Comment mesurer la TEMPÉRATURE des pneus en motorsport

La gestion de la température des pneus est un élément clé du sport automobile qui peut avoir un impact significatif sur les performances du véhicule. Fondamentalement, les pneus sont le seul point de contact entre le véhicule et l’asphalte, il est donc clair que nous devons optimiser le transfert d’énergie obtenu lors du mouvement du véhicule.

L’une des principales questions qui nous sont posées est la suivante :

Est-il plus correct d’utiliser un pyromètre avec capteur infrarouge ou un pyromètre avec sonde à aiguille?

Il n’y a pas de réponse exacte. Partons de l’hypothèse que le pyromètre de mesure des températures, que ce soit à la sonde ou à l’infrarouge, sert à évaluer l’empreinte du pneu, c’est-à-dire la répartition de l’énergie entre le véhicule et l’asphalte.

Dès le retour du véhicule aux Stands, cette opération doit être effectuée le plus rapidement possible et par une opération la plus répétable possible, c’est-à-dire que la méthode doit toujours être la même pour ne pas avoir de données différentes d’une session à l’autre. un autre.

Il est intéressant de comprendre quelles différences il y avait sur les pneus et leurs performances en raison des variations de réglage ou des différentes conditions de piste.

En plus d’évaluer la répartition de l’énergie sur la surface de la bande de roulement, en mesurant la température, nous pouvons comprendre si la plage de fonctionnement se situe dans la bonne plage de valeurs.

En effet, rester dans la bonne plage de température nous permet d’obtenir la meilleure adhérence mécanique et d’avoir le moins de baisse de performances (Zone jaune sur le graphique).

Une précision supplémentaire à apporter est que lorsque l’on mesure la température dès que le véhicule est rentré aux stands, on ne mesure pas sa valeur absolue, c’est-à-dire sa valeur maximale, mais la température qui est supposée être la moyenne lors de son utilisation . En effet, les valeurs maximales se produiront en correspondance avec un freinage brusque et son minimum se produira en correspondance avec une longue route droite. Donc, ce dont nous avons besoin, c’est avant tout d’une méthode reproductible qui nous permette de mesurer les températures le plus rapidement possible avant que la dissipation thermique ne fausse la mesure.

On veut donc comparer la mesure avec un capteur infrarouge ou avec une sonde à aiguille.

Il existe plusieurs théories, dont l’une affirme que le capteur infrarouge ne mesure que la température de surface et est donc incorrect. C’est vrai, le capteur infrarouge mesure le rayonnement émis par un corps, en l’occurrence le pneu, mais il est également vrai d’affirmer que la température de surface est influencée par la température de l’ensemble du composé. En supposant la température de surface, par exemple, de 100,0°C, la couche immédiatement inférieure ne peut certainement pas être de 90,0°C. Évidemment il y a un gradient de température depuis l’air intérieur et atteint la surface de la bande de roulement mais cela ne sera mesurable ni avec le capteur infrarouge ni avec la sonde à aiguille mais seulement avec des simulations et/ou des calculs complexes.

Un autre aspect à considérer est que le capteur infrarouge doit être PARFAITEMENT calibré sur la longueur d’onde du pneu. Un pyromètre infrarouge qui mesure la température d’un pneu ne peut pas mesurer correctement la température d’une surface de couleur rouge (exemple absolument aléatoire) et inversement.

De même, en mesurant avec la sonde à aiguille d’une longueur de 3/5 mm, nous aurons la mesure de la température moyenne du mélange de cette portion du volume.

Revenant à la recherche de notre méthode de mesure rapide et reproductible, nous avons compris que nous voulions principalement mesurer si nous sommes dans la bonne température de fonctionnement et comment la répartition de la température sur la surface de la bande de roulement peut nous donner une évaluation de son empreinte .

Chez Prisma Electronics, nous avons entrepris de faire deux tests pratiques, à la fois avec le pyromètre avec sonde à aiguille et avec le capteur infrarouge. L’instrument utilisé est le manomètre numérique HPM4 X + DUAL-PYR avec double pyromètre.

https://www.prismaelectronics.com/fr/products/manometro-digitale-pneumatici-con-doppio-pirometro/

Comment nous avons fait le test.

Instrument utilisé : HPM4X + DUAL – PYR

https://www.prismaelectronics.com/fr/products/manometro-digitale-pneumatici-con-doppio-pirometro/

Cet outil est un manomètre numérique de pression des pneus avec un pyromètre à double technologie, c’est-à-dire une sonde à aiguille + infrarouge spécialement conçu pour vous permettre de choisir la méthode à utiliser en fonction de la mesure que vous souhaitez effectuer.

Deux pneus différents.

1 – Pneu Pirelli 13″ ancien Formule 1 chauffé avec une chaufferette à environ 100°C.

2 – Pneu Supermotard avant avec chauffe-pneus environ 80°C.

Quels tests avons-nous fait.

Précision – Les mesures avec la sonde à aiguille et le capteur infrarouge donnent-elles les mêmes valeurs ?
Vitesse de réponse – Laquelle des deux méthodes est la plus rapide dans la mesure ?

Ci-dessous la vidéo du test réalisé chez Prisma Electronics.

Qu’avons-nous obtenu

Précision avec le pneu Pirelli.

Sonde à aiguille – 105,1°C
Capteur infrarouge – 104,8°C
Différence : 0.3°C

Précision avec le pneu Motard.

Sonde à aiguille – 85,0°C
Capteur infrarouge – 85,3°C
Différence : 0.3°C

Vitesse de réponse.

Capteur infrarouge – 27°C -> 73.5°C : Environ 1 seconde maximum
Sonde à aiguille – 24°C -> 73.1°C : Environ 5 secondes. C’est le pire des cas car la sonde était à une température ambiante de 24°C. A partir de la deuxième lecture, la vitesse de réponse est d’environ 3 secondes.

Le test a également été réalisé sur un pneu de moto pour souligner que, même si les mesures entre la sonde et l’infrarouge sont toutes les deux précises, le profil incurvé favorise certainement la mesure avec une sonde à aiguille.

Ainsi, lorsqu’on nous demande quel est le meilleur outil à utiliser, une première réponse que nous pouvons donner est que cela dépend aussi du type de pneu.

En deux-roues, où le profil du pneu est courbé, il est certainement plus facile d’utiliser la sonde à aiguille.

Dans les catégories à roues ouvertes, la mesure avec un capteur infrarouge permet d’obtenir des mesures très rapides et donc de ne pas être affecté par la dissipation thermique qui fait chuter les températures.

La possibilité d’avoir un pyromètre avec capteur IR + sonde à aiguille a l’avantage de pouvoir sélectionner rapidement lequel des deux on veut utiliser pour mesurer ; si par exemple un pneu présente des signes évidents de cloquage ou de grainage, il est très utile d’aller mesurer les principaux points où ces effets sont accentués avec la sonde à aiguille pour comprendre la valeur de la température.

Si en revanche la surface de roulement est homogène, le capteur infrarouge permet d’avoir une mesure très rapide dès le retour du véhicule aux stands.

Avoir le manomètre numérique avec pyromètre à double technologie vous permet donc d’avoir la possibilité de choisir avec quelle méthode vous souhaitez mesurer la température du pneu, également en fonction de l’état de la bande de roulement.

Comme déjà mentionné plus haut, si le véhicule est une moto, cela n’a aucun sens d’avoir le capteur infrarouge et donc il vaut mieux opter directement pour la sonde à aiguille.

Avantages et inconvénients

Mesure de température avec sonde à aiguille

Avantages

Insérez simplement l’aiguille entière dans la bande de roulement et attendez que la température se stabilise.
Possibilité de mesurer la température du compound à une profondeur de 3/5 mm et en des points précis (par exemple en correspondance avec des points avec Blistering – Graining).

Inconvénients

Afin d’avoir une mesure aussi rapide que possible, les sondes à aiguille sont très fines et donc très délicates.
Relativement lent dans la mesure des Températures, environ 2,5/3 secondes dans le meilleur des cas pour chaque mesure. Si plusieurs points sont mesurés par pneu, il y a un risque d’arriver au dernier pneu qui a perdu sa température.
Pas très précis en cas de mesure de la température de l’asphalte. La sonde doit pénétrer dans le matériau à mesurer pour atteindre correctement la température mesurée.

Mesure de température avec capteur infrarouge

Avantages

Vitesse de mesure extrêmement rapide, 0,5 seconde par mesure. Il est possible de mesurer rapidement chaque pneu sans courir le risque de perdre en température.
Plage de température très étendue.
Possibilité de mesurer également la température moyenne de la surface de roulement grâce au FOV. Sur ce lien un article détaillé sur le FOV (https://www.prismaelectronics.com/fr/blog/mesure-de-la-temperature-des-pneus-avec-un-capteur-infrarouge/)
Rapide et absolument précis dans la mesure de la température de l’asphalte.

Inconvénients

Une mesure qui demande de la prudence. La surface à mesurer doit être correctement orientée devant le capteur IR et à une distance bien connue en fonction du point à mesurer. Lire l’article sur FOV sur le lien ci-dessus.