空气？氮气？真实数据对比效果
所属分类：轮胎
2013-10-17 17:25:59 推荐指数：
首先汇总一下认为充氮气有作用的观点，这是很多说法里面的比较站得住脚的几条，还有一些无厘头说法就不一一列举了。
支持充氮气的说法——
1、减少爆胎：汽车行驶时，轮胎会因与地面磨擦而使温度急剧上升，特别是在高速行驶的过程中，胎内气体温度急速上升导致胎压骤增，所以才会发生爆胎的情况。
2、延长轮胎寿命：使用氮气后，胎压更加稳定，胎内气体体积变化也小，这样就大大降低了轮胎不规则磨擦，无形中提高了轮胎的寿命。另外，轮胎橡胶的老化是因为受到氧分子的氧化，而氮气能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水以及多数杂质，延长了轮胎的寿命，也可以减少轮辋生锈的情况发生。
3、降低油耗：在汽车行驶过程中，胎压的不足与受热后阻力的增加，会造成汽车油耗的增加。而氮气充胎可以维持非常稳定的胎压，氮气热传导性低、升温慢的特性还有效减低了轮胎高速行驶时温度的升高，从而降低了滚动阻力，可以达到十分明显减少油耗的目的。
4、降低噪音：氮气是一种双原子气体，化学性质不活泼，而且音频传导性非常低，仅相当于普通空气的1/5，所以使用氮气能有效地减少轮胎在行驶过程中的噪音，对于提高行驶的宁静度效果明显。
简单的归纳以上说法：减少爆胎概率、延长轮胎使用寿命、减缓橡胶的老化、降低行驶噪音、降低油耗等等，把这些展开的问题汇总一下，主要原因只有两点：1、压力；2、温度，强调的根本原因是充氮气的轮胎压力和温度变化比充空气要稳定。
下面我们展开实验，针对压力和温度两个数据进行采集和比较。实验设计如下：
| 实验 | ||
| 时间 | 9：00 | 14:00 |
| 气温 | 15℃左右 | 23℃左右 |
| 路程 | 京津快速路：北京→塘沽方向 | 京津快速路：塘沽→北京方向 |
| 测试距离 | 100公里 | 100公里 |
| 轮胎 | 左前轮和左后轮充空气；右前轮和右后轮充氮气 | |
| 试点 | 行驶10km时记录 | 行驶50km时记录 | 行驶100km时记录 |
| 车速 | 80km/h | 120km/h | 170km/h |
| 定速 | 每段测试距离内使用定速巡航匀速行驶（路况非常好） | ||
氮气是在专业轮胎店内充的，把车胎内气体全部抽出再加入氮气，保证实验准确。左右车轮的0.1bar的差值是由于充气时候的各种误差因素造成，但是本次测试只观察每个轮胎的变化和相对差值，不影响测试结果。
为了数据公平准确，首先把一辆测试车的左侧两个车轮充上空气，右侧两个车轮充上氮气，这样测试的数据就是相同条件对比了，将不稳定因素最大限度排除。测试方法是，行驶一段距离后马上下车同时测试四个车轮的温度和压力值进行对比，为了全面性，一共有三种车速，分别是城市路况80km/h，高速路况120km/h，和极限状态170km/h（此速度为超速行驶，仅仅为了采集接近家用车极限的数据，请勿尝试！），这样基本上包含了一辆车一生中最常使用的三个速度级。
这次选择京津快速路作为测试路线主要是考虑车流比较少，一来一回基本没有影响到测试车的速度。另外，为了测试数据的准确性，三个速度测试过程中始终使用定速巡航行驶。车上坐2人，驾驶和副驾驶个一人，无行李。
测试之前一天将轮胎充气和压力调整好，左侧两个车轮充空气，前/后压力分别是2.25bar/2.25bar，右侧两个车轮充氮气，前/后压力分别是2.15bar/2.15bar。
注意：四条轮胎的初始压力有所细微差异，并不影响结论的对比，以下对比的是经过一段时间行驶后压力和温度的变化，从差值可以说明充氮气相对于充空气的作用大不大，下面一起看数据见分晓吧。
轮胎压力对比——空气、氮气增长幅度基本相同，优势微小
早上的温度比较低，15度左右。首先进行第一个阶段测试，在路况极为良好的情况分别按照三种车速行驶，达到设计距离后马上停车记录，每个车轮每次都是测量三次取平均值。数据见下表：
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轮胎压力变化（单位：bar） | |||||
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以下数据均为三次的平均值 | |||||
| 时间/气温 | 进入高速路前压力 | 行驶10km时 (车速80km/h) |
行驶50km时 (车速120km/h) |
行驶100km时 (车速170km/h) | |
| 左前 （空气） |
9：00/15℃ | 2.25 | 2.25 | 2.30 | 2.35 |
| 14:00/23℃ | 2.35 | 2.35 | 2.40 | ||
| 左后 （空气） |
9：00/15℃ | 2.25 | 2.25 | 2.25 | 2.35 |
| 14:00/23℃ | 2.30 | 2.35 | 2.40 | ||
| 右前 （氮气） |
9：00/15℃ | 2.15 | 2.15 | 2.15 | 2.25 |
| 14:00/23℃ | 2.20 | 2.25 | 2.30 | ||
| 右后 （氮气） |
9：00/15℃ | 2.15 | 2.20 | 2.20 | 2.25 |
| 14:00/23℃ | 2.20 | 2.25 | 2.30 | ||
从记录的数据可以看出来，以80km/h的速度行驶过10km之后，四条轮胎的压力有三条压力没有任何变化，只有充氮气的右后轮微微增加了0.05bar的气压。说明在中速行驶一段时间后充空气和充氮气的轮胎没有区别，甚至氮气的负面数据增加比空气变化还明显。
在高速路段，以120km/h定速行驶30km后（差不多是以80km/h匀速围着北京三环路跑一整圈），充空气的左前轮和充氮气的右后轮压力分别增加了0.05bar，而左后轮和右前轮没有压力依然没有任何变化。到目前为止，在完全相同的测试环境下，充氮气的轮胎没有体现出数据上的优势。
尝试着将车速继续提升，把车速固定在170km/h巡航，持续行驶50km，这个速度已经接近普通家用车的极速了。测试结果是四个车轮的气压非常一致地均增加了0.1bar，增长值完全一样，充氮气的车轮没有体现出优势。
以上是测试记录表，可能看起来比较晕，那咱接着看完下面的柱形图，列出来之后就会发现，其实氮气的优势并不明显。
上午——气温15度左右/总行驶时间2小时
前轮压力对比
后轮压力对比
下午——气温23度左右/总行驶时间2小时
前轮压力对比
后轮压力对比
下午气温升高到23度左右，再次气温下采集的数据，只有80km/h行进10距离这个时间段里，充氮气的右前轮比充空气的左前轮少增加了0.05bar的压力，而120km/h和170km/h的测试过程中充空气轮胎和充氮气轮胎的压力值完全一样。
经过了三种车速的阶段测试得出的轮胎压力数据来看，充氮气的轮胎在各个速度下的变化都很稳定，压力的增长幅度相同，这和我们平时在轮胎店内听到的关于充氮气压力比充空气压力更稳定的说法有很大偏差。所以通过实验证明了：充氮气对于轮胎压力的稳定性的提升基本上没有作用。轮胎温度对比——没有明显优势
对于轮胎温度而言，受外界因素影响要比压力多一些，毕竟轮胎表面是直接接触地面的。在轮胎的测试中，与上面测试轮胎压力是同时测量并记录的。
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轮胎温度变化（单位：摄氏度℃） | |||||
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以下数据均为三次的平均值 | |||||
| 时间/气温 | 进入高速路温度 | 行驶10km时 (车速80km/h) |
行驶50KM时 (车速120km/h) |
行驶100KM时 (车速170km/h) | |
| 空气 （左前） |
9：00/15℃ | 31.5 | 33.0 | 36.2 | 35.8 |
| 14:00/23℃ | 35.8 | 37.4 | 37.6 | 41.0 | |
| 左后 （空气） |
9：00/15℃ | 32.0 | 33.2 | 38.0 | 40.2 |
| 14:00/23℃ | 34.2 | 36.8 | 39.4 | 42.5 | |
| 右前 （氮气） |
9：00/15℃ | 30.2 | 31.2 | 34.0 | 38.7 |
| 14:00/23℃ | 34.6 | 35.8 | 36.4 | 42.3 | |
| 右后 （氮气） |
9：00/15℃ | 31.2 | 32.6 | 39.4 | 42.8 |
| 14:00/23℃ | 36.0 | 37.4 | 43.8 | 44.2 | |
上午——气温15度左右/总行驶时间2小时
在温度对比时，出现了一个有意思的情况，就是在80km/h的速度下行驶10km之后，无论是上午还是下午，都是充空气的轮胎温度增长比充氮气的轮胎要多一点。但如果继续提升车速，两者的差异就越来越小，速度越高，充氮气的轮胎温度增长就越明显，也就是说，在高速行驶时，充氮气轮胎的温度反而要比充空气的高。清晰对比请看下面柱状图：
前轮温度对比
后轮温度对比
下午——气温15度左右/总行驶时间2小时
前轮温度对比
后轮温度对比
从以上数据可以得出结论：充氮气和充空气的轮胎在中低速行驶的时候会有温度的差异，充氮气的轮胎温度增长稍微缓慢，但是随着车速的增加，充氮气的轮胎温度增长反而更多。这与流传的充氮气轮胎温度提升慢就背道而驰了。所以说这个所谓的稳定在实验数据面前就略显尴尬了。
看到这里可能很多朋友都会提出一个问题，这数据有说服力吗？而且每次都是停下车来测试的数据，准确吗？对于这个问题再次进行解答：
1、首先之前计划的对车身两侧的车轮打不同的气体、使用定速巡航行驶、停车后一分钟内测试出4条轮胎的所有数据，这些都已经将测试过程中可能出现的误差降低到最小，配合车载胎压监控系统，是可以保证数据的可靠性的。
2、关于停车测量数据是否准确，因为每次测试不同的速度都是有变化的，本次对比的数据不是绝对值，而是增长的幅度的对比，测试条件一样，测试方式一样，所以对于这个对比也是公平的。
总结：数据摆在这里，客观的说，充氮气真的没有之前流传的种种好处那么神奇，至少对于行驶中的轮胎压力和轮胎温度稳定性而言基本没有作用。要说充氮气对于轮胎和轮毂的寿命来说，可能起到一定作用，因为还有氮分子直径比氧分子直径大、空气中含有少量水分等等科学依据支撑着，作用有多大？这个就不好考证了，反正车轮毂和轮胎本身都是有保护层的，要是被轮胎中的那点氧气腐蚀了，我觉得至少在不换气的情况下要有个10几年才能看出来区别吧。目前给汽车充氮气最大的作用无非是热胀冷缩变化小，在不调整胎压的情况下能保证夏天轮胎压力不会膨胀太多，仅此而已。最终再看看市场上的价格，给轮胎充空气9成都是免费的，而充氮气，一次10元-100元不等。有很大一部分炒作因素，至少它的好处远不及它的价格那么高。