เพิ่มอายุการใช้งานและประหยัดพลังงานด้วยการเติมไนโตรเจน

ผมเคยเขียนบทความ การเปลี่ยนลมยางเป็นไนโตรเจนดีหรือไม่ไปแล้ว ในบทความนี้อยากจะนำเสนอผลการวิจัยการผลของการเติมไนโตรเจนที่มีต่อล้อยางและรถยนต์ของเราอีกครั้งหนึ่ง ก่อนอื่นต้องเกริ่นถึงบทความที่ผ่านมาว่า ความดันลมยาง เป็นตัวแปรสำคัญที่มีผลต่อสมรรถนะของล้อยาง การประหยัดพลังงานและความปลอดภัยในการขับขี่ โดยมีแนวคิดที่ว่า ความดันลมยางต้องมีค่าที่เหมาะสมและรั่วไหลได้น้อยที่สุด

เกี่ยวกับไนโตรเจน

    ไนโตรเจนเป็นก๊าซแห้งและเฉื่อย จะถูกใช้เป็นลมยางในล้อเครื่องบิน ล้อรถแข่ง รถทางทหาร หรือล้อรถ off road ต่างๆ  จุดเด่นของไนโตรเจนคือ รักษาระดับความดันลมยางไว้ได้นาน โดยไนโตรเจนสามารถซึมผ่านแก้มยางได้ช้ากว่าลมยางปกติซึ่งมีออกซิเจนร่วมอยู่ด้วย (โดยวัดค่า permeability  coefficient ผ่านยาง ซึ่งพบว่าออกซิเจนสามารถซึมผ่านยางได้เร็วกว่า ไนโตรเจน 3-4 เท่า เนื่องจากขนาดโมเลกุลของออกซิเจนเล็กกว่าไนโตรเจนนั่นเอง) จึงเป็นผลให้ความดันลมยางลดลง 

ภาพเปรียบเทียบขนาดของโมเลกุลออกซิเจนและไนโตรเจน

นอกจากนี้ความชิ้นในลมยางปกติจะทำให้เกิดสนิมและกัดกร่อน rim ของล้อยางได้ ขณะเดียวกันความชื้นที่อยุ่ในลมยางปกติจะเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอได้หากอุณหภูมิภายในล้อยางเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้ความดันลมยางมีค่าเพิ่มขึ้นได้ เป็นเหตุให้ความดันลมยางไม่คงที่ขณะใช้งาน

ดังนั้นข้อดีของการเติมไนโตรเจนคือ การเพิ่มอายุการใช้งานของล้อยาง ประหยัดพลังงาน และยานยนต์มีความปลอดภัยขณะใช้งาน สุดท้ายลดต้นทุนในการเปลี่ยนล้อยางนั่นเองครับ

จากการทดลองกับล้อยางใช้งานในพื้นที่จริง 3 พื้นที่ในอเมริกาพบว่า

1. ล้อยางเติมไนโตรเจนมีการลดลงของความดันลมยางต่ำกว่าล้อยางเติมลมปกติ ดังแสดงในตาราง ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าความดันลมยางต่ำเกินไปจะทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานของล้อยางมีผลให้รถต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการขับขี่

2 ผลพวงที่จะเกิดขึ้นต่อจากการที่ความดันลมยางต่ำคือ อัตราการสึกของดอกยาง ดังแสดงในตารางครับ จะพบว่าล้อยางเติมไนโตรเจนมีอัตราการสึกของดอกยางต่ำกว่า โดยจากตารางเป็นอัตราการสึกของล้อหน้ารถบรรทุก 18 ล้อ

3 เมื่อัตราการสึกต่ำส่งผลให้อายุการใช้งานนานขึ้นด้วยครับ ดังแสดงในตาราง

4. สุดท้าย Rolling Resistance เปลี่ยนแปลงน้อย เนื่องจากความดันลมยางมีค่าคงที่ ซึ่งต่างจากการเติมลมยางปกติที่พบว่าค่า Rolling Resistance มีการเพิ่มขึ้นค่อนข้างมาก ซึ่งจะมีผลให้อุณหภูมิภายในล้อยางสูงขึ้นด้วยครับ

สรุป

การเติมไนโตรเจนจะช่วยรักษาระดับความดันภายในลมยางทำให้เพิ่มอายุการใช้งานของล้อยาง อุณหภูมิภายในล้อยางต่ำ ประหยัดพลังงาน และเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่ 

ข้อควรระวัง

ควรหาร้านที่ให้บริการไนโตรเจนที่คุณภาพสูง (ควรใช้ 95% purity) มิเช่นนั้นท่านก็อาจจะได้ลมยางปกติไปใช้งานแทนไนโตรเจนครับ

Ref. 

EFFECT OF NITROGEN FILLING ON TIRE

ROLLING RESISTANCE AND VEHICLE

FUEL ECONOMY

Prakash Venkataraman

Clemson University