Restauration 40th - Classic Cooper Sport Final Edition

Danke Euch, Jungs! Ich weiß noch, wie alles angefangen hat: einen MPi kann man nicht "tunen"! Die ECU macht das nicht mit. Bis ca 90 PS war auch das alles kein Thema, aber drüber hinaus wird es wirklich kritisch. Aber "Geht nicht, gibt's nicht" hat mein Opa immer gesagt. Gut, der hatte von Autos keine Ahnung

...was soll das jetzt mit der Megasquirt? Wozu braucht man die?

Jeder,der schon mal unter die Motorhaube eines Mini gesehen hat, hat bemerkt, dass der Zylinderkopf etwas anders aussieht als der eines "normalen" Motors. Dieser Kopf wird als 5-Kanal-Kopf bezeichnet. Er hat zwei Einlasskanäle und drei Auslasskanäle. Das bedeutet Zylinder 1 und 2 bzw 3 und 4 teilen sich jeweils einen Einlasskanal, Zylinder 2 und 3 teilen sich einen Auslasskanal. Diese Ein/Auslasskanäle teilen sich erst im Zylinderkopf auf. Der MPi hat auf den beiden Ansaugkanälen der Ansaugbrücke jeweils eine große Einspritzdüse sitzen, die jeweils zwei Zylinder mit Sprit versorgen soll. Bei einem "normalen" Motor öffnet die Einspritzdüse für wenige Millisekunden , wenn das Einlassventil in einem geschlossenen Zustand ist und spritz auf die Rückseite des heißen Ventils. So können die kleinen Tröpfchen verdampfen und werden zusammen mit der Luft in den Zylinder gezogen/gedrückt, wenn das Einlassventil öffnet. Diese Methode kann man leider nicht bei Siamesischen Ports wie beim Mini anwenden. Warum nicht? Was passiert dort genau? Schauen wir uns die Einlassventile des inneren Zylinders (2 oder 3) genauer an. Bei meinem Motor geht das Ventil 10° vor dem oberen Totpunkt (OT) auf und geht 44° nach dem unteren Totpunkt(UT) wieder zu. Das bedeutet dieses Ventil ist 254° lang geöffnet. Nun das Dilemma.Die Zündreihenfolge ist bekanntlich 1342. Das Ventil des inneren Zylinders geht also 10° vor OT auf, der Motor dreht 180° weiter und das Einlassventil des benachbarten äußeren Zylinders geht auf, was jetzt doof ist, da das innere EV noch für weitere 54° lang geöffnet ist. Lass ich also auf das geschlossene EV einspritzen, bekommen die inneren Zylinder den kompletten Sprit, time ich die Düsen so, dass sie mit EV öffnen synchronisieren, bekommt der innere Zylinder einen Teil des Äußeren. Bleibt also nur noch die Einspritzdüsen so zu timen, dass der Sprit in den Zylinder kommt, bevor das äußere Ventil aufmacht. Und genau das kann man mit der MS3 tun. (also theoretisch)

Mein Problem dabei, ich kenne keinen, der das so schon hinbekommen hat. Also habe ich mich in den letzten Jahren in englischsprachigen Mini und Megasquirtforen rumgetrieben und habe versucht, jemanden zu finden, der das so schon umgesetzt hat. Leider gibt es da niemanden. Im englischen Turbo Mini Forum sind zwar ein Paar Verrückte, die auch eine MS3 benutzen, aber nicht mit den originalen Düsen und 4 einzelnen Einspritzungen pro Zyklus mit siamesischen Ports.

Also selber machen...

... dazu habe ich mir erstmal einen zweiten originalen Motorkabelbaum besorgt, damit ich in Ruhe zu Hause alles vorbereiten konnte. Die MEMS 2.0 arbeitet ein wenig anders, wie das ATDriveboard aus Finnland. Grundsätzliche Unterschiede:

1. die MEMS 2.0 schaltet drei Relais in der Relaisbox frei, dazu liefert sie die Masse für die Spulen des Mainrelais, Benzinpumpenrelais und Lambdasondenrelais
2. der Controller für die Lambdasonde ist in der MEMS 2.0 integriert und steuert die Lambdasondenheizung und wertet das Signal aus
3. das Leerlaufstellerregelventil ist ein unipolarer Schrittmotor (MS3 kann nur Bi-polar oder PWM)
4. die MEMS 2.0 hat zwei interne Zündtreiber um den Zündblock direkt anzutreiben
5. die Kühlmitteltemperaturanzeige wird über ein Spannungssignal von der MEMS gesteuert

zu 1.) Da ich den Kabelbaum so original wie möglich lassen wollte, habe ich mir ein Masse-Hilfsrelais in den Kabelbaum integriert, dass die Masse für die drei o.g. Relais liefert. Die Plusseite vom Mainrelais kommt jetzt über das Zündschloss, die Plusseite für das Benzinpumpenrelais und O2 Relais kommt über das Benzinpumpensignal des ATD. Die Benzinpumpe läuft einmal kurz an und schaltet erst wieder ein, wenn der Motor startet/läuft. Das gleiche gilt für die Lambdasonden. Das verhindert einen Kondenswasserschlag bei kaltem Motor

zu 2.) Da ich ja die Unterschiede zwischen den inneren und äußeren Zylindern sehen möchte, brauche ich zwei neue Lambdasonden. Ich habe mich für zwei Breitbandsonden Bosch LSU 4.9 entschieden. Passend dazu habe ich mir zwei Lambdacontroller von S. Knödler besorgt und diese an den originalen Lambdasondenstecker angeschlossen

zu 3.) Leerlaufsteller geändert auf einen 4-poliges Leerlaufstellerregelventil. Hierbei war das schwierigste, den passenden Originalstecker zu finden.

zu 4.) da das ATD keine integrierten Zündtreiber hat, musste ich ein externes Zündmodul vor den Spulenblock setzen. Da bin ich auch bei Bosch fündig geworden

ups,leider kein Bild

zu 5.) hier habe ich eine Lösung gefunden und kann mit einem freien Einspritztreiber ein Masse-PWM Signal erzeugen, dass in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur steht

Dann mussten "nur" noch die beiden ECU Stecker gegen neuen 56 Pin Automotive Connector getauscht werden

Natürlich passten die JPT Steckkontakte nicht in den neuen Stecker, so dass jeder einzelne Pin neu gemacht werden musste.

Zum Schluß gings ans testen, ich war sehr verwirrt,da alles auf Anhieb funktionierte.

Kann grundsätzlich eingebaut werden...

... vor dem Einbau habe ich mir noch ein paar gedanken um die Datenkommunikation gemacht. Ein USB Kabel in den Innenraum zu legen, fand ich unerotisch, also musste ein Bluetooth Modul her.

Da es sich um einen seriellen Datenaustausch handelt, mussten nur die RX und TX Kanäle mit den dazugehörigen Pins des MS3 Sockel verbunden werden. +5V und Masse ließ sich dort auch noch finden.

jetzt stand dem Einbau nichts mehr im Wege...

... der Einbau war nun keine Große Sache mehr,

der alte Kabelbaum flog raus und wurde durch den neue modifizierten ersetzt. Die Sprungsonde, die im Hosenrohr eines äußeren Zylinders sitz, wurde gegen eine neue Breitbandsonde ersetzt. In das mittlere Hosenrohr kam auf etwa gleicher Höhe eine zweite Breitbandsonde.

Das Zündmodul wurde auf einem dickes wärmeleitendes Alublech angebracht und auf der Rückseite des Zündspulenblocks befestigt.

Die neue Motorsteuerung kam in den originalen ECU Halter

Der neue Leerlaufregler musste noch ersetzt werden und meinen alten Benzindruckregler habe ich gegen einen neuen mit Anzeige ersetzt.
Jetzt gings ans testen der einzelnen Ein und Ausgänge. Kurbelwellensensor und Nockenwellensensor arbeiten, Ansaugluft und Kühlwassersensoren liefern plausible Werte, Zündung fuktioniert, Einspritzdüsen öffnen, Drosselklappenpoti kalibriert. MAP Sensor hängt bei 40 kpa fest!??? Trotzdem juckts jetzt in den Fingern, Motor starten - dreht aber springt nicht an.
Dann noch einmal alle Einstellungen am Netbook überprüft und ein bisschen mit dem Zündversatz gespielt und siehe da, erste Lebenszeichen und plötzlich lief er...

... laufen ist aber relativ. Natürlich musste ich erst den Leerlauf ein bisschen anpassen und der Motor lief noch sehr unrund. Erstmal auf betriebstemperatur bringen und dann weitersehen. Dazu haben wir den Mini erstmal vor die Tür gestellt. Vorn aus dem Motorraum kamen leichte Dampfwolken, aber das ist normal, wenn man die Ansaugbrücke und den Auspuff auseinander hatte. Nach etwa 5 Minuten bemerte ich jedoch eine kleine Rauchsäule dievom Handbremsgriff aufstieg. Ein Blick unter das Auto brachte die Erklärung dazu: der Kat glühte!!! Also erstmal Motor aus! Ursache war, dass der Motor nur auf den Inneren Zylindern lief und die Äußeren wohl den Sprit unverdaut in den Kat beförderten, der dann zum Hochofen wurde. Die Abkühlpause habe ich dann genutt um den Fehler vom MAP Sensor zu finden. Nach einigen Mails mit dem finischen Herstellerkam heraus, dass der Externe MAP Sensor auf den internen Anschluß gesetzt werde musste? Dies blieb leider nicht die einzige Besonderheit des ATDriveboards. Dennoch verhielt sich der MAP Sensor so, als wäre er nichtangeschlossen. Nach mehreren Kalibrierungsversuchen fing ich an, den Kabelbaum erneut durchzumessen und habe versuchsweise die Polarität geändert. Nach der Umpolung zeigte der MAP Sensor endlich 100kpa an. Doch leider änderte sich die Anzeige nicht bei angeschlossenem Unterdruck . Der MAP Sensor war defekt. Das konnte ich erst nicht glauben, da ich ja mit dem Mini vorher gefahren bin und alles vernünftig lief. Erkenntnis daraus, ein MPi läuft auch ohne Map Sensor nur mit TPS Signal. Mein Problem war, dass ich in den letzten Wochen die komplett Einstellung der Megasquirt auf Speed Density (über Unterdruck des MAP Sensors) gemacht hatte. Mir blieb nichts anderes übrig, als alles auf Alpha-N (ausgehend von der Drosselklappenstellung) umzustellen. Also habe ich kurzerhand ein neues Projekt eröffnet und alles auf Alpha-N umgestrickt. Dazu musste ich die Referenzskala der Zündtabelle, des VE Tables und des Einspritz Timings von den Unterdruckwerten auf einzelne Drosselklappenstellungen umschreiben. Das konnte ich aber nur schätzen. Nach etwa einer Stunde war alles fertig und konnte auf die MS3 geschrieben werden. Der Motor sprang gleich beim ersten mal an und lief jetzt auch auf allen Zylindern.

Jetzt ging es an die ersten Feineinstellungen. Erst den Leerlauf hinbekommen, dann konnte ich die erste kleine Runde drehen und das Autotune Programm die ersten Werte für den Füllgrad bei verschiedenen Drehzahlen und Drosselklappenstellungen errechnen lassen. Nach etwa 10 Minuten lief der Motor immer besser und ich traute mich ein paar Umdrehungen mehr drehen zu lassen. Was ich sofort gemerkt habe, ist dass der Motor zwischen 2.500 und 4.000 Umdrehungen wesentlich besser drückt als vorher. Ich war richtig überrascht, mit einem solchen Sprung hatte ich nicht gerechent.
Jetzt ging es an die Fehlerbehebung. Der Lüfter sprang nicht an! Dieser ist angeschlossen an einem programmierbaren Außgang, der das Lüfterrelais ansteuern soll. Egal welche Einstellungen ich auch machte, der Lüfter blieb tot. Nichts zu machen. Die Lambdasonde der Inneren Zylinder zeigte nie weniger als 12.5AFR an!!! ??? Kalibrierung? Falscher Eingang programmiert? war nicht zu finden. Leider hatte ich keine Zeit mehr weiter zu forschen, ich musste nach Hause. Es war Freitag nachmittag und meine Frau hatte Geburtstag. Also das Netbook auf den Beifahrersitz gepackt und 150km Einstellungsfahrt nach hause gemacht. I Hamburg lief er dann ganz ordentlich...

lars: Naja, von irgendwelchen Göttern zu sprechen ist maßlos übertrieben, ich kratze da gerade mal an der Oberfläche Klopfsensor ist tatsächlich noch ein Punkt, der realisiert werden soll um noch etwas Sprit zu sparen. Das kommt aber erst, wenn alles andere läuft.

miniforfun: es ist wirklich kein Hexenwerk. Eigentlich macht die MS3 nicht "viel" anders als die MEMS 2.0. Sie macht es nur schneller, besser und vollsequenziell und ich habe die Möglichkeit von außen Einfluß darauf zu nehmen, wie sie es machen soll.

...Sonntag Nachmittag habe ich mich mit tooly aus dem Megasquirt-Forum getroffen und wir haben die MS3 noch einmal zerlegt. Der finnische Support sagte mir, dass ich die Kühlerlüftersteuerung auf einen programmierbaren Output (D14 oder D15) setzen kann. Dazu gibt es auf dem Board jeweils einen Jumper J14 / J15.

Wie ihr sehen könnt, wurden die Jumper J13 und J14 einfach vergessen. Tooly meinte nur, dass ist alles kein Problem! Hab ihm ein Multimeter gegeben, der hat auf der Platine 60 Sekunden rumgemessen und sagte alles klar! Auf J13 und J14 hat er dann eine Brücke eingelötet. J15 ist tatsächlich defekt. War eigentlich als Ausgang für das Spülluftventil gedacht, aber im Zuge des MS3 Umbaus von mir wegrationalisiert, da ich eh schon mit belüftetem Tankdeckel fahre. Jetzt hab ich da in der Ecke auch mehr Platz für den Benzindruckregler. Nebenbei habe ich mir noch einmal genau die Dokumentation zu der Platine angesehen und den Fehler der zweiten Lambdasonde beheben können. Auf diesem Sensoreingang war eine Verstärkungsschaltung (Pullup) gelegt. Diese machte mir aus 0,1V 2,5V was einem Lambdawert von 12,5AFR entspricht. Jetzt läuft alles so wie geplant und ich kann mich an die eigentliche Abstimmung machen. Im Moment bin ich dabei das richtige Zeitfenster für das Öffnen der Einspritzdüsen zu finden. Ziel ist es hier, beide Lambdasondenwerte auf Gleichstand zu bringen. Im Idealfall sollen sie beide bei normaler Fahrt einen Wert von 14.7AFR anzeigen. Das entspricht Lambda 1. Im unteren und mittleren Drehzahlbereich klappt das schon ganz gut. Im Leerlauf und über 4.800 Umdrehungen laufen die inneren Zylinder noch zu fett. Das werde ich denen aber auch noch austreiben...

Das VE Table richtet sich nur nach EGO1. Das ist bei mir die LS eines äußeren Zylinders. Die EGO 2 ist einmal zur Kontrolle der inneren Zylinder und über die EGO Korrektur kann dann tatsächlich noch nachgeregelt werden. Die EGO Correction ist zur Zeit aber noch off, da ich immer noch mit dem Injection Timing beschäftigt bin. Bin gerade noch mal zweiStunden unterwegs gewesen und komme der Sache immer näher. Jetzt läuft Lambda im Leerlauf synchron. Wieder ein kleiner Schritt. Leider habe ich sporadische Aussetzer in der Drehzahlerkennung über 5.300 Umdrehungen. Der Sache muss ich erst auf den Grund gehen.
Dass da viel Zeit drin steckt ist richtig, In den letzten drei Jahren habe ich sicherlich über 250 Stunden investiert. Lohnt sich aber, weils Spaß macht. Am Donnnerstag gehts nach Zandvoort. Bis dahin habe ich nochmal 500km zum einstellen

Zwei Jahr später kann es hier weitergehen. Nach unzähligen Stunden, Tage und Wochen die ich für das Setup und die Einstellung verbracht habe, kann ich nun vermelden: Der MPi fährt vollsequenziell bis zu einer Drehzahl von 7.000 U/min. Es hat doch länger gedauert als geplant, aber ich kann behaupten, dass es der einzige 5-Port MPi ist, der das kann. Das wirklich gute daran ist, dass der Verbrauch, gerade bei hohen Drehzahlen, deutlich gesunken ist. Grundsätzlich konnte ich alle Motorkomponenten original lassen, bis auf das Leerlaufstellerregelventil und die Einspritzdüsen. Sämtliche Sensoren blieben original. Aufgrund des 1380ers und der höheren thermischen Leistung war es erforderlich auch den Kühler gegen eine größere Version zu ersetzen. Im nachhinein muss ich den Hut vor Rover ziehen, dass Sie den Motor überhaupt zum laufen bekommen haben. Eigentlich ist ein System mit siamesischen Ports nicht dazu geeignet, überhaupt in irgend einer Weise sequenziell gesteuert zu werden. Als nächsten Schritt werde ich die Ansaugbrücke ändern. Hier ist noch eine ganze menge Potential verborgen.

Grüße!
Stefan

Zitat von sailorbrand

Gab's da ein Ergebnis zum Versuchsaufbau "löten"?

Jup! Mir ist an der Falz ein Schweißpunkt geknackt und deshalb habe ich einen 2cm Riss von der Falzleiste ausgehend. Ist doof, aber die Lötstelle selbst ist fest.
Beim Kombi habe ich die "Rinne" komplett offen gelassen. Geht auch.