BMW M62TU電子節溫器改裝 (Part 2)

## 電子節溫器漫談

老車最大的敵人就是高水溫.以我自己的經驗,日常使用的車輛"水龜"約兩三年就會有老化的跡象,就是溫度到達時"水龜"沒有完全開啟.此時水溫仍在正常範圍但稍微偏高,遇到較高負載或夏天塞車狀況時就會超出正常範圍.因此我都是兩年左右會換"水龜"順便也把水箱水換掉.電子節溫器一樣也是會有老化的狀況,所以時常注意水溫變化適時進行檢修才是長久之計.另外老車引擎的水道管壁都會堆積鐵鏽及各種沈澱物質,導致熱傳導速率降低.因此稍微降低水溫也可補償這個問題.

電子節溫器電熱器作用是使"水龜"提早開啟,控制電熱器就能控制水溫.

電熱器是一個發熱電阻,發熱期間節溫器因達到工作溫度而開啟.這個過程會花費一些時間且無法得知節溫器開度,所以要控制水溫固定在某個數值是不太可能的,只能依據引擎轉速,行車速度,進氣溫度及戶外氣溫等條件預先打開電熱器讓水溫在正常範圍內移動.

M62TU電子節溫器"水龜"在105度C開始動作108度C時全開.有了電熱器加熱"水龜"在水溫不到105度時就動作.由此可知"水龜"正常時就算沒有電熱器加熱水溫也都應該在108度C以下.若水溫時常超過108度C代表散熱系統是有問題,可能是冷排阻塞,風扇風量不足或電子節溫器故障等等.

電子節溫器故障有幾種情況
1. "水龜"卡阻,水溫到達108度C時"水龜"沒有全開,水溫時常超過108度C.
2. "水龜"卡阻,"水龜"卡在某個位置,卡在全開水溫會過低,卡在全關水溫很快就破表無法散熱.
3. 電熱器故障(斷路或發熱量不足),水溫時常維持在105~108度C之間.
4. 電熱器插頭漏水,國外有案例水延著線組跑到DME電腦端造成電腦燒毀.

電子節溫器上有個2 pin的插頭就是電熱器的正負極,實際以電錶量測電熱器的阻抗是13.7歐姆

依據歐姆定律 V/R=I 電熱器電流 14V / 13.7ohm ~= 1A
P=IV=V^2/R 電熱器功率 14V^2 / 13.7ohm ~= 14.3W

DME只能控制開啟或關閉電熱器

## 電子節溫器控制

了解電子節溫器的運作原理,接著就來規劃改裝的系統架構.上一篇文章提到電子節溫器有7種改裝方式各有優缺點.以工程的角度來看越簡單的方式越不容易出錯,但複雜的方式較能顧及全面的效果.身為一位軟體工程師當然要挑戰複雜的方式 - 以微電腦讀取水溫控制電子節溫器

以微電腦來控制電子節溫器可行的關鍵是IKE(就是儀表板電腦)每隔幾秒鐘就會在I-Bus上主動廣播戶外溫度及水溫(Out side temperature & coolant temperature),因此可以判斷什麼時候開關電子節溫器.另外IKE也會在I-Bus上主動廣播引擎轉速及時速,可以做為進一步的開關電子節溫器補償.

## I-Bus

E38 / E39 車系以 I-Bus 作為燈光/音響/導航/顯示等裝置間溝通的方式.

從硬體上來看,IBus只有一條電線上面跑12V電壓的訊號.所有連接IBus的設備只有一個是master其於都是Slave.(也就是只有一個主控設備).IBus master(主機)就是LCM(俗稱燈光模組).IBus上所有裝置都可接收或發送訊號,對設備而言這是一條可以雙向溝通的訊號線.

E38 / E39 車系還有 K-Bus 作為空調/防盜/座椅/行車監控等裝置間溝通的方式.

由駕駛邊的儀表板負責連接並轉發 I-Bus / K-Bus 間的訊息,在I-Bus上可讀到水溫等資訊就是由此轉接.

從軟體上來看 I-Bus 以 LIN Bus (ISO 9141) 訊號為基礎,資料傳輸速率 9600 8E1 (9600 bits/sec, 8bit date, Parity Even, 1 Stop bit). I-Bus只有一條線讓所有設備發送訊號因此設備在發送訊號之前必須偵測IBus上是否有其他設備正在傳輸資料,一直等到IBus上一段時間沒有資料才把資料傳輸出去.這個時間長度有不同的說法,大部分是說11個clock cycle.

I-Bus 只是用了與 LIN Bus 相同的硬體而資料傳送協議不同. I-Bus在發送資料前不需要傳送break及sync byte. 一個message最多可以有32 bytes長度的資料.

## DME 控制電子節溫器

電子節溫器加熱器一端接12V正電另一端接到DME,由DME控制接地(GND)來開關加熱器.切斷DME控制加熱器線路會使得DME認為加熱器故障斷路,因此產生 map cooling 故障碼.

已知加熱器阻抗是13.7歐姆,因此可以找一個相同的發熱電阻來取代騙過DME.但這樣會放出很多廢熱也很危險,萬一熔掉一旁的電線可是有火災的可能. 經過測試以1K歐姆一瓦的電阻就能騙過DME,而產生的熱量只有 14V^2 / 1000ohm = 0.196w. 這是加熱器14.3w的1/73左右,相對安全很多.另外騙過DME應該也會使DME覺得開心吧.

到這裡我們已經了解所需的相關知識,接著就要動手實作了.

BMW M62TU電子節溫器改裝 (Part 1)

M62TU引擎水溫原廠設定在105度C以上,儀表板的水溫指針從75~113度C都在中間適溫位置.原廠設計的工作溫度比傳統車輛高主要是為了減少油耗,增加燃燒效率減少排污以符合EU-2環保法規.

電子節溫器是由105度C開啟的傳統水龜以及電熱器所組成,電熱器是用來加熱水龜使其在水溫不到105度C就開啟,這樣就能控制水溫.在怠速及低負載時電熱器不動作,水溫維持高檔減少排污.高負載情況時電熱器動作降低水溫排除廢熱.電熱器由DME控制,依據引擎轉速,行車速度,進氣溫度及戶外氣溫等條件來決定.因此要降低引擎水溫要從電子節溫器下手.

http://www.meeknet.co.uk/e31/M62B44_Engine.pdf

http://www.meeknet.co.uk/e31/BMW_M60_M62_M62TU_Engine_Cooling_System.htm

M62TU電子節溫器改裝有以下幾種方式

1.節溫器檔片上打小孔

傳統的作法對降低水溫相當有效,缺點是冷車水溫上升慢,氣溫低或長時間低負載水溫會大幅低於正常工作溫度.

2.拆解電子節溫器取出"水龜"改用M60引擎節溫器

http://www.ebay.com/itm/80-C-Thermostat-kit-BMW-E39-540i-535i-E38-740i-735i-X5-M62-Reduce-temperature/172490810117?_trkparms=aid%3D111001%26algo%3DREC.SEED%26ao%3D1%26asc%3D41376%26meid%3Df5c10278a9b641e3b71ad81775df7cfa%26pid%3D100033%26rk%3D8%26rkt%3D8%26mehot%3Dpp%26sd%3D351763561239&_trksid=p2045573.c100033.m2042

需購買改裝套件及M60引擎節溫器,需要少許加工.缺點是價錢高

3.拆解電子節溫器取出"水龜"改用E31 850水龜(11531742964)

https://www.youtube.com/watch?v=0bz0vyrWYyA

http://www.ebay.com/itm/Original-BMW-Thermostat-85CEL-8er-E31-840Ci-EF71-EF81-M62-11531742964-OEM-/201793080929?epid=1314745000&hash=item2efbce0e61:g:3ZwAAOSw4DJYhz5y

E31 850節溫器料件不易取得是最大的問題.

4.將Water Pump總成連同節溫器皆改成M60引擎的零件

http://blog.xuite.net/sld1026/twblog/159936353-BMW+E38+M62+%E5%BC%95%E6%93%8E+%E9%9B%BB%E5%AD%90%E7%AF%80%E6%BA%AB%E5%99%A8+%E6%94%B9%E7%82%BA%E5%82%B3%E7%B5%B1%E5%9E%8B

需要切管鏜孔加工,一般保養廠應該無法完成.優點是未來更換節溫器很便宜.

5.以E38 740d節溫器替換BEHR TI 32 88(11512248542)

https://www.buycarparts.co.uk/oen/11512248542

該料件是傳統機械式88度節溫器,外觀與M62TU節溫器幾乎一模一樣但沒有加熱器插座.重點是直上完全不需修改加工.不過這個料件只能從歐洲取得,價格也比M62TU節溫器高一些.

6.以溫度開關取代DME控制電子節溫器

比打孔的方式好,冷車水溫上升不受影響,氣溫低或長時間低負載水溫只會略低於正常工作溫度.溫度開關為機械式無故障疑慮,工作穩定性極佳且改裝成本低.

7.以微電腦讀取水溫控制電子節溫器

https://modbmw.com/thermostat-mod-m62/

可達到完全控制目標溫度,缺點是系統架構較複雜且需要軟硬體開發測試.