Pyromètre infrarouge vs sonde à aiguille dans la mesure de la température des pneus en Motorsport

Sommaire :

Capteur infrarouge ou sonde à aiguille
Comment nous avons réalisé le test
Mesure de la température avec sonde à aiguille
Mesure de la température avec capteur infrarouge

Êtes-vous sûr de mesurer correctement la température des pneus ?
La gestion de la température des pneus est un élément clé en motorsport et peut avoir un impact significatif sur les performances du véhicule. Au fond, les pneus sont le seul point de contact entre le véhicule et l’asphalte, il est donc évident que nous devons optimiser au mieux le transfert d’énergie qui se produit pendant le mouvement du véhicule.

L’une des principales questions qu’on nous pose souvent est :

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

Il n’y a pas de réponse exacte. Partons du principe que le but de la mesure de la température des pneus, que ce soit avec une sonde ou un capteur infrarouge, est d’évaluer l’empreinte au sol du pneu, c’est-à-dire la façon dont l’énergie est répartie entre le véhicule et l’asphalte.

Dès que le véhicule revient aux stands, cette opération doit être effectuée le plus rapidement possible et aussi de la manière la plus reproductible possible. Il est donc important que la méthode soit toujours la même, afin d’éviter des données différentes d’un test à l’autre.

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

Au-delà de l’évaluation de 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 « plage correcte ».

Rester dans la plage de température optimale nous permet d’obtenir la meilleure adhérence mécanique et de minimiser la dégradation des performances (indiquée par la zone jaune sur le graphique).

Une précision supplémentaire à apporter est que lorsque nous mesurons la température dès que le véhicule est revenu aux stands, nous ne mesurons pas sa valeur absolue, c’est-à-dire sa valeur maximale, mais la température considérée comme la température moyenne pendant son utilisation. En effet, les valeurs maximales se produisent lors des freinages appuyés et les minimales lors des longues lignes droites. Ce dont nous avons besoin avant tout, c’est donc d’une méthode reproductible qui nous 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 capteur infrarouge ou avec sonde à aiguille.

Il existe plusieurs théories, dont l’une affirme que le capteur infrarouge ne mesure que la température de surface et qu’il est donc erroné. C’est vrai : le capteur infrarouge mesure le rayonnement émis par un corps, en l’occurrence le pneu, mais il est tout aussi vrai d’affirmer que la température de surface est influencée par la température de l’ensemble du composé. En supposant que la température de surface soit, par exemple, de 100,0°C, la couche immédiatement inférieure ne peut certainement pas être à 90,0°C. Il existe évidemment un gradient de température depuis l’air intérieur jusqu’à la surface de la bande de roulement, mais celui-ci ne sera mesurable ni avec le capteur infrarouge ni avec la sonde à aiguille, mais uniquement 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 mesurant la température d’un pneu ne peut pas mesurer correctement la température d’une surface de couleur rouge (exemple tout à fait 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 de volume.

Pour en revenir à la recherche de notre méthode de mesure rapide et reproductible, nous avons réalisé que nous voulons 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 au sol.

Comment nous avons réalisé le test

Chez Prisma Electronics, nous avons décidé de réaliser deux tests pratiques, à la fois avec le pyromètre à sonde à aiguille et avec le capteur infrarouge. L’instrument utilisé est un manomètre numérique pour pneus avec pyromètre à double technologie, spécialement conçu pour permettre de choisir la méthode à utiliser selon la mesure souhaitée.

Deux pneus différents.
1 – Pneu Pirelli 13″ ex-Formule 1 chauffé avec couverture chauffante à environ 100°C.
2 – Pneu avant de Supermotard avec couverture chauffante à environ 80°C.

Quels tests avons-nous réalisés.

Précision – La mesure avec sonde à aiguille et capteur infrarouge donne-t-elle les mêmes valeurs ?
Vitesse de réponse – Laquelle des deux méthodes est la plus rapide à la mesure ?
Ci-dessous la vidéo du test réalisé chez Prisma Electronics

Résultat de la comparaison : pyromètre infrarouge vs sonde à aiguille

Précision.

Sonde à aiguille – 105,1°C
Capteur infrarouge – 104,8°C
Différence : 0,3°C
Précision avec pneu Supermoto.

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 cas, car la sonde était à température ambiante de 24°C. Dès 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, bien que les mesures entre sonde et infrarouge soient toutes deux précises, le profil courbe favorise nettement la mesure avec la sonde à aiguille.

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

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

Dans les catégories à roues ouvertes, mesurer 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 de disposer d’un pyromètre avec capteur IR + sonde à aiguille présente l’avantage de pouvoir sélectionner rapidement avec lequel des deux effectuer la mesure ; si, par exemple, un pneu présente des signes évidents de blistering ou de graining, il est très utile d’aller mesurer avec la sonde à aiguille les principaux points où ces effets sont accentués afin d’en comprendre la valeur de température.

En revanche, si la surface de la bande de roulement est homogène, le capteur infrarouge permet d’obtenir une mesure très rapide dès que le véhicule revient aux stands.

Disposer du manomètre numérique avec pyromètre à double technologie permet donc de choisir avec quelle méthodologie mesurer la température du pneu, également en fonction de l’état de la bande de roulement.

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

Mesure de la température des pneus avec sonde à aiguille

Avantages

• Il suffit d’insérer toute l’aiguille dans la bande de roulement et d’attendre que la température se stabilise.
• Possibilité de mesurer la température du composé à une profondeur de 3/5 mm et à des points précis (par ex. aux points de blistering – graining).

Inconvénients

• Pour obtenir une mesure la plus rapide possible, les sondes à aiguille sont très fines et donc très fragiles.
• Lenteur relative dans la mesure des températures, environ 2,5/3 secondes dans le meilleur des cas pour chaque mesure. En cas de mesure de plusieurs points par pneu, il y a un risque d’arriver au dernier pneu qui a déjà dissipé sa température.
• Peu précise en cas de mesure de la température de l’asphalte. La sonde doit pénétrer le matériau à mesurer pour atteindre correctement la température mesurée.

 

Mesure de la température des pneus avec capteur infrarouge

Avantages

• Vitesse de mesure extrêmement rapide, 0,5 seconde par mesure. Il est possible de mesurer chaque pneu rapidement sans courir le risque d’avoir une température dissipée.
• Plage de température très large.
• Possibilité de mesurer la température moyenne de la surface de la bande de roulement grâce au FOV. À ce lien, un article détaillé sur le FOV ( MESURER LA TEMPÉRATURE DES PNEUS AVEC CAPTEUR INFRAROUGE )
• Rapide et absolument précis dans la mesure de la température de l’asphalte.

Inconvénients

• Mesure qui demande de la prudence. Il faut viser correctement la surface à mesurer devant le capteur IR et à une distance bien connue selon le point à mesurer. Lisez l’article sur le FOV au lien ci-dessus.

 

• Gardez toujours le capteur IR propre en vérifiant périodiquement la présence de résidus de gomme à l’intérieur.

Quel instrument choisir ?

Les pyromètres infrarouges et les sondes à aiguille présentent tous deux des avantages uniques pour mesurer la température des pneus en motorsport. Les capteurs infrarouges sont idéaux pour les contrôles rapides aux stands, tandis que les sondes à aiguille fournissent un profil thermique détaillé de la bande de roulement lors des essais. Pour les équipes professionnelles et les pilotes exigeants, combiner les deux méthodes garantit les données les plus précises pour optimiser les performances des pneus et la stratégie de course.

Avec le pyromètre à double technologie HPM5 de Prisma Electronics, vous n’avez pas à choisir : il intègre à la fois les technologies infrarouge et sonde à aiguille dans un seul instrument. Conçu avec et pour les professionnels du motorsport, il garantit précision, fiabilité et facilité d’utilisation directement sur la piste.

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EFFETS DE LA TEMPÉRATURE DE L’ASPHALTE SUR LA DÉGRADATION DES PNEUS

Un paramètre important à considérer lors de l’évaluation de la plage de température des pneus est la température de l’asphalte.
Effets de la température de l’asphalte sur la dégradation des pneus.