各式噴射機車行車電腦

各式噴射機車行車電腦(ECU)溫度量測分析

葉信甫、吳澤松、劉嘉晏、陳明鴻 崑山科技大學機械系暨研究所

國科會計畫編號：NSC-97-EPA-Z-M-168-001

摘要

當台灣開始推行五期環保法規機車全面改變成噴射系統，但是還有存在許多的問題需加以改 善。本研究主要針對國內小排氣量四行程噴射機車，行車電腦(ECU)的固定位置與工作溫度之關係進 行量測分析，藉以降低行車電腦(ECU)內電子元件受環境溫度的影響所造成之退化及破壞效應。利用 可攜帶式溫度紀錄器，安裝在行車電腦(ECU)上紀錄機車行駛時行車電腦(ECU)溫度的變化及工作溫 度。研究中發現行車電腦(ECU)固定於機車前方擾流板內，其工作溫度明顯比安裝在引擎室內溫度較 低、另外空氣的對流也可有效的幫助降低行車電腦的(ECU)溫度。

關鍵字：行車電腦、ECU、環境溫度、電子元件

一、前言

機車可說是非常便利且最有效率的交通工 具，因此在面積不大的台灣來說，機車成為了最 普遍也是數量最多的交通工具。隨著五期環保法 規的實施，其機車廢氣排放標準越來越嚴苛，就 連四行程化油器機車都無法通過五期環保的排 氣檢驗標準，也因此化油器系統面臨被淘汰的命 運，轉由噴射系統方可通過五期環保。

行車電腦(ECU)由許多電子元件組成，如：

電晶體、電容器…等，其安全工作溫度範圍[1，

2]會因材質與設計而有所不同，但整合之後安全 工作溫度主要約在-30°C~85°C 之間，但並不是只 要在這個範圍內就無任何影響，假若電子元件的 工作溫度長時間處於近最大值的狀態下，如此一 來對電子元件/裝備的功能、可靠度及使用會產

生極不良的影響[3~5]，即使元件不會燒毀也容 易減少使用壽命，所以工作溫度理論上當然是越 偏低越好。針對國內的噴射機車電腦(Electronics Control Unit)，研究在不同位置上的行車電腦 (ECU)之工作溫度的差異，並且進一步的探討其 工作溫度是否會影響正常運作或損壞。

二、實驗設備與研究方法

2.1 實驗設備

針對國內的噴射機車電腦(Electronics Control Unit)，本實驗利用兩輛不同款式但行車電 腦(ECU)相同固定在前擾流版內之機車，及兩輛 行車電腦(ECU)固定節氣門體旁之機車進行試 驗。

溫度測量方面使用泰菱有限公司代理的

Dickson sk100 溫度記錄器(如圖 2-1)所示及專用 的 cable 線連接線(如圖 2-2)。配合 Dickson Ware 軟體，在電腦上設定及擷取數據。

溫度記錄器規格如下：

1. 精確度：±1℃, > -16℃時（±1.8℉, >14 ℉時）

2. 取樣記錄時間由 10 秒至 24 小時（每 10 秒 為一增量）

3. 可設定開始記錄時間 4. 記錄容量：3,840 筆

5. 尺寸：3.5 cm x 2.9 cm x 1 cm 2.2 研究方法

針對國內的噴射機車電腦(Electronics Control Unit)，研究在不同位置上的行車電腦 (ECU)之工作溫度的差異，並且進一步的探討其 工作溫度是否會影響正常運作或損壞。行車電腦 (ECU)位置則會因為不同廠家的設計下而有所不 同，大致上分為兩種不同位置：1. 固定於機車前 方導流板內部，如圖 2-3 所示。2. 固定於節氣門 體旁邊，如圖 2-4 所示。

使用泰菱有限公司代理的 Dickson sk100 溫度記錄器。首先接上專用的 cable 線連接電腦 後開啟 Dickson Ware 軟體，在電腦上設定要記錄 的條件，裝上要測試的行車電腦(ECU)，最後測 試完畢後再接上 cable 線，同樣的使用 Dickson Ware 軟體來擷取數據，如圖 2-5、2-6 所示。

使用 Dickson Ware 軟體在溫度記錄器上設定 一分鐘擷取一次數據，因為溫度記錄器裝上行車 電腦(ECU)也需要一點時間，所以可以在設定開 始記錄時間上做些調整，設定方面完成之後即可 將溫度記錄器固定在要測試的行車電腦(ECU)

上，如(圖 2-7)所示。本實驗中使用兩個溫度記錄 器同時進行量測溫度，以增加實驗的正確性。

為了要實際量測出行車電腦(ECU)的工作溫 度，進行實驗前務必將實驗機車所有的車殼安裝 回原位，將機車實際騎乘於街道上 1 至 2 個小時 以上，最後機車熄火後一樣等待 1 至 2 小時自然 冷卻後，拆下溫度記錄器再將數據擷取出來，比 較在不同位置上的電腦工作溫度之差異結果，再 進一步的評估工作溫度對電腦之影響。

2.3 結果與討論

行車電腦(ECU)由許多電子元件組成，如：

電晶體、電容器…等，假若電子元件的工作溫度 長時間處於近最大值的狀態下，即使元件不會燒 毀也容易減少使用壽命，所以工作溫度理論上當 然是越低越好。

行車電腦(ECU)在機車上所固定的地方主要 有兩種不同位置，分別研究他們在工作溫度上的 差異與影響

。

此時達到穩態，而測得最高溫度為 63.9°C。

圖 2-9 所示為不同款式的實驗機車，但行車 電腦(ECU)是相同固定在前擾流版內側位置，不 同ㄉ是在前方擾流版上有通風口的設計，在溫度 上升的速度方面相當緩慢，是因為行車狀態時，

從通風口進入的空氣會達到散熱的效果，因此行 車電腦(ECU)的最高溫度只有 45.9°C。

當行車電腦(ECU)固定於節氣門體旁邊，由 於節氣門與機車引擎非常相近，而機車引擎運轉

時所散發出的溫度非常高，直接影響行車電腦 (ECU)的工作溫度，如圖 2-10 所示行車電腦(ECU) 固定於節氣門體旁邊通風較為良好之機車，電腦 溫 度 開 始 上 升 點 即 為 機 車 引 擎 開 始 運 轉 的 時 間，可以看出短短約 20 分鐘內的時間，溫度快 速上升到最高溫點，接著到達穩態，而後溫度的 變化則是因為行車過程中停停走走，車速的快慢 都會影響行車電腦(ECU)散熱程度。圖 2-11 所示 行車電腦(ECU)固定於節氣門體旁邊通風較為差 之機車行車電腦(ECU)可以觀察出，短短一小時 內溫度就升高了超過 40°C，並且還持續的升溫，

最後所測得最高溫度高達了 104.9°C。

三、結論

在整個實驗中影響行車電腦(ECU)的工作 溫度，其實重點還是在於散熱，因此車子在通風 上的設計是否良好成了關鍵，特別是將行車電腦 (ECU)固定於節氣門旁邊，電腦(ECU)的工作溫度 會受到引擎運轉高溫之影響需特別注意散熱規 劃:

1. 行車電腦(ECU)內有許多電子元件，若長期使 電 腦 (ECU) 處 於 接 近 安 全 工 作 溫 度 的 範 圍 內，可能威脅到電腦穩定度與使用壽命。

2. 將電腦(ECU)放置於機車前方擾流版內，其工 作溫度比放置節氣門旁邊來得低。

3. 將電腦(ECU)放置於通風良好的環境下，可排 除熱空氣而大大的降低工作溫度。

四、感謝

本文承蒙國科會研究計畫編號 :

NSC-97-EPA-Z-M-168-001 之計畫，由於國科會

的支持，使本計畫得以順利進行，特此致上感謝 之意。

五、參考文獻

1. R. Ghaffarian, and N. P. Kim, “Ball Grid Array Reliability Assessment for Aerospace

Application,” Microelectronics Reliability, Vol.

39, pp. 107-112, 1999.

2. P. L. Tu, Y. C. Chan, K. C. Hung, and J. K. L.

Lai, “Comparative Study of Micro-BGA Reliability under Bending Stress,” IEEE Transactions on Advanced Packaging, Vol. 23, No. 4, pp. 750-756, 2000.

3. 陳永樹，「電子構裝概論」，2000

4. 王正賢、周照曦、彭昌宏，”筆記電腦構裝結 構應力與等效熱傳導係數研究”，中國機械工 程學會第十七屆全國學術研討會論文集，

2000。

5. 張嘉隆、劉坤孝、林士隆，”有限元素方法於 塑膠球型陣列構裝之熱傳導性分析”，中國機 械工程學會第十五屆全國研討會論文集，

1998。

6. 陳碩鴻，“溫度循環對於電子產品之破壞效應 評估＂，國立中央大學，機械工程研究所，碩 士論文，中華民國八十九年七月。

六、圖表

圖 2-1 溫度記錄器(sk 100)

圖 2-2 電腦 cable 線

圖 2-5 Dickson Ware 軟體

圖 2-3 噴射機車電腦(ECU)固定在前擾流版位置

圖 2-6 設定條件示意圖

圖 2-4 噴射機車電腦(ECU)固定節氣門體旁邊

圖 2-7 溫度記錄器固定電腦(ECU)位置

圖 2-11 行車電腦(ECU)固定於節氣門體旁邊通風 較差之行車電腦溫度圖

圖 2-8 電腦(ECU)固定於擾流版內部行車電腦溫 度圖

圖 2-9 電腦(ECU)固定於擾流版內部有通風設計 行車電腦溫度圖

圖 2-10 行車電腦(ECU)固定於節氣門體旁邊通風 較為良好行車電腦溫度圖

The Temperature Measurement Of Various Types On Injected Motorcycle

Electronics Control Unit

YE Xin-Fu, Tser Son Wu , Liu Jiayan ,Ming-Hong Chen

Department of Mechanical Engineering, Kun Shan University

Abstract

When Taiwan began to implement five Phase environmental standards the motorcycle changes into injection system, but there are many problems still need to be improved. This study primarily for the domestic small-displacement four-stroke injection motorcycle, measurement and analysis on the fixed location and working temperature relationship between of the Electronics Control Unit (ECU), to reduce electronic components degradation and damage effects in the impact by the temperature caused on Electronics Control Unit.

Use portable devices of the Temperature record, Installed on Electronics Control Unit (ECU) to record Motorcycle traveling the Electronics Control Unit (ECU) temperature change and working temperature. The study found that Electronics Control Unit (ECU) fixed on the locomotive front spoiler, its operating temperature than those installed in the engine room temperature lower, while the convection of air can also be effective to help reduce Electronics Control Unit (ECU) temperature.

Keywords: Electronics Control Unit, ECU, Ambient Temperature, Electronic Components