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B12進化之路1: 修改電子節溫器降低引擎工作溫度及全鋁水箱加電子風扇

之前在FB E38 Club社團內潛水一陣子, 因為有點擔心車友們看到PO文會感覺是在炫耀, 其實我覺得不管是什麼車, 只要是愛車的車友, 對於車輛的用心都是一樣的, 並沒有因為車輛等級而有差異, 所以我希望我的分享能對車友照顧您的愛車有幫助, 這才是我PO文的本意, 希望所有的車友們都可以快樂的玩車.

前言: 我的這輛B12是2010年初自行前往歐洲購買, 再回Alpina原廠辦理手續之後自辦進口, 之後送ARTC自行驗車掛牌, 這整個手續跑完也已經到了2010年的Q4, 因為我算是第二手, 而且之前在歐洲的里程數也已經接近19萬公里, 在驗車之前只有做一些最基礎的維修, 讓車輛可以符合臺灣法規的要求, 領牌之後當然要開始做大整理, 因為我算是龜毛一族的, 所以當初是以恢復新車水準的要求為準, 因此整理花了非常多的時間, 真正交到我手上可以正常使用花了五年左右(2015年九月正式上路), 當然這中間須要克服許多問題, 不過因為我手上還有車輛可以使用, 所以我自己是還好, 不過女王差點翻臉到是真的, 因為花了錢買車竟然一直在保修廠內無法上路, 很難解釋, 反正全車上下都翻了一次就是了, 其中最重要的引擎部份為了加速整個流程最後決定送回原廠處理, 整顆引擎拆下之後裝箱送回Alpina Rebuild, 原因是當初拆開看過汽缸璧有一些眼睛可見但是指甲滑過去沒有感覺的凹痕, 考慮M73的汽缸體是鋁合金, 無法單純用擴缸的方式處理, 因為氣缸壁挖大了之後, 原本鍍在上面的保護層就不見了, 而在台灣這邊又沒有廠商有能力重建這個鍍層, 所以心一橫就送回去了, Alpina 原廠也利害, 雖然生產總數不高, 但我送回去整理他還找得到全新的汽缸本體幫我整個換新, 而且還打回原本的引擎號碼給我, 對於他們的服務及備料管理只能說佩服! 當然費用不低, 不過真正施工的時間不長, 我記得大約是兩週左右, 當然還須要加上運送的時間, 來回也要一兩個月(海運省點錢), 下面是當初匯款的單據, 還有當初買車的里程數, 外觀之前PO過這次就不PO了:

後來引擎整理好之後我就把車上的里程數歸零了, 因為全車大整之後也算是新車一輛, 所以就直接歸零, 不過後來發現原廠有一些限制, 最低只能設到456KM, 不知道是什麼原因, 反正就由456KM 往上加就對了, 目前跑了一萬多.

  不過開始用車之後我有個習慣就是會利用OBC去看他的引擎水溫, 不看還好, 一看之後發現BMW原廠的設計還真的是多數時間引擎維持在高溫的狀況(108度左右), 所以我花了一些時間找了原廠的資料來看, E38前期的車款都還是使用傳統機械式的節溫器, 因此引擎的溫度主要由節溫器的規格來決定, 後期車已經改用電子節溫器, 引擎的工作溫度就由引擎電腦內的程式邏輯來決定, 詳細的資料請參考下面這個資料, 這個是由M62引擎的原廠資料節錄下來的, 但我猜M73應該一樣:

反正原廠在控制引擎的工作溫度自己有他的想法, 也許是考慮油耗或是空污的法規等等問題, 但是我自己接近一年用車的觀察, 維持在高溫的狀況在八九成以上, 也許是台灣的用車環境或是因為自己大部份一個人開車, 因此被判斷為Partial Load, 引擎大多維持在108度上下, 這樣的高溫我認為長期下來對引擎室內部零件的壽命一定是不好的, 而且照BMW的說法, 溫度降下來可以讓正時更準確, 減少爆震, 馬力也好發揮, 有這麼好的事當然要來改一下, 之前有聽車友在講E38前期車款毛病比較少, 也許與這個是有關係的.

所以接下來就進入主題, 如何降低引擎的工作溫度, 在談我們的改裝之前要先簡單說明一下引擎的溫度是如何決定的, 傳統的機械式節溫器會有個標示的溫度規格, 在水溫高到接近他的溫度規格時節溫器就會打開讓冷卻水做大循環, 水溫低於這個規格時會關畢此時系統就是小循環, 小循環就是冷卻水只在引擎內部自行循環沒有流到外面的散熱器, 而大循環會讓冷卻水流過散熱器, 這個散熱器通常位於車頭前方,會有風扇在吹, 行駛的時候也會撞風, 可以讓經過的熱水降溫再流回引擎去幫忙引擎散熱, 只要散熱器夠大,效率夠好, 送回引擎的水溫夠低, 如此就可以確保引擎不會過熱, 可以持續工作, 但不論送回去的水溫有多低, 因為節溫器在水溫低於它的規格溫度就會關閉系統進入小循環, 所以基本的引擎工作溫度就由節溫器的規格決定了, 例如使用80度的節溫器, 引擎的工作溫度一定是在80多度的範圍, 引擎工作溫度一定比節溫器的規格溫度要高一些, 而且會依引擎的負載會小幅度的上下變動, 談完了傳統的節溫器再來談E38上要如何修改, 基本上兩種改法, 一個就是改回機械式的節溫器, 另一個就是延用原本的電子節溫器, 而去修改它的控制方式, 國外有車友自行做電路來控制電子節溫器就是個例子, 好處是不須要動到引擎的機構零件, 這個有機會再談, 考慮整體的可靠度, 我們決定修改節溫器的外殼, 更換為傳統的機械式節溫器, 下面是原本電子節溫器在引擎上的狀況:

紅色框起來的是原本電子節溫器的外殼, 而上面的插座是連接來自引擎監理電腦的控制訊號. 我們要修改機構前先看一下原本內部的結構, 就是下面這張照片, 而修改的方式基本上是盡量共用這個外殼, 修改的重點就是讓節溫器可以正確的執行他的工作, 讓冷卻水在大小循環間正確的切換, 切大循環時小循環須要關閉, 而切小循環時這兩個水路中間不能漏水, 整個外殼與引擎的固定也要堅固完整不能漏水, 同時要能夠連接原本的熱水管, 接下來就用幾張照片來看圖說故事了.

上面是原本的電控節溫器, 因為要利這個外殼所以旁邊兩個凸起要鋸掉, 把中央的節溫器移除換上機械式的節溫器來用, 下面這張分解圖的右上角那個零件就是原本的節溫器外殼改出來的, 另外兩個零件是重新用車床訂做的.

修改完的幾個零件, 組合之後就是機械式節溫器的外殼

上圖是半組合

上圖是組合完成, 節溫器的機構弄完了之後就是鎖上去原本的位置, 另外再把原本的控制線包覆收好固定就可以了.

接下來進入第二個重頭戲, 更換全鋁水箱及電子風扇, 我選的全鋁水箱是美國這家 Zionsville Autosport出的產品, 內含全鋁水箱及副水箱還有SPAL名廠的電子風扇及雙速的控制線組, 換上這組就不怕副水箱無預警爆掉, 而且散熱也會比原廠件好很多, 該組水箱也在靠近下出水口的地方挖好溫度感應器的孔, 可以直接把溫度感應器裝上, 這樣溫度準配線也好看, 如下:

還沒上車前先驗證一下功能順便量一下工作電流

這個風扇有點大, 要上車須要費一點功夫, 而且裝完之後真的是一拜, 風扇與引擎之間的距離只有大約1cm.

水箱下方有個原本接變速箱散熱的水孔, 我們用的不同款所以這個孔要封起來.

上車之後前面的空間看起來非常的緊湊, 下面第一張風扇還沒上, 第二張風扇水管都上了, 水管左邊還沒接上.

而風扇控制的部份, 原本這組他附的是兩段式的風扇控制, 一段高速, 一段低速, 低速這段是用電阻降壓, 只有噪音小一點, 耗用的電流還是一樣大, 而且他的啟動點是直接用溫度開關在控制的, 因為原廠的設計在車頭還有一個輔助風扇, 這個輔助風扇是用吹的與後面這個用吸的電子風扇要搭配, 要不然會造成大部份的散熱工作都由比較低溫就啟動的那個風扇全擔了, 這樣對水溫還有對風扇的壽命都不好, 因此我希望啟動的溫度要由我們看系統的狀況來設定, 而且風扇要可以做轉速的無段變速, 因此決定把風扇控制器換掉, 後來選用的控制器如下, 這個是PWM的控制器, 啟動溫度可以藉由上方的藍色VR來做調整, 啟動後轉速是50%, 溫度高過啟動點6.6度C (20度F)以上全轉, 中間隨溫度無段變速, 取用的電流也是看轉速大小, 最小10A, 最大22A, 低於啟動點20度C以下停止,  車輛熄火之後會繼續運轉一分鐘幫助散熱, 這樣引擎室內的零件壽命應該會好很多, 還附溫度感應器, 另外把說明書也讓大家看一下, 很簡單就三張紙.

決定風扇控制器之後就是配線了, 基本上照說明書的圖配線, 為了延長使用壽命應該要把這個遠離熱源, 所以放在煞車總泵那個區域, 如下, 使用耐高溫的線材, 配線再用網管包覆

SPAL 的風扇來一張特寫:

這些硬體都處理完之後就要來加水啟動引擎開始校調的工作, 要讓前後兩個風扇負荷比較平均同時引擎的工作溫度可以達到我們想要的目標, 先加水

加完之後開始調整, 用電腦可以看水溫(Coolant Outlet Temperature)及前面輔助風扇(Electric Fan)的速度, 三用表是看電子風扇的轉速(Duty Cycle %)

一開始我們先用88 度的節溫器, 結果如下引擎工作溫度大約96度上下:

後來改81度的節溫器, 引擎的工作溫度大約92度, 所以就選這個81度的:

另外為了校調的更好所以須要在不同路況及高低速來看一下, 因此後續會安裝一些監控的儀錶, 還有先把風扇的訊號拉到車室內部, 這樣接上電表就可以看轉速了:

這整個改裝的部份如果要調整到完美還須要花一點時間, 還有監控儀表的部份也須要再安裝, 我不喜歡裝傳統的圓錶, 這樣把B12高級車的FU全破壞了, 我們下次再寫這部份, 所以修改節溫器, 全鋁水箱及電子風扇的部份就先告一段落, 下次有機會再與各位分享!

  另外小打一下廣告, 我的車都是在Boost Motorsport 整理的, 其實整個買車驗車也都是這邊處理的, 老闆 Barry Chen很龜毛(跟我一樣), 也在FB E38 Club 社團內, 有問題也可以直接問他,