆輪胎學名叫“泄氣保用輪胎”，英文縮寫RSC。 充氣后的輪胎胎壁是支撐車輛重量的主要部位，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，胎壁非常“肥厚”，“爆胎”嚴重時通常會導致胎壁的瞬間崩，從而使輪胎瞬間失去支撐力，導致車輛重心立刻發生變化，特別是前輪驅動車的前輪爆胎，爆胎后瞬間的重心轉移很可能會令車輛失控。如果駕駛者沒有爆胎后駕駛經驗，可能會做到錯誤的駕駛動作，這將導致車輛無法挽救的失控。爆胎是非常嚴重的安全事故，特別是在高速公路爆胎。據統計，國內高速公路70%的意外交通事故是由爆胎引起的，而時速在160公里以上發生爆胎死亡率接近100%。給車輛配置“防爆輪胎”就最大程度的解決了令人擔心的安全問題。不過，真正稱得上的“防爆輪胎”是軍用的6×6、8×6 等輪胎越野裝甲車，它們的輪胎里設計了專門的金屬條，即使遇到炮火彈片擊穿也能保持輪胎不會發生形變，繼續前進。普通的民用“防爆輪胎”雖然做不到如此強悍，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氣壓過高或過低所致，這已為行家們所公認。因而在高速行車條件下使輪胎內壓保持在適當范圍內就格外重要。如要汽車不爆胎，司機就得多檢查，使汽車保持適當的氣壓。爆胎是汽車行駛中不時會碰到的事，嚴重時甚至會導致車毀人亡。經試驗證實，80%的爆胎是有預兆的，至少在爆胎前1小時，輪胎的溫度會出現異常。

■結束語

智能輪胎是能夠收集、傳輸有關自身所處環境的所有信息，并對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各種途徑爭取得到汽車制造商，電子器件制造商等配合和協助，使智能輪胎技術與其他行業先進的軟、硬件技術相結合，屆時輪胎必將集安全，綠色、環保、智能于一體。