如何控制輪胎溫度以提高賽道性能
2025-12-15如何控制輪胎溫度以提高賽道性能

2025年12月14日 | 輪胎、 科技 | 發表於 「專題報導」 專欄 | 摘自2020年4月刊 |訂閱文章,精彩不斷
衛途、倍耐力、VITOUR、PIRELLI、高性能、半熱熔
正如大家最喜歡的虛構金髮女郎所言,理想的溫度是獲得滿意體驗的關鍵。雖然輪胎過熱或過冷不一定會招來熊的攻擊,但確保輪胎溫度處於「恰到好處」的範圍內,對輪胎的性能和使用壽命都至關重要。
但首先,輪胎溫度為什麼重要?一旦我們回答了這個問題,我們就可以進入討論的實際部分:如何利用溫度最大限度地提高輪胎性能。
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★輪胎:冷還是熱?
首先,我們要摒棄輪胎「熱」或「冷」時性能較好的觀念。真正的答案是,每個輪胎都有一個最佳溫度,在這個溫度下,輪胎在特定路面上的抓地力最強。
簡單來說,輪胎在高溫下抓地力增強的原因是,熱會激發構成輪胎「橡膠」的聚合物分子。這種激發會軟化橡膠,使其更具柔韌性,從而更好地適應賽道表面的細微凹凸,並增加橡膠與路面之間的機械接觸面積。更大的接觸面積意味著更大的摩擦力,也意味著更強的抓地力。
基本上,這就是為什麼混凝土路面比瀝青路面抓地力更好的原因。混凝土表面紋理更豐富,這意味著橡膠更容易嵌入更多縫隙和凹槽中。
但你可能不得不在老舊的水泥路面上行駛,那裡的表面紋理變得非常粗糙,細小的凸起和凹陷無法再對輪胎的滾動提供足夠的阻力。這些凸起隨後會脫落,產生灰塵或碎石。這其實與輪胎過熱的情況有些類似:聚合物鏈斷裂,輪胎不再保持柔韌性,而是開始脫落細小(或較大)的過熱橡膠碎片。
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更多概括:大多數專用賽車輪胎或R級DOT認證輪胎的設計目標是在胎體溫度高於環境溫度時發揮最佳性能。為什麼不設計成在維修區起步時就能提供驚人的抓地力呢?因為使用過程中不可避免的應力和摩擦會迅速使輪胎過熱,導致其嚴重磨損。結論:賽車輪胎的設計目標是在典型的賽道溫度下提供最佳抓地力。
另一方面,所謂的街道輪胎在較低溫度下往往能發揮最佳抓地力,過熱後抓地力會迅速下降。目前流行的TW200磨耗指數輪胎尤其如此,這類輪胎在需要使用街道輪胎的賽道和場地越野賽中非常受歡迎。但即使是這類輪胎,其最佳溫度範圍也可能差異很大。在國家級場地越野賽的賽道上,經常可以看到一些車手用水冷卻輪胎,而另一些車手則用毯子來保持輪胎溫度。每條輪胎——甚至每套底盤配置——都有其最佳工作溫度範圍。
關鍵在於了解輪胎在不同溫度下的特性。要知道什麼溫度過高、過低、恰到好處,並以一致的方式進行測量。滑行測試和高溫計可以幫助確定理想的工作溫度。
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★輪胎:胎壓
影響輪胎溫度的另一個重要因素是氣壓。輪胎本質上是一個彈簧,氣壓的變化會改變彈簧的彈性、輪胎與路面的接觸面形狀以及輪胎與路面的相互作用。此外,輪胎升溫也會使輪胎內部的空氣升溫,而熱空氣的壓力會增加。
具體增加多少? Chicken Hawk Racing 的 David Podolsky 向我們展示了他根據主動式輪胎加熱器測試數據製作的實用圖表:起初,隨著輪胎溫度升高到高於環境溫度,胎壓緩慢上升,但曲線迅速攀升,顯示出溫度升高與胎壓升高之間相當線性的關係。他的測試表明,僅胎面溫度升高 75 度,胎壓就增加了 6 psi。
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圖表由 Chick Hawk Racing 提供
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即使在較低的工況下,溫度的適度升高——從大約 100 度到 140 度(這在炎熱的場地賽天氣中相當常見)——也會導致胎壓增加 3 psi。這意味著隨著溫度升高,胎壓變化約 10%,因此監測這一變數非常值得。
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★讓輪胎熱起來
所以,我們已經確定,在大多數情況下,高於環境溫度的某個溫度對輪胎是有益的。那麼,我們該如何產生這種溫度呢?
大多數情況下,發熱是由於摩擦造成的:輪胎胎面與路面之間的摩擦以及煞車片與煞車碟盤之間的摩擦。所有這些摩擦都會導致車輪和輪胎組件內部產生熱量。
在暖胎圈或出賽圈中,來回穿梭賽車的常見技巧確實有助於提升輪胎溫度。但總的來說,這並非提升輪胎溫度的最佳方式,因為缺乏持續的彎道行駛來產生較長的摩擦時間。不過,這種技巧確實可以防止輪胎沾染碎石,保持車手的注意力集中,而且看起來非常酷炫。
在暖胎圈中,提高輪胎升溫效率的更好策略是延長煞車時間或短時間急煞車。縱向胎面摩擦產生的熱量比橫向摩擦產生的熱量更多,煞車系統也會產生額外的輻射熱量。但務必先檢查後視鏡,避免別人親您屁股。
此外,還可以選擇預熱輪胎,而這正是Chicken Hawk Racing及其輪胎加熱器的用武之地。在出場圈就擁有預熱到所需溫度的輪胎優勢巨大,尤其是在環境條件不利於輪胎快速升溫的情況下。
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攝影:JG Pasterjak
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Chicken Hawk輪胎加熱器,可在30分鐘內將一組輪胎加熱至工作溫度。我們的測試表明,輪胎硬度值在環境溫度和工作溫度之間降低了15%至20%,並且能夠在維修區精確監測輪胎升溫過程中的胎壓,這是一項巨大的優勢。
輪胎加熱器的缺點在於,許多比賽場地明確禁止在比賽期間使用。即便如此,作為一種測試和研發工具,它們可以大大提高測試的效率和準確性。此外,它們還可以透過減少輪胎承受的熱循環次數來延長輪胎壽命。
趁此機會,我們來聊聊熱循環及其作用。我們之前提到過,輪胎是由彈性聚合物製成的。正確的熱循環不僅包括加熱(加熱會削弱聚合物的鍵結力,降低其彈性),還包括胎面的彎曲和拉伸,這有助於更均勻地排列彈性胎面的顆粒結構。
輪胎受熱時,最弱的分子鍵會被打破,然後胎面與路面接觸產生的動態力會使這些分子鍵重新排列。隨著輪胎冷卻至環境溫度,這些分子鍵會以更強、更穩定的排列方式重新連接。而輪胎加熱器則是在輪胎上路前將其預熱至工作溫度,然後用於在24小時甚至48小時內緩慢冷卻輪胎。
是的,你可以透過簡單地加熱和冷卻輪胎來對其進行一些預處理,而無需進行額外的動態循環。這總比什麼都不做好,也能增強一些較弱的分子鍵,但不如動態熱循環那麼徹底。
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★持續追蹤
大家都在討論輪胎溫度,卻沒人討論如何測量?好吧,答案就在這裡:買個溫度測試計吧。至於探針式溫度測試計和紅外線溫度測試計,只能讀取表面溫度的紅外線溫度測試計不如能輕微刺穿輪胎表面的接觸式探針式溫度測試計穩定。胎面散熱速度更快,溫度變化也更大,因此非接觸式溫度計的讀數可能不夠準確,波動也更大。
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攝影:JG Pasterjak
話雖如此,一把較便宜的紅外線測溫槍——雖然不如專業的探針式溫度測試計——也比 「不測」 輪胎溫度好得多。所以,別因為買不到最好的工具就放棄測胎溫。無論你用什麼工具,都要堅持使用,這樣才能方便比較每次測溫的數據。
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