2.3 轮胎压力特性分析

轮胎压力是轮胎最重要的一个状态参数，压力过高或过低以及压力不平衡都会影响轮胎和汽车的性能，缩短轮胎的使用寿命，因此对轮胎压力特性的分析对轮胎压力状态判断和进行轮胎压力调节的智能轮胎研究具有非常重要的意义。下面，首先分析轮胎压力对汽车和轮胎性能的影响，然后，对轮胎压力实验测试的结果进行分析，最后，分析影响轮胎压力的主要因素，给出汽车轮胎充气压力的标准，为智能轮胎进行轮胎异常压力状态故障诊断奠定理论基础。

2.3.1 轮胎压力对汽车和轮胎性能的影响

轮胎只有在充气状态才能具有一定的弹性和刚度，支撑汽车载荷，实现汽车的驱动、制动和转向功能。轮胎的充气压力状况直接影响汽车的动力性、通过性、制动性、平顺性、操纵稳定性、高速性、防浮滑性能以及燃油经济性，充气压力过高或过低都会影响轮胎的性能，缩短轮胎的使用寿命。下面进行具体的分析。

（1）轮胎压力对汽车动力性的影响

轮胎压力对汽车动力性的影响主要表现为轮胎压力对汽车行驶时滚动阻力的影响。当弹性轮胎在路面滚动时，轮胎的变形产生的迟滞损失和摩擦是引起轮胎滚动阻力的主要因素。实验表明，轮胎滚动阻力90%以上是由迟滞损失产生的，轮胎与路面之间的摩擦只占5%～10%^[27][28]。轮胎压力变化时，迟滞损失不同，因此，轮胎的滚动阻力也发生变化。另外，考虑到轮胎的滚动阻力与轮胎的摩擦也存在一定的联系，文献[29]对轮胎的压力与摩擦系数之间的关系进行了研究，结果表明摩擦系数随轮胎压力的增加而减小。

文献[27]对轮胎充气压力对轮胎滚动阻力的影响进行了实验测试，得到如图2.10所示的结果。由图可以看出，随着轮胎充气压力的增加，轮胎滚动阻力逐渐下降，不同路面情况下的滚动阻力不同，但是压力变化引起的滚动阻力的变化趋势相同，因此，轮胎保持适宜的充气压力是降低轮胎滚动阻力和提高汽车动力性的基础。

文献[30]对不同载荷和速度下轮胎的滚动阻力进行了测试研究，结果如图2.11所示。由图可以看出，轮胎的滚动阻力随充气压力的增大而降低，随载荷的增大而增大，而速度对滚动阻力的影响较小。

根据实验结果，文献[30]给出轮胎滚动阻力F_R与轮胎载荷F_z（kN）、轮胎充气压力P（kPa）和汽车速度v（m/s）之间的关系式如下：

另外，考虑到轮胎的几何尺寸大小，文献[31]给出了轮胎的滚动阻力公式＜para-pc＞如下：

式中，b是轮胎的宽度（m）；d为轮胎的直径（m）。该公式忽略了汽车速度变化对滚动阻力的影响。

轮胎滚动阻力的大小与其滚动阻力系数关系密切。滚动阻力系数是轮胎在一定条件下滚动时所需的推力与轮胎载荷之比^[28][32][33]，轮胎载荷一般变化不大，因此，在载荷一定的条件下，轮胎滚动阻力的变化可以通过轮胎滚动阻力系数来反映。文献[28]给出轮胎滚动阻力系数与轮胎充气压力的关系曲线如图2.12所示。由图可以看出，轮胎充气压力对滚动阻力系数影响很大，轮胎充气压力降低时滚动阻力系数迅速增加。这是由于轮胎充气压力降低时，滚动轮胎的变形量增大，轮胎的弹性迟滞损失增加。

综合分析轮胎充气压力对滚动阻力和滚动阻力系数的影响可以看出，随着轮胎充气压力的增加，轮胎变形量减小，迟滞损失和摩擦减小，轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数降低，汽车的动力性能得到提高；轮胎充气压力减小时，轮胎的滚动阻力增大，汽车的动力性能逐渐下降。

（2）轮胎压力对汽车通过性的影响

汽车的通过性与所用轮胎的结构关系密切，轮胎的充气压力、花纹、尺寸等结构参数对汽车在松软路面上的通过性有很大的影响^[28][31]。轮胎在松软路面的通过性一般用牵引效率系数来描述。牵引效率系数为牵引力与轮胎承受的载荷的比值。牵引效率系数越大，汽车克服坡度等障碍的能力就越强，汽车的通过性能越好。

汽车牵引效率系数受到多种因素的影响，其中轮胎充气压力是一个重要的因素。文献[28]给出一种轮胎在砂地上的牵引效率系数与轮胎充气压力的关系曲线如图2.13所示，由图可以看出，轮胎牵引效率系数随着轮胎充气压力的增加而降低，因此，通过降低轮胎的充气压力可以提高轮胎的牵引效率系数，从而提高汽车在松软的耕地、淤泥、松散的沙地和雪地等路面的通过性。

（3）轮胎压力对汽车制动性能的影响

轮胎在光滑的路面上制动时，轮胎在路面的摩擦系数较小，汽车制动距离较大，制动时间较长，影响汽车的制动安全性。轮胎在路面的摩擦系数和轮胎与路面的接触面积大小关系密切，文献[34][35]研究了轮胎充气压力对接触区面积大小的影响，随着轮胎充气压力的增加，轮胎与路面的接触区面积减小，因此，轮胎接地压力增加，轮胎在路面的摩擦系数减小，汽车的制动性能下降。

为了提高汽车的制动性能，需要增加轮胎在路面的摩擦系数。由于轮胎在路面的摩擦系数和轮胎与路面的接触面积有关，因此，通过降低轮胎的充气压力增加轮胎与路面的接触面积，可以增加轮胎在路面的摩擦系数，从而提高汽车的制动安全性。

（4）轮胎压力对汽车平顺性的影响

在汽车行驶时，路面的不平度会引起汽车的振动，当这种振动达到一定程度时，会使乘客感到不舒服和疲劳，或使运载的货物损坏，影响汽车行驶的平顺性。

根据文献[36]的结果，轮胎压力影响轮胎的振动频率和悬架的振动特性，因此轮胎压力对汽车平顺性的影响很大。当轮胎压力增加时，轮胎的刚度增大，弹性阻尼减小，固有振动频率增加，振动传递率增加，当汽车在不平路面上行驶时，轮胎对路面的动态作用力增加，汽车车体所承受的动态载荷和汽车的垂直振动加速度增大，汽车行驶的平顺性变坏。反之，降低轮胎的压力，则轮胎的刚度降低，包容特性变好，缓冲减振能力提高，汽车行驶的平顺性变好。

（5）轮胎压力对汽车操纵稳定性的影响

汽车的操纵稳定性包括操纵性和稳定性，汽车操纵性是汽车能够正确地响应驾驶人转向指令的能力，汽车稳定性则是汽车受到外界干扰后保持稳定行驶的能力，汽车的操纵稳定性是汽车非常重要的性能，轮胎充气压力的变化直接影响汽车的操纵稳定性。

文献[37][38]研究了轮胎在不同充气压力下的汽车操纵性，发现轮胎充气压力较低时容易引起不足转向，在轮胎充气压力较高时，当汽车低速和中速行驶时，容易引起不足转向，当汽车高速行驶时，容易引起较大的过度转向，因此，保持合适的轮胎充气压力是保证汽车操纵稳定性的基础。文献[39][40]通过实验测试研究了轮胎充气压力的变化对汽车稳定性的影响，发现任何一个轮胎充气压力降低时，汽车的转向横拉杆力、侧向加速度、横摆角速度以及侧倾角都呈现出增大的趋势，影响汽车的操纵稳定性。

汽车的操纵稳定性主要取决于轮胎的侧偏特性。轮胎的侧偏特性是指轮胎的侧向力、回正力矩与侧偏角之间的关系。在侧向力的作用下轮胎接地印迹出现扭曲，这时车轮运动方向与轮胎旋转平面之间出现一个角度，称为侧偏角，而轮胎接地印迹上的地面给轮胎的反力称为侧向力。当侧偏角不超过3°～4°时，侧向力与侧偏角呈线性关系，在这一线性段的侧向力与侧偏角的比值称为侧偏刚度。轮胎的充气压力越高，其侧偏刚度越大，相同侧偏角下产生的侧向力越大，此时汽车转向过程的操纵性能越好。不同侧偏角时的轮胎侧向力随轮胎压力的变化曲线如图2.14所示，由图可以看出，随着轮胎压力的增大，在相同侧偏角时的侧向力增大，因此，轮胎的侧偏刚度增大。

轮胎回正力矩是轮胎在侧偏情况下，使轮胎恢复到直线行驶位置的力矩，轮胎压力对回正力矩也产生一定的影响。轮胎压力低，接地印迹长，轮胎拖距大，回正力矩就大。但轮胎压力增加时，会导致回正力矩减小，对汽车的直线行驶操纵稳定性带来负面影响。轮胎回正力矩随压力的变化曲线如图2.15所示，由图可以看出，轮胎压力直接影响轮胎的回正力矩，随着轮胎压力的增大，回正力矩逐渐下降。

综合前面的分析可以看出，轮胎压力通过改变轮胎的侧偏特性直接影响汽车的操纵稳定性。当轮胎压力增加时，轮胎侧偏刚度增大，侧向力增大，回正力矩减小，汽车操纵性能提高，但汽车直线行驶的稳定性下降。当轮胎压力降低时，轮胎侧偏刚度减小，侧向力下降，回正力矩增大，汽车的操纵性能下降，但是汽车直线行驶的稳定性提高。

（6）轮胎压力对汽车高速性能的影响

汽车在长时间高速行驶时，如果轮胎压力过高或过低，极易产生爆裂，轮胎的爆裂与驻波现象紧密相关，为了避免驻波现象的发生，汽车的速度不能超过驻波临界车速，因此，汽车的高速性能受到驻波现象的限制。

驻波现象在轮胎高速旋转过程中产生，轮胎在旋转过程中，由于轮胎承受载荷，轮胎与路面接触的部分会发生弯曲变形，当旋转离开地面时，弯曲变形部分随着胎内压力恢复原状，但是如果胎内压力不足或速度太快，弯曲部分来不及恢复原状，这时轮胎就会产生波状变形，表现在轮胎与接地部位的后半圆附近，被称为驻波现象^[28][41]。驻波现象发生后，轮胎的变形花纹与路面激烈摩擦，轮胎的滚动阻力急剧上升，轮胎在短时间内吸收驻波能量，温度急剧上升，外胎面橡胶和内部胎体容易产生剥离，最后导致轮胎爆裂，汽车失去控制。发生驻波现象后直至轮胎爆破，驾驶人一般难以感觉到这种异常的变化，所以汽车在高速行驶时，驻波现象是十分可怕的。

轮胎压力不同，产生驻波的临界速度是不同的。文献[42]通过有限元方法分析了轮胎压力和载荷对驻波的影响，发现随着轮胎充气压力的下降和载荷的增加，驻波临界速度不断下降。文献[28]给出驻波发生的临界速度与轮胎压力之间的关系如图2.16所示，轮胎压力越高，其发生驻波的临界速度越高，这是因为轮胎的压力越高，轮胎变形越小，产生驻波现象的可能性越小，所以轮胎压力是影响驻波产生的重要因素。通过增加轮胎的压力可以提高汽车高速行驶的能力，当汽车由普通公路进入高速公路长时间行驶时，要将轮胎压力提高10%～20%，提高汽车高速行驶的安全性。

（7）轮胎压力对防浮滑性能的影响

当汽车在积水路面行驶时，如果轮胎与路面之间的水由轮胎花纹排出，轮胎能够与路面接触。当汽车速度很高或积水很深时，如果轮胎与路面之间的水排不出去，就会出现轮胎浮于水膜上的状态，这就是浮滑现象^[41]，如图2.17所示。

浮滑现象出现后，轮胎与路面分离，汽车就像是行驶在结冰路面上一样，难于控制，使汽车陷入非常危险的状态。根据文献[43]，汽车发生完全浮滑现象的最低速度与轮胎压力之间存在下面的关系：

式中，v_m为发生浮滑现象的汽车速度，单位为km/h；P为轮胎充气压力，单位为kPa。

考虑水膜的厚度和胎面花纹的深度，根据文献[43]，可以得到描述汽车发生完全浮滑现象的最低速度与轮胎压力、胎面花纹深度、胎面宽度和水膜厚度之间的关系如下：

式中，TD为胎面花纹深度，单位为mm，一般胎面花纹深度在1.6～10mm；WD为水膜厚度，单位为mm；TW为胎面宽度，单位为mm。

由式（2.15）与式（2.16）可以看出，当轮胎压力越高时，汽车发生浮滑现象的最低车速就越高，当轮胎压力越低时，汽车发生浮滑现象的最低车速就越低，因此，汽车越容易发生浮滑现象。在相同车速和相同的轮胎条件下，如果轮胎压力较低，轮胎接地面积较大，轮胎胎肩部位的接地压力也较大，因此轮胎花纹中央容易存水，易产生浮滑现象。相反，如果轮胎压力较高，轮胎中央的接地压力便会升高，水较容易排出，汽车不易产生浮滑现象，因此，通过提高轮胎的充气压力，可以提高汽车发生浮滑现象的最低车速，从而降低汽车发生浮滑现象的可能性。

（8）轮胎压力对汽车燃油经济性的影响

轮胎压力的变化影响轮胎的滚动阻力，滚动阻力的变化引起汽车耗油量的变化，从而影响汽车的燃油经济性^[44][45]。实验表明，滚动阻力增加1N，燃料消耗量增加0.01L/100km，滚动阻力增加10%，对于城市道路，燃油消耗量增加1.2%～2.5%，对于高速公路，燃油消耗量增加0.9%～2.1%。轮胎平均充气压力每降低48kPa，将导致滚动阻力增大11%，平均燃油消耗量增加1.6 %。轮胎充气压力低于标准压力15%，汽车耗油量将增加5%；轮胎充气压力低于标准压力30%，耗油量将增加12%^[28]。因此，轮胎的压力对汽车的燃油经济性具有重要的影响，通过提高轮胎的充气压力，可以提高汽车的燃油经济性。

（9）轮胎压力对轮胎寿命的影响

轮胎压力影响轮胎的强度和变形，从而影响轮胎在路面的耐磨性能和使用寿命。当轮胎压力过低时，轮胎下沉量和接地面积增大，胎肩的磨损加剧，同时，在同样的承载条件下，胎体变形大，会产生过度屈挠运动，使内层受到的压缩力与外层受到的伸张力远远超过允许的屈挠极限，造成轮胎过度生热，从而导致橡胶老化加速，容易引起帘布断裂、胎冠剥离、帘布剥离、早期磨损和偏磨损等情况，当轮胎碰到障碍物时由于冲击力大，容易产生帘线脱层断裂，引起轮胎瞬间爆破，轮胎使用寿命缩短^[46][47]。另外，当轮胎充气压力不足时，轮胎中容易嵌入石块、玻璃和铁钉等锐利物而引起轮胎的划伤、刺穿和漏气，造成轮胎的机械损伤。当双胎并装时，如果双胎充气压力同时过低，双胎并装的间距缩小，容易引起相邻的两胎胎侧互相挤压、摩擦而损坏。如果双胎并装中有一条轮胎充气压力不足，汽车行驶中大部分载荷将集中到另一条轮胎上，常常会造成这条轮胎严重超载而提前损坏^[28]。

当轮胎压力高于标准充气压力时，轮胎与路面接触的面积减少，轮胎胎面中部区域承受的压力增大，耐磨性显著下降，必然导致胎面中部的磨损加剧，严重时容易造成胎冠磨损，缩短轮胎的正常使用寿命。当轮胎充气压力过高时，轮胎帘线过度伸张，胎体弹性降低，刚度增大，汽车在同样的使用条件下，轮胎缓冲性能和操纵性能变差，汽车高速行驶时受到的动态载荷增大，如果再受到障碍物冲击，轮胎易发生内裂或爆破，轮胎使用寿命缩短^[28]。

综合前面的分析结果，轮胎充气压力过高或过低都会影响轮胎的使用寿命，文献[28]给出了轮胎不同充气压力对轮胎使用寿命的统计结果如表2.1所示，其具体变化情况如图2.18所示。

通过图2.18和表2.1可以看出，轮胎压力过高或过低都严重影响轮胎的使用寿命，因此，在轮胎使用过程中，需要经常进行轮胎压力的检测，预防轮胎压力偏离标准压力过多，从而延长轮胎的使用寿命。

2.3.2 轮胎压力实验研究

轮胎的压力随汽车的速度、载荷和外界环境温度的变化而变化，为了实际观察轮胎压力变化的过程，文献[48]通过室内的轮胎实验机对轮胎的压力变化过程进行了实验测试研究，实验轮胎为700 -1614 PR斜交胎，单胎标准载荷为12.936kN，标准充气压力为730kPa，轮辋规格为5.5F。

通过实验测试发现，轮胎在各种不同工况下达到稳定轮胎压力的时间基本相同，约为60min左右，轮胎压力升高的规律基本一致，但是轮胎压力升高的大小不同。图2.19为两次实验测试的轮胎压力变化结果，其中实验4的情况是外界气温35℃，施加载荷为11.64kN，轮胎初始充气压力为803kPa，转速为60km/h；实验8的情况是外界气温30℃，施加载荷为18.11kN，轮胎初始充气压力为730kPa，转速为70km/h。由图可以看出，在轮胎滚动的最初20min内轮胎压力急剧上升，而后缓慢上升，到60min后轮胎压力达到稳定，保持不变。

图2.20为轮胎停止旋转后两次实验测试的轮胎压力变化结果，由图可以看出，停机后轮胎压力下降的规律也基本一致。停机后，最初20min轮胎压力急剧下降，这是由于此时轮胎内部气体温度很高，与环境温度相差较大，停机后，热量迅速散失，随着热量散失，胎体及胎内温度很快下降，轮胎压力也急剧下降。当胎内气体温度与外界环境之间的温差逐渐变小时，轮胎压力缓慢下降，一直降到初始压力。

通过实验研究可以发现，轮胎的压力在轮胎旋转过程中会发生较大的变化，但是，轮胎的压力具有稳定值，稳定值的大小随着车速、载荷、初始外界环境温度和初始压力的变化而变化，因此，在进行轮胎压力状态监测时，需要监测轮胎压力的稳定值，根据轮胎压力稳定值的变化进行轮胎压力异常状态的诊断。

2.3.3 轮胎压力影响因素分析

根据前面实验分析的结果可以发现，轮胎的稳定压力受到温度、速度、载荷和初始压力等多种因素的影响，下面进行具体的分析。

（1）轮胎温度对轮胎压力的影响

轮胎的温度与压力是轮胎最重要的两个状态参数，它们之间存在着紧密的联系。由于轮胎胎体容积基本不变，因此，可以将轮胎内的压力和温度的变化过程看作等容变化过程，轮胎压力变化与温度变化成正比。

根据轮胎压力变化与温度变化之间的关系，利用轮胎的温度测量值就可以进行轮胎压力的判断和调整，使轮胎压力的变化与温度的变化相适应。另外，外界环境温度的变化也影响轮胎的温度和压力，不同的环境温度，允许的轮胎温升不同，因此在不同季节或不同环境温度条件下，轮胎的标准充气压力应有所变化，保证轮胎的压力在标准温度时为标准压力。轮胎标准压力一般是根据轮胎帘线的强度和对应的载荷与车速，以环境温度17℃为标准规定的充气压力，如果轮胎充气时环境温度高于17℃，则轮胎的充气压力应随着环境温度的升高而增加。根据文献[49][50]的结果，当环境温度处于0～24℃时，充气压力无须作任何修正，当环境温度高于24℃或低于0℃时，轮胎压力就会随着环境温度发生一定量的变化，标准充气压力需要进行一定的修正。米其林公司在不同环境温度变化条件下对轮胎充气压力反复进行测试，得到了轮胎标准充气压力修正的一般原则：当环境温度为25～29℃时，轮胎标准充气压力增长率为4%；当环境温度为30～34℃时，轮胎标准充气压力增长率为6%；当环境温度为35～39℃时，轮胎标准充气压力增长率为8%；当环境温度为40～45℃时，轮胎标准充气压力增长率为10%；当环境温度低于0℃时，必须增加标准充气压力，压力的增加取决于实际的环境温度情况。

在汽车行驶过程中，外界环境温度变化，轮胎的压力和温度都会发生变化，因此，需要控制轮胎温度和压力的变化，保证轮胎的压力在安全范围内，并且轮胎的温度不超过允许的最高温度。在进行轮胎压力安全状态判断时，需要根据轮胎温度和压力的关系进行综合判断，提高轮胎压力故障诊断的准确性。

（2）汽车行驶速度变化对轮胎压力的影响

汽车行驶速度越高，轮胎在单位时间内与地面的接触次数越多，轮胎的变形频率越高，轮胎与地面的摩擦越频繁，轮胎的生热量越多，温升越高，因此，轮胎的压力升高。另外，汽车速度越高，胎体的振动越频繁，轮胎受到的冲击力也就越大，在这种高速、高温、高压和强振动情况下，轮胎的胎面磨损和帘线疲劳速度加快，轮胎容易产生驻波、爆破或早期损坏，因此，车速对轮胎的充气压力产生重要的影响。

为了提高汽车行驶的安全性和延长轮胎的使用寿命，应该根据汽车的速度进行轮胎压力的调整或根据轮胎压力进行汽车速度的调整，使轮胎的压力和汽车速度都处于合理的范围内。当轮胎压力是标准压力的85%时，汽车速度一般不要超过120km/h；当轮胎压力是标准压力的60%时，汽车速度一般不要超过80km/h；当轮胎压力是标准压力的40%时，汽车速度一般不要超过40km/h。

文献[51]给出了载重轮胎的压力、载荷和汽车速度之间的对应关系，如表2.2所示，根据表2.2可以进行载重轮胎压力或汽车速度的调整，使轮胎压力和汽车速度都处于安全的状况下。

表中的载荷系数是允许载荷与标准载荷的比例，压力系数为轮胎需要的合适压力与标准压力的比例。由表2.2可以看出，当汽车的速度处于规定的最高速度以下时，其最大载荷能力可以随载荷系数的增加而增加，但与载荷相对应的轮胎压力也应随压力系数的增加按比例增加。

（3）轮胎载荷对轮胎压力的影响

轮胎内部的充气压力使轮胎的帘线产生了初始的张力，从而具备了一定的刚度和强度，以承受各种外力和载荷作用，保证汽车的安全行驶。轮胎的载荷能力应该与轮胎的充气压力相适应，不同的载荷需要不同的充气压力，载荷越大，需要的轮胎充气压力越大。不同规格与不同层级的轮胎，在设计时一般都规定了其额定载荷和标准充气压力。文献[52]给出了9.00-20载重轮胎的额定载荷与标准充气压力的对应关系，如表2.3所示。

另外，对于同一规格的轮胎，当它的载荷发生变化时，其充气压力也应该随着发生变化，以保证该充气压力能够使轮胎在载荷作用下发生合理的变形，轮胎具有足够的抗疲劳能力。文献[51]给出3种国产“70”系列轿车子午线轮胎的充气压力与载荷的对应关系，如表2.4所示。由表可以看出，轮胎充气压力越高，它所能承受的载荷就越大，轮胎充气压力降低，它所能承受的载荷就会减小。

美国轮胎轮辋协会（TRA）提出了一种描述轮胎承受的最大载荷F_z（kg）与轮胎压力P（MPa）之间的简单关系式如下：

式中，K为荷重系数，与汽车种类和速度有关，在客车中K=1.2～1.3；S为轮胎宽度（mm）；D为轮辋直径（mm）。

综合前面的分析结果可以看出，轮胎载荷与轮胎压力之间存在一定的对应关系，根据轮胎载荷与压力之间的关系和轮胎的实际载荷情况，可以进行轮胎压力安全状态的判断和处理，如果轮胎的压力与载荷不相适应，应该及时进行轮胎压力的调整或轮胎载荷的调整，保证每条轮胎的承载量均不超过其最大载荷，提高轮胎的安全性。

（4）轮胎压力变化的估计

由于轮胎压力受到多种因素的影响，文献[48]通过实验研究轮胎压力与温度、载荷、车速和初始压力之间的关系，通过线性回归的方法，得出滚动轮胎稳定压力P随载荷F_z、车速v、初始压力P₀和温度T变化的经验公式如下：

利用该公式可以对轮胎的压力变化过程进行预测，估计不同情况下的压力变化，判断轮胎压力的异常变化，为轮胎压力的合理调节提供参考。

2.3.4 合适轮胎压力的选择

根据布鲁塞尔消息，2009年对15个欧盟国家的52400辆轿车进行安全检查的结果表明，81%的轿车行驶时轮胎充气压力不足；26.5%的轿车行驶时轮胎充气压力严重不足，至少低于机动车制造商推荐充气压力50kPa；7.5%的轿车轮胎充气压力极度不足，驾驶人置自己于高风险中，因为其驾驶的车辆轮胎充气压力过低，至少低于推荐充气压力75kPa^[27]。美国国家统计分析中心调查显示，26%的乘用车和29%的轻型货车，至少一个轮胎的压力低于汽车制造商推荐的标准压力25%，因此，轮胎充气压力不足的现象非常普遍^[44]。

文献[53]～[55]通过现场实测中国高等级公路运输货车和大中型客车的轮胎充气压力，并对数据进行统计处理和分析发现，中国公路交通运输中存在严重的轮胎超压使用现象，无论是货车还是大中型客车轮胎充气压力都服从正态分布，90%以上的车辆都存在不同程度的轮胎超压。由于轮胎充气压力普遍存在问题，充气压力不当成为引起轮胎爆胎事故的主要原因，因此，进行轮胎压力的检测和轮胎压力状况地实时判断，保持轮胎合理的充气压力，对于提高汽车的安全性和延长轮胎的使用寿命非常重要。

轮胎压力与轮胎的温度、车速和载荷关系非常密切，因此，需要根据轮胎的温度、车速和载荷进行轮胎压力的选择和判断^[56]。文献[57][58]给出了优化的轮胎充气压力经验公式如下：

式中，；F_z为轮胎承受的垂直载荷，单位为kgf；K为载荷系数，可以选取1.1；P为充气压力，单位为kgf/cm²；S₁为设计断面宽度，单位为mm；W₁为轮辋宽度，单位为mm；D₁为轮辋直径，单位为mm。

虽然汽车轮胎可以根据载荷情况按照式（2.19）确定的充气压力进行充气，但是，轮胎运行过程中，车速和外界环境温度的变化都会引起轮胎压力的变化，当轮胎压力变化超过安全范围时，极易引起轮胎损坏甚至爆胎事故，因此，对轮胎压力的实时检测和故障诊断非常重要。在汽车行驶过程中，轮胎压力随着车速、轮胎温度和载荷的变化而发生变化，在不同车速、轮胎温度和载荷条件下，轮胎标准充气压力不同，因此，在进行轮胎压力故障诊断时，需要综合考虑各种因素的影响，根据具体的车速、轮胎温度和载荷条件确定轮胎的标准充气压力，然后再根据标准充气压力进行轮胎压力过高、压力过低等故障的诊断和处理。