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輪胎流言終結者:充氮氣防爆?

不少輪胎店內,會配備氮氣機」給輪胎充氮氣防爆「是一大賣點;而且商業機會容易實現,不斷有用戶前來要求給車胎充入氮氣以防爆胎。商家更是使勁鼓吹,氮氣還節油,氮氣還能降低噪音。真是神話一樣的氮氣,這氮氣真的有用嗎?

2016年的8月17日,來自西安的孫小姐表示,她剛在輪胎店裡換的輪胎充完氮氣(更安全)後上了高速,大約行駛了190公里,右後輪胎突然爆裂:「當時店主非常肯定的說,夏天天熱,換充氮氣可以預防爆胎。沒想到還是出事了。」

那麼,換氮氣防爆胎的原理何在?換過之後真的有效果嗎?

充氮實際效果有限

從理論上來講,如果氮氣中少有水分、油和氧氣,確實對輪胎防爆有一點兒好處,特別是在高負荷輪胎上。至於車胎換氮氣能降低雜訊,是純扯淡。能夠保持更好的胎壓也基本上是扯犢子。

保持正常胎壓,使用乾燥的空氣才是重點!

輪胎商業網和大家一起來探究流傳於輪胎市場的流言蜚語,一起探究輪胎的真相。這是炎炎夏日大力吹廣的「氮氣」神話。

1、減少爆胎:汽車行駛時,輪胎會因與地面磨擦而使溫度急劇上升,同時壓力會增高,特別是在高速行駛的過程中,胎內氣體溫度急速上升導致胎壓驟增,所以才增加爆胎的情況,而是用氮氣就會保險很多。

2、降低噪音:氮氣是一種雙原子氣體,化學性質不活潑,而且音頻傳導性非常低,僅相當於普通空氣的1/5,所以使用氮氣能有效地減少輪胎在行駛過程中的噪音,對於提高行駛的寧靜度效果明顯。

如果有人甚至提到氮氣節油,專家一定會哈哈大笑!

對了驗證以上兩點氮氣能起到效果,我們設計了以下兩個實驗進行驗證:1、長途開車測胎壓變化實驗;2、噪音實測實驗。

測試項目一:長途開車測胎壓變化實驗驗證是否能減少有爆胎的可能性

本次測試線路是京津高速公路,全程100公里。測試時氣溫34度,高速公路地表溫度43度,這是在大部分地區夏季比較普及的溫度。

支持充氮氣的說法中,提到氮氣是一種惰性氣體,受溫度提高導致的體積膨脹變化很小,因此在夏季充氮氣可以減少輪胎胎壓的提升從而減小爆胎的發生。

測試方法:

在一輛車左側的兩條輪胎充空氣;右側兩條輪胎充氮氣,通過長距離且在不同速度下行駛檢測充氮氣是否能減少胎壓的升高且四條輪胎的初始胎壓都嚴格控制在2.55bar。

氮氣是在專業輪胎店內進行更換的,方法是用抽氣泵將輪胎內的空氣抽空,然後再充入氮氣,這樣可以保證充入輪胎內氣體儘可能純的都是氮氣。
測試
時間2012年7月10日 15:30
氣溫34℃
地表溫度43℃
路程京津快速路:北京方向→天津市區
測試距離100公里
輪胎左前輪和左後輪充空氣;右前輪和右後輪充氮氣



行駛20km時記錄行駛50km時記錄行駛100km時記錄
車速80km/h100km/h120km/h
定速每段測試距離內使用定速巡航勻速行駛(路況非常好)

為了測試數據盡量精確,測試過程全部使用定速巡航完成。測試項目分為三個速度級,分別使用80km/h、100km/h、120km/h行駛一段距離進行數據記錄,其中用80km/h行駛20km,用100km/h行駛30km,用120km/h行駛50公里。把每個速度級的數據進行對比,就可以發現充氮氣有沒有效果。

輪胎壓力對比

實驗過程全部用胎壓計測量,數據保留兩位小數。出發前測得四條輪胎的氣壓均為2.55bar,下面我們來看看經過三種不同速度的行駛,充氮氣和充空氣的車輪都是怎樣的變化。

一般來說,平時在路上跑的車輪胎上都標註了最大可承受的極限胎壓值,因此當輪胎沒有損傷的情況下,只要輪胎內的壓力不超過這個標定值就基本不會有爆胎髮生,我們實驗所採用的君威的輪胎最大胎壓數值為3.5bar,也就是說輪胎胎壓低於3.5bar就不會有爆胎的發生。

實驗結果:胎壓上漲,最高漲幅0.05bar,可忽略不計。

在34℃的氣溫環境下,以80km/h的時速行駛20公里,結果是四條輪胎的壓力完全無變化,均保持在2.55bar。說明如果是長期在城市中使用的車輛,氮氣不會起到作用,半年前使用同樣方法測試的數據也是如此。

輪胎壓力變化(單位:bar)
以下數據均為三次的平均值


單位進入高速路前壓力行駛20km時

(車速80km/h)
行駛50km時

(車速100km/h)
行駛100km時

(車速120km/h)
左前

(空氣)
kpa2.552.552.602.65
左後

(空氣)
2.552.552.552.60
右前

(氮氣)
2.552.552.552.60
右後

(氮氣)
2.552.552.552.60

將車速提到100km/h行駛30公里,只有左前輪的氣壓微微升高0.05bar,這個漲幅比去年測試的數之差還要小,去年測試中漲幅最高達到了1.5bar。另外對於測試車輪胎最高3.5bar的可承受峰值來說,對於輪胎壓力穩定性來說可以忽略不計。用國內高速公路的最高限速120km/h行駛50公里后測試,除了充空氣的左前輪增加了0.1bar外,其餘三條輪胎均增加了0.05bar。下面的柱狀圖看起來會更加直觀一些。

前輪壓力對比:

結論:通過三個最常用速度級的測試來看,即使是在夏季高溫天氣環境下,氮氣對於穩定輪胎壓力這點的作用是可以忽略不計的。0.05bar的差值是根本不會導致爆胎髮生的,當然前提是輪胎沒有損傷,因為變化的這點胎壓根本達不到車輛輪胎所能承受的最大極限胎壓數值,因此也就對安全不會造成影響。

輪胎對比溫度

本次測試道路的地表溫度為43度,測試前四條輪胎的初始溫度也保持在43度左右。過程與胎壓測試相同,分別按照三個速度級行駛。

在以80km/h的時速行駛20公里后,測得4條輪胎的溫度非常相似,都比測試前溫度增加了4℃左右,4個車輪最大相差1.3℃,變化不明顯。

輪胎溫度變化(單位:攝氏度℃)
以下數據均為三次的平均值


單位進入高速路溫度行駛20km時

(車速80km/h)
行駛50KM時

(車速100km/h)
行駛100KM時

(車速120km/h)
空氣

(左前)
45.2 48.850.653.8
左後

(空氣)
44.6 49.648.649.8
右前

(氮氣)
42.4 48.349.849.8
右後

(氮氣)
43.6 49.648.249.2

細心的經銷商會發現我們測試的輪胎胎面溫度前輪始終比後輪大,這是什麼原因?在行駛的時候,對於我們做實驗的這種前置前驅布局的車來說,一般情況前輪載荷大,所以輪胎行駛中被壓縮變形的比率比後輪高。所以,輪胎內空氣反覆被碾壓壓縮的過程就比後輪多,所以在反覆的形變當中,前輪的溫度也就比後輪的溫度高。另一個原因,前輪靠近發動機倉,發動機產生的溫度會因為散熱作用傳遞給前輪,因此這是前輪比後輪溫度高的一個原因。

在我們的實驗中,車輛行駛100km/h和120km/h兩段高速測試后,溫度依然沒有太大的改變,只有左前輪的溫度達到了53.8℃,其餘車輪的溫度都保持在49℃左右。高速階段只有左前輪溫度變化,而後輪的溫度差異相對很小,這也不排除是車輛散熱口設計對於前輪溫度的影響。

前輪溫度對比:

後輪溫度對比:

結論:在夏天,對於43度的基礎溫度來說,無論是空氣和充氮氣溫度會有有所增加,平均增加了6度。從上表可以看出,氮氣對於減小輪胎溫度上升是有作用的,確實減小了溫度的增長速度,但是這個差異很小,不會影響到安全。

測試項目二:充氮氣和充空氣對噪音的影響

再來看看充氮氣對於噪音的影響。有人說氮氣為惰性氣體可以減少聲音的傳播,而空氣中除了78%的氮氣、21%的氧氣和稀有氣體,還會含有少量的水分和雜質,這對於降噪來說可能會弱於充氮氣。

首先從理論上有些傳言就是錯的,氮氣並不是惰性氣體,惰性氣體只有「氦氖氬氪氙」這幾種氣體,氮氣只是很普通的氣體,因此我們也對充氮氣能減少噪音的說有疑問。那在實驗中氮氣是不是真的這樣。

雜訊測試(單位:分貝)
車速80km/h100km/h120km/h
充空氣 64.366.6 72.6
充氮氣 63.765.7 71.8

結論: 從我們實際測試數據可以看出來,充氮氣之後在相同的環境下,使用80km/h、100km/h、120km/h三個速度進行測試,充氮氣和不充 氮氣在噪音的差異上都不到1分貝,而且我們在測試的時候環境的影響也對測試有影響,雖然的出來的數值有差異,但刨除外界環境影響,我們可以說充氮氣和不充氮氣對降低噪音幾乎是沒有作用。

其實我們生存的空氣里的氮氣成分已經高達78%。

全文總結:當然,我們只針對充氮氣的兩個所謂的「好處」進行了驗證,而實驗結果也顯而易見,對降低爆胎的發生效果微乎其微;而對降低噪音更是不可能。而除 了這兩個好處外,還有人說充氮氣肯減少對輪胎的腐蝕且對油耗所有降低。雖然我們沒有測試,但根據化學理論分析我們也可以給您答案。

剛才說了氮氣並不是惰性氣體,其與空氣唯一的區別是:空氣中除了絕大部分(78%)為氮氣以外,還有21%-22%的氧氣和1%的其它氣體,而 這四分之一氧氣確實會引起橡膠氧化,但是請注意,現代輪胎的重要特徵之一就是輪胎橡膠的抗氧化性能夠絕對保證輪胎在的正常質保期能夠保證不會因氧化老化而引起安全性問題,如果任何一家輪胎公司連這一點都保證不了,它早就完蛋了。

關於省油,汽車的油耗由這幾個原因決定:發動機的排氣量、風阻洗漱、汽車的地面摩擦力、汽車的載重和駕駛習慣。如果說充氮氣能省油的話,那麼汽車廠家為什麼不出廠就把車輛的輪胎里充氮氣呢,如果真的省油相信廠家一定會這麼去做的,這可是能作為他們的一大宣傳賣點啊,既然廠家也沒這麼去做,可見充氮氣對油耗的影響幾乎可以為0。而且,就算充氮氣有用能省油,你的駕駛習慣不好所節省的燃油也被你的駕駛習慣給消耗沒了,所以想省油先管好你的腳。



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