Comment mesurer la TEMPÉRATURE des pneus en sport automobile : pyromètre infrarouge ou sonde à aiguille

18/07/2023Articles techniques

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. Les pneus étant le seul point de contact entre le véhicule et l’asphalte, il est évident qu’il faut optimiser au mieux le transfert d’énergie lors du déplacement du véhicule.

L’une des principales questions qui nous est posée 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 bonne réponse. Partons du principe que le pyromètre pour mesurer la température, qu’il soit à sonde ou à infrarouge, est utilisé pour évaluer l’empreinte du pneu, c’est-à-dire la répartition de l’énergie entre le véhicule et l’asphalte.

Dès que le véhicule revient dans les boîtes, cette opération doit être effectuée le plus rapidement possible et par une opération aussi répétable que possible, c’est-à-dire que la méthode doit toujours être la même afin de ne pas avoir des données différentes d’une session à l’autre.

Il est intéressant de voir quelles différences sont apparues dans les pneus et leurs performances en raison de changements dans les réglages ou de conditions de piste différentes.

Empreinte de la bande de roulement d'un pneu de course automobile.
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Sur cette photo, vous pouvez voir la répartition de la température sur la bande de roulement en fonction de la surface de contact.
Empreinte de la bande de roulement d'un pneu de course automobile.
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Évolution des températures de la bande de roulement sur la surface de contact d’un pneu de moto

Outre l’évaluation de la répartition de l’énergie sur la surface de la bande de roulement, la mesure de la température permet de déterminer si la plage de fonctionnement est correcte.

En effet, le fait de rester dans la bonne fourchette de température nous permet d’obtenir la meilleure adhérence mécanique et de réduire au minimum la baisse de performance (zone jaune du graphique).

Évolution de l'adhérence mécanique en fonction de la température du pneu
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Évolution de l’adhérence mécanique en fonction de la température du pneu

Une autre précision à apporter est que lorsque nous mesurons la température dès le retour du véhicule au stand, nous ne mesurons pas sa valeur absolue, c’est-à-dire sa valeur maximale, mais la température que l’on suppose être la température moyenne pendant son utilisation. En effet, ses valeurs maximales se produisent lors d’un freinage brusque et ses valeurs minimales lors de longues lignes droites. Nous avons donc besoin avant tout d’une méthode reproductible qui permette de mesurer les températures le plus rapidement possible avant que la dissipation de la chaleur ne fausse la mesure.

Nous voulons donc comparer la mesure avec un capteur infrarouge ou une sonde à aiguille.

Mesure à l'aide d'un capteur infrarouge.
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Mesure à l’aide d’un capteur infrarouge.

Il existe plusieurs théories, dont l’une affirme que le capteur infrarouge ne mesure que la température de surface et qu’il 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 de dire que la température de surface est influencée par la température de l’ensemble du mélange. En supposant une température de surface de 100,0°C par exemple, la couche immédiatement inférieure ne peut certainement pas avoir une température de 90,0°C. Il est évident qu’il existe un gradient de température entre l’air intérieur et la surface de la bande de roulement, mais celui-ci n’est mesurable ni par le capteur infrarouge ni par la sonde à aiguille, mais uniquement par des simulations et/ou des calculs complexes.

Un autre aspect à considérer est que le capteur infrarouge doit être PARFAITEMENT calibré à 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 complètement aléatoire) et vice versa.

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

Mesure avec une sonde à aiguille.
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Mesure avec une sonde à aiguille.

En revenant à la recherche de notre méthode de mesure rapide et reproductible, nous nous sommes rendu compte que nous voulions avant tout mesurer si nous nous trouvions dans la bonne température de fonctionnement et comment la distribution de la température sur la surface de la bande de roulement peut nous donner une évaluation de son empreinte sur le sol.

Comment nous avons effectué le test

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

Cet instrument est un manomètre numérique pour pneus doté d’un pyromètre à double technologie, c’est-à-dire sonde à aiguille + infrarouge, conçu spécifiquement 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″ ex-Formule 1 chauffé à environ 100°C.

2 – Pneu Supermotard avant avec une couverture thermique à environ 80°C.

Les tests que nous avons effectués.

  • Précision – Les mesures de la sonde à aiguille et du capteur infrarouge donnent-elles les mêmes valeurs ?
  • Vitesse de réponse – Laquelle des deux méthodes est la plus rapide pour effectuer une mesure ?

Vous trouverez ci-dessous la vidéo du test effectué chez Prisma Electronics.

Ce que nous avons 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. Il s’agit du cas le plus défavorable, car la sonde était à une température ambiante de 24°C. D’après la deuxième lecture, la vitesse de réponse est d’environ 3 secondes.

Le test a également été effectué sur un pneu de moto pour montrer que, bien que les mesures entre la sonde et l’infrarouge soient toutes deux précises, le profil incurvé favorise nettement la mesure de la sonde à aiguille.

Ainsi, à la question de savoir quel est le meilleur instrument à utiliser, la première réponse que nous pouvons donner est que cela dépend également du type de pneu.

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

MotoGp Tire wear
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Exemple de grainage sur un pneu de moto.

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

Effet de cloquage sur un pneu de course
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Exemple de pneus présentant un effet de cloquage. Si je veux mesurer la température exactement aux points les plus endommagés, il est possible d’effectuer une mesure ponctuelle avec la sonde.

Si, en revanche, la surface de la bande de roulement est homogène, le capteur infrarouge fournit une mesure très rapide dès que le véhicule rentre au garage.

Le manomètre numérique pour pneus avec pyromètre à double technologie vous permet de choisir la méthode de mesure de la température des pneus en fonction de l’état de la bande de roulement.

Comme mentionné ci-dessus, si le véhicule est une moto, il n’est pas utile d’avoir le capteur infrarouge et il est préférable d’opter directement pour la sonde à aiguille.

Exemple de mesure des températures aux 3 différents points caractéristiques de la bande de roulement pour évaluer l'empreinte et la température de fonctionnement correcte.
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Exemple de mesure des températures aux 3 différents points caractéristiques de la bande de roulement pour évaluer l’empreinte et la température de fonctionnement correcte.

Avantages et Inconvénients

Mesure de la température avec une sonde à aiguille

Avantages
  • Il suffit d’insérer l’aiguille entière dans la bande de roulement et d’attendre que la température se stabilise.
  • Possibilité de mesurer la température du mélange à une profondeur de 3 / 5 mm et à des endroits précis (par exemple aux endroits présentant des boursouflures – graining).
Inconvénients
  • Afin d’obtenir la mesure la plus rapide possible, les sondes à aiguille sont très fines et donc très délicates
  • Mesure relativement lente des températures, environ 2,5 / 3 secondes dans le meilleur des cas pour chaque mesure. Si vous mesurez plusieurs points par pneu, vous risquez d’arriver au dernier pneu qui a perdu de la température.
  • Pas très précis lors de la mesure de la température de l’asphalte. La sonde doit pénétrer dans le matériau à mesurer pour atteindre correctement la température mesurée.

Mesure de la température avec un capteur infrarouge

Avantages
  • Vitesse de mesure extrêmement rapide, 0,5 seconde par mesure. Chaque pneu peut être mesuré rapidement sans risque de perte de température.
  • Très large gamme de températures.
  • La température moyenne de la surface de la bande de roulement peut également être mesurée grâce au FOV. Un article détaillé sur le FOV est disponible sur ce lien ( https://prismaelectronics.com/it/blog/misurare-la-temperatura-gomme-con-sensore-infrarosso/ )
  • Mesure rapide et précise de la température de l’asphalte.
Inconvénients
  • Mesure qui demande du soin. La surface à mesurer doit être orientée correctement devant le capteur IR et à une distance connue du point à mesurer. Lire l’article sur le FOV sur le lien ci-dessus.
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  • Maintenez toujours le capteur IR propre en vérifiant périodiquement qu’il n’y a pas de débris de caoutchouc à l’intérieur.

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