AQ151 Überholung, EFI-Umbau

[tobi1976]

Moin zusammen,

frohes Neues erstmal noch an alle!

Mein Name ist Tobi und ich wohne in der Nähe von Lübeck. Bin E-Techniker mit Hang zur Software und sehr bastel-affin

Seit Anfang 2016 besitze ich eine Cranchi Holiday 21, welche uns im letzten Jahr manche schöne Tour beschert hat. Das Boot wird geslippt, liegt also momentan noch nirgendwo fest. Verbaut ist ein AQ 151A mit 290er-Antrieb, nach Einstellung der Vergaser durch einen talentierten Schrauber ganz ordentlich lief. Sieht man mal von dem Kaltstart-Gezicke ab, welches nicht nur mich sondern beim frühen Ablegen im Gasthafen auch die Nachbarn nervt :-(

Auf der letzten Tour in 2016 (Bereich Usedom) wurde der Motor trotz gemütlicher Fahrt ziemlich warm. Hab dann bemerkt, dass das Gussteil zwischen Thermostat und Ausgleichsbehälter einen feinen Riss bekommen hatte (siehe 1. Bild), aus dem es heraus pieselte... Die Saison hab ich dann beendet, da gerade arbeitstechnisch keine Zeit für Instandsetzungen war.

Als dann wieder Zeit war, habe ich den Wasserkreis erstmal zerlegt und manche schöne Überraschung gefunden (ein Spezi hatte das Thermostat mit einer Mutter auf "offen" arretiert Siehe Bild 2)... Die Wapu war total versifft, die Zahnriemenräder sahen bei genauer Betrachtung ebenso wieder Riemen nicht mehr schön aus. Also machen wir es gleich gründlich

Der Motor kam also raus und wurde bei einem Volvo-affinen Motoren-Instandsetzer bei uns in der Straße zerlegt und vermessen. Kurbelwelle ist noch tutti, das Kolbenspiel betrug aber bis 0,15mm... An den Flanken der Kolben konnte gut sehen, wie es da schon vorbei gepfiffen war. Der Block wird nun aufgebohrt, gehohnt und geplant. Nach einer gründlichen Reinigung werde ich ihn noch grundieren und lackieren und dann kommt der spannende Teil...

Der Anfangs erwähnte talentierte Schrauber wird mit mir gemeinsam den Motor auf EFI und elektronische Zündung umbauen. Wir werden als Steuerung eine frei programmierbare Motorsteuerung aus dem Straßen-Rennsport (UMC1) verwenden, Ansaugbrücke und Drosselklappe gibt es ja von den 230er-Einspritzern passend. Wir werden das zunächst ohne Lamda-Sonde angehen (eine Fehlerquelle weniger).

Es geht mir überhaupt nicht um eine Steigerung der Leistung, sondern ich verspreche mir davon ein besseres Kaltstartverhalten, eine bessere (bzw. überhaupt eine Drehzahlregelung) und das ganze möglichst robust. Vielleicht noch einen geringeren Verbrauch (wobei ich im Mittel bei 9-10l/h liege und meistens so im Bereich zwischen 25 und 30 km/h unterwegs bin).

Gruß,
Tobi

P.S: Falls jemand Verwendung für die Normalmaß-Kolben hat (die Kolbenringe müssten halt neu), melde er sich gerne bei mir!

[JuergenRauch]

Servus. Fahre gerade noch den AQ 130 . Super günstig im Unterhalt und das Startverhalten ist nach dem Umbau auf elektronische Zündung auch in Ordnung.

Wenn du von der Motor Steuerung Ahnung hast und an die Teile günstig ran kommst, finde ich die Idee klasse.

Meiner fliegt jetzt raus, da mir die Leistung nicht ausreichend ist.

Grüße Jürgen

Gesendet von meinem SM-N7505 mit Tapatalk

[tobi1976]

Moin zusammen,

hatte leider wenig Zeit, mal in den vergangenen Monaten den Status des Projektes zu schreiben.

Der Motor ist ist Winter komplett mechanisch überarbeitet worden, dabei zeigte sich ein ziemlich guter Allgemeinzustand (wenig Fraß an den Kühlkanälen, Kurbel- und Nockenwelle noch sehr schön).

Da von Penta keine Übermaß-Kolben mehr lieferbar waren, habe ich mir über den Motorenbauer passende Schmiedekolben machen lassen, die Kosten waren vergleichbar mit den Originalteilen. Er wurde noch komplett neu gelagert und gedichtet und natürlich lackiert...

Der Ansaugkrümmer ist vom B230FT, es mussten diverse (nur beim Auto und umgekehrt verwendete) Öffnungen verschlossen werden. Beim AQ151-Krümmer gibt es eine lustige Öffnung unter dem Ansaugport von Zylinder 1, wo Kühlwasser (offenbar zur Vorwärmung) in der Ansaugbrücke steht. Da haben wir jetzt noch einen Temp-Sensor untergebracht...

Die Ventile sind Bosch-Ventile mit 196 ccm/min, was für die angestrebten 150 PS mehr als ausreichend ist, er bekommt einen großen Luftfilterkasten spendiert, unter anderem zur Reduzierung des vormals nicht unerheblichen Ansauggeräusches.

Das Geberrad (36-1) für die Motorposition wurde in eine unbenutzten Steg in der Kurbelwellenscheibe gefräst und ein VR-Sensor montiert. Die Öffnungen für Verteiler und Benzinpumpe haben wir verschlossen. Eine tolle (einstellbare) Umlenkmechanik für den Gaszug hat er mir auch gebaut.

Der Motor ist jetzt wieder im Boot (auf neuen Motorlagern ElBe400), die neue Elektrik ist inzwischen weitgehend verlegt. Die eigentliche Inbetriebnahme muss leider noch ein paar Tage warten, da ich bei der Arbeit aktuell ziemlich eingebunden bin.

Sobald ich weiter bin, poste ich nochmal den Fortschritt.

Gruß und einen guten Saisonstart,
Tobi

[powertrain]

wie hast du das mit der einspritzelektronik gelöst ?

[tobi1976]

Hab eine UMC1 von no-limits-motorsport in ein wasserdichtes Alu-Gehäuse eingebaut; es gibt Entlüftungsstopfen mit Goretex-Membran, so dass ein Luftaustausch möglich ist bei Erwärmung aber keine Feuchtigkeit rein kommt.

Darauf läuft eine freie Software "MegaSquirt" die sowohl Zündung als auch Einspritzung macht, die Kennfelder kann (bzw. muss) man selber einstellen einmal.

Ist aber wie gesagt noch nicht in Betrieb genommen, das kommt noch.

[powertrain]

und was gibt es neues ?? läuft er ??

[tobi1976]

Moin zusammen,

hat leider alles etwas länger gedauert, aber er läuft wieder super. Wir haben gestern 1,5 Stunden Abstimmungsfahrten auf dem Wasser gemacht, ich bin echt begeistert...

Leider konnte ich die Leerlaufregelung noch nicht einrichten, weil der entsprechende Ausgang der Platine noch ein Problem hat. Aber wird haben den Leerlauf dann von Hand erstmal eingestellt, fürs Testen reichte das...

Werde heute Abend mal einen ausführlichen Bericht verfassen.

Gruß,
Tobi

[powertrain]

kannst du dazu bilder posten ?
bzw. auch art anleitung was man umrüsten und schalten muss?
das wäre toll .....

[tobi1976]

Der Motor wurde beim Motorenbauer öldicht zusammengebaut und von mir so übernommen.

Wir haben zunächst die Öffnungen für den alten Verteiler und die mechanische Benzinpumpe verschlossen. Nach der Montage der Ansaugbrücke fiel uns eine noch offene Bohrung ins Auge: Bei der Vergaserbrücke steht das Kühlwasser in einem kleinen Wassermantel in der Brücke, offenbar zur Ansaugluftvorwärmung. Wir haben die Bohrung mit einem Gewinde M14x1,5 versehen und mit einem Temperaturfühler für die Steuerung verschlossen

Die Zündung läuft jetzt ohne bewegliche Teile mit einer elektronischen Zündspule, welche direkt vier Ausgänge für die Zylinder hat. Diese Spule bekommt nur 12 V und die Steuersignale (wobei immer jeweils 2 Zylinder gemeinsam gezündet werden – Wasted Spark)

Zur Abnahme der Drehzahl und Kubelwellenposition braucht man ein Geberrad. Original sind bei Volvo seitliche Bohrungen im Schwungrad, die dann mit einem Sensor abgefragt werden. Da mein Schwungrad dies nicht hatte, haben wir einen Steg der Riemenscheibe umfunktioniert zu einem Geberrad mit 36-1 Zähnen. Der VR-Sensor wurde unten am Motor montiert.

Das Fuel-Rail mit dem 3 Bar-Druckregler ist ein gebrauchtes Originalteil, daher passt es direkt mit der Befestigung), wir haben Bosch Einspritzventile mit 196 cc/min montiert. Die lieferten in einem 3,0l R6-Motor gute 200 PS, sind also für 150 PS aus 4 Zylindern mehr als ausreichend.

Eine handelsübliche Benzinpumpe mit 3 Bar und 100 l/h versorgt das System mit Druck, hinter der Pumpe ist ein Feinfilter aus dem KFZ-Bereich, vor der Pumpe habe ich einen Grobfilter mit Wasserabscheider montiert. Rücklaufleitung zum Tank war zum Glück kein Problem, da mein VA-Tank den entsprechenden Anschluss schon hatte.

Die Drosselklappeneinheit vom Auto hat ziemlich viele Unterdruckanschlüsse über, die wir fast alle verschlossen haben (bis auf einen für die Steuerung und den Benzindruckregler). Für die Leerlaufregelung ist ein Ventil aus dem Auto verbaut, welches dem Motor über eine PWM gesteuert eine Luftmenge geben kann. Aktuell ist der Ausgang der Steuerung noch defekt dafür, aber das wird diese Woche noch hoffentlich. Zusätzlich haben wir einen großen Luftfilterkasten eingebaut, aus dem er jetzt die Luft saugt, was die Geräuschkulisse nochmal reduziert. In diesem Kasten ist auch der Geber für die Ansaugtemperatur.

Kniffelig ist die Befestigung und Umlenkung des Gaszuges, denn der kommt beim Boot anders an als beim Auto. Mein Konstukteur hat mir eine sehr stabile Lösung gebaut, die Anlenkung ist sogar noch verstellbar in Ihrer Charakteristik.

Die alten Motorlager waren hart wie Stein, dementsprechend war auch die Übertragung von Schwingungen. Wir haben ihn jetzt auf größeren Lagern (ElBe 400) eingebaut, die sind doch etwas weicher und dämpfen erheblich mehr. Bei sehr niedrigen Drehzahlen (Nach Einkuppeln aktuell 500 U/min, die wird er mit Leerlaufregelung dann nicht mehr haben), schwingt er etwas auf den Lagern. Aber das war jetzt nur aktuell bei den Testfahrten das Problem.

Nun zum Herz der Angelegenheit: Die Steuerung habe ich in ein wasserdichtes Alu-Gehäuse eingebaut, die Verkabelung ist aktuell noch nicht ordentlich verlegt (wollte ihn erstmal wirklich zum Laufen bringen).

Die Steuerung bekommt folgende Eingangssignale:
- Signal vom VR-Sensor (Drehzahl und OT)
- Unterdruck vom Saugrohr (Lastzustand)
- Stellung der Drosselklappe (nur für Beschleunigung)
- Kühlmitteltemperatur (Warmlaufregelung, Drehzahlbegrenzung)
- Ansauglufttemperatur (Korrektur der Luftdichte)

Die Steuerung steuert folgende Ausgänge:
- Benzinpumpe
- Zündfunken
- Einspritzventile
- Leerlaufventil

Die Steuerung ist ein Derivat der bekannten Megasquirt2-Steurung für den Motorsport. Die Software ist frei, zur Einstellung der Parameter gibt es das „Tunerstudio“, während der Fahrten kann man Logfiles mit allen Daten erzeugen, die man dann in Ruhe mit dem „Megalogviewer“ ansehen kann.
Nachdem alles soweit verkabelt war, habe ich erstmal alle Eingänge und Ausgänge einzeln geprüft. Dazu gibt es in der Software einen Testmode, mit dem man die einzelnen Ausgänge ansteuern kann und auch für die Eingänge gibt es entsprechende Anzeigen.

Nun muss der tatsächliche OT von der Markierung am Motor noch mit der Steuerung synchronisiert werden (weil unsere Lücke nicht genau mit OT übereinstimmt). Dazu nimmt man ein Stroboskop, lässt den Motor drehen (ohne Sprit) und trägt die Abweichung der Marke in der Software entsprechend ein.

Dann hatten wir uns etwas Gedanken zu initialen Kennfeldern für die Zündung und die Einspritzung gemacht (Eckwerte gibt’s auf dem Deckel von den Vergasern) und diese und alle übrigen Daten entsprechend eingetragen. Beim ersten Versuch sprang er gleich an, starb dann allerdings wegen falscher Settings bald wieder ab. Aber letztlich hatten wir ihn nach 15 Minuten bereits in einem stabilen Leerlauf am Laufen

Den Samstag über haben wir mit einem Abgastester (CO-Messgerät) da Gemisch im Leerlauf eingestellt, da der Verbau einer Lambda-Sonde leider wegen viel Wasser im Sammler nicht in Fragekommt. Er läuft auf jeden Fall schon prima warm so, verschiedene Drehzahlen lassen sich auch einstellen, allerdings muss der Übergang gaaanz langsam erfolgen.

Nächstes Thema ist also die Beschleunigungsanreicherung, die ja beim Vergaser über die Pumpe realisiert ist (nichts anderes passiert beim „Pumpen“ vor dem Start bei den Solex-Vergasern). Als primäre Eingangsgröße für den Lastzustand verwende ich den Unterdruck im Saugrohr, die Stellung der Drosselklappe (=Gaspedal beim Auto) verwenden wir nur hier. Je nachdem wie schnell das Gas betätigt wird, gibt es eine Extraportion Sprit…

Ohne diese Einstellung sackte er beim schnellen Gas geben erstmal durch um dann langsam auf Drehzahl zu kommen, mit passender Einstellung reagiert er schon richtig super und direkt.

Am Sonntag haben wir dann noch ein paar Kleinigkeiten getunt und haben dann die erste Probefahrt auf dem Wasser gemacht, denn auf dem Land mit dem Antrieb in der Wanne kann man zwar Drehzahlen aber keine Last erzeugen.

Wir sind dann 1,5 Stunden auf dem ELK rumgefahren, Notebook an der Steuerung angeschlossen. Man kann dann direkt auf dem Notebook alle Werte aus der Steuerung sehen und die Kennfelder „live“ anpassen. Wenn also ein bestimmter Lastübergang ruckt oder hakt, kann man entsprechend was ändern und direkt noch mal probieren. Echt genial

Leider hat der Abgastester am Samstag etwas zu viel Waser bekommen, daher funktionierte er gestern nicht. Wir müssen also nochmal Messfahrten zur Einstellung des Gemisches bei richtiger Last machen.

Insgesamt hat das viel Arbeit gemacht aber der Motor läuft jetzt super und das wird noch besser. Ach ja: Verbrauch kann ich ja jetzt aus den Einpritzzeiten direkt berechnen. Sieht schon sehr gut aus, ich werde bei Gelegenheit mal eine Tabelle erstellen und posten.

Sommerliche Grüße von der Ostsee!!!
Tobi

Hier noch ein paar Fotos, wenn Euch etwas Bestimmtes interessiert oder ich etwas vergessen habe, löchert mit gerne mit Fragen.

[powertrain]

sehr geil .-)

[powertrain]

hast du eine Kostenschätzung für den umbau ?

[chewbaka]

Coole Sache und schön umgesetzt. Verkabelung noch bissl aufräumen und alles ist perfekt!
Die Ansaugbrücke war komplett mit den Einspritzdüsen, oder?

[RING18]

Cooles Projekt

Die Zündspule ist aus dem VW-Regal oder? Wenn ja, würde ich mir Ersatz ins Boot legen, habe da schon einige getauscht.

[tobi1976]

Ja, die Kabel muss ich jetzt noch fein verlegen und aufräumen...

Ist eine Standardzündspule bei VW (Typ ist ZSE 003 bei Beru). Ersatz für die Zündspule hab ich in der Tat im Boot liegen, ist ja zum Glück einfach zu wechseln. Was ich allerdings hoffentlich nicht so schnell brauche...

Die Ansaugbrücke habe ich wie auch die Drosselklappeneinheit und das Einspritzrail vom Verwerter (alles zusammen 150€), die Einspritzdüsen vom Volvo waren aber für 150 PS zu klein. Da hab ich größere reingemacht.

Im kommenden Winter bau ich mir noch eine CAN-Bridge, mit der ich die Daten von der Motorsteuerung in mein SeatalkNG-Netzwerk bekomme. Insbesondere den aktuellen Verbrauch, denn dann kann ich endlich den Kraftstoffmanagervom a98 nutzen.

Kosten werde ich heute Abend mal überschlagen...

P.S: Das Kupferrohr quer über den Motor auf dem vorletzten Bild hatten wir nur zum Abgreifen des Abgases in den Gummibalg hinter dem Sammler gesteckt.