Vespa Tuning Grundlagen – Verdichtung, Zündung und Bedüsung

Einleitung

Beim Tuning gibt es Abhängigkeiten und Beeinflussungen zwischen verschiedenen Motorbauteilen bzw. Einstellungen. In diesem Beitrag beschäftigen wir uns mit dem Verdichtungsverhältnis,  Zündung und Bedüsung und gehen auch auf die Verhältnisse untereinander ein.

Wir werden in diesem Thema durch die entsprechenden Grundlagen schreiten, welche traditionell beim Schrauben in der Garage oder im heimischen Keller anstehen. Denn der Zusammenhang aus Zündung, Verdichtungsverhältnis und Bedüsung kann sehr kompliziert wirken, wenn man nicht die notwendigen Grundlagen kennt.

Sicher kann es eine positive Herausforderung für erfahrene Schrauber sein, sich in die feinverwobenen Tiefen eines Tuning-Setups hinein zu arbeiten um die bestmögliche Leistung aus dem Setup heraus zu holen.

Für den durchschnittlichen Vespaliebhaber, welcher für den Alltagsbetrieb ein Setup für sein Tuningprojekt sucht, steht nicht die maximale Leistung im Vordergrund, sondern der Kompromiss aus Mehrleistung und Haltbarkeit. Hier wollen wir ansetzen.

Verdichtungsverhältnis

Wer sich vorab zum Verdichtungsverhältnis informieren möchte, für den haben wir den folgenden Link zum Hauptthema Verdichtungsverhältnis gesetzt.

Das effektive Verdichtungsverhältnis ist in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich angestiegen bei Largeframe Zylindern. Der Grauguss Zylinder der Vespa P200E hatte ab 1977 ein noch relativ zahmes Verdichtungsverhältnis von geometrischen 8,8 zu 1¹ Siehe Technische Daten Vespa P200E im Wespenblech Archiv. Als die ersten Tuningzylinder ohne Zylinderköpfe in den 1980er Jahren auf den Markt kamen, ist das effektive Verdichtungsverhältnis in vielen getunten Motoren sogar noch weiter geschrumpft, da zur Eintragung eben dieser Tuningzylinder zusätzlich zum originalen Zylinderkopf noch eine 1 mm Kopfdichtung gefahren werden musste und der Hubraum nicht wesentlich anstieg. Außerdem stiegen die Steuerzeiten an, so dass einige Zylinder auf Grund von verringertem Nutzhub/Verdichtungshub nicht wirklich eine Mehrleistung erbrachten bzw. ihr volles Potential nicht ausschöpfen konnten. Als Beispiel dienen hier folgende Zahlen:

• Mehrhub von 200 ccm auf 210 ccm = Steigerung um 5%
• Steuerzeiten von etwa 152 Grad Auslass² Quelle: Technische Daten Vespa P200E im Wespenblech Archiv auf 175 Grad Auslass = Steigerung um 15%

Abhilfe brachten dann einige Tuningspezialisten, welche speziell für die Tuningzylinder umgearbeitete originale Zylinderköpfe auf dem Markt anboten. Das effektive Verdichtungsverhältnis nahm zu und stieg bei diesen Tuningzylindern beispielsweise auf eine effektive Verdichtung von 5,4 zu 1. Tuninghersteller gaben für ihre Zylinderkits in Broschüren Richtlinien für Verdichtungsverhältnisse heraus. Mittlerweile bieten Tuninghersteller auch eigene Zylinderköpfe für ihre Aluminium-Tuningzylinder an, welche ein effektives Verdichtungsverhältnis von 6,3 zu 1 und etwas mehr aufweisen, also weitaus mehr als bei den originalen Piaggio-Zylindern von 1977.

Verdichtungsverhältnis verändern

Verdichtungsverhältnis vergrößern

Liegt das effektive Verdichtungsverhältnis unter 5,5 zu 1 und liegt der Quetschspalt durchgehend bei weit über 1,3 mm, so lohnt es sich, über das Abplanen der Zylinderkopfdichtung das effektive Verdichtungsverhältnis zu erhöhen. Bei den Tuning-Zylindern der Largeframes empfehlen wir als Richtlinie folgende Maximalwerte für Alltag-Tunings:

• Grauguss: Eff. Verdichtungsverhältnis 5,9 bei 1 mm Quetschspalt
• Aluminium: Eff. Verdichtungsverhältnis 6,3 bei 1 mm Quetschspalt

Gegebenenfalls muss nach solche einer Modifikation des Verdichtungsverhältnisses die Vorzündung etwas korrigiert werden. Bei den maximalen effektiven Verdichtungen ist es wichtig, dass der Quetschspalt in etwa 1 mm bis maximal 1,3 mm entspricht, denn eine daraus resultierende optimale Quetschung des Gemisches erzeugt eine Druckwelle im Brennraum, welche das Entstehen von irregulären Verbrennungsabläufen verhindern kann.

Verdichtungsverhältnis verkleinern bzw. Anpassen

Wechseln wir im Motorsetup beispielsweise von einer Normalhubwelle auf eine Langhubwelle, wird automatisch durch den entstehenden Mehrhub das geometrische Verdichtungsverhältnis erhöht, gegebenenfalls auch das effektive Verdichtungsverhältnis. Steigt das effektive Verdichtungsverhältnis über die Maximalwerte hinaus³Der thermische Wirkungsgrad verbessert sich unwesentlich, jedoch steigen die Verbrennungstemperaturen in gefährliche Bereiche und ist der Quetschspalt sehr klein, kann durch zusätzliche Kopfdichtungen das effektive Verdichtungsverhältnis wieder verringert werden. Eventuell lohnt sich auch eine Fußdichtung, welche die Steuerzeiten anhebt und gleichzeitig das Verdichtungsverhältnis zusätzlich senkt. Zu beachten ist folgendes (Wichtig!):

• Durch die Langhubwelle als auch durch eine mögliche Fußdichtung wird es höchstwahrscheinlich dazu kommen, dass sich der untere und obere Totpunkt in der Zylinderlaufbahn verschieben. Bei gebrauchten Zylindern mit hohen Laufleistungen kann das zu Problemen führen, da die Kolbenringe nun über die alten Ringkanten scheppern. Hier am besten ein wenig nachhonen bis die Kanten weg sind, oder gleich auf das nächste Übermaß wechseln.
• Die Obergrenze für den Quetschspalt liegt in etwa bei 1,3 mm und spielt bei effektiven Verdichtungen ab ca. 5,5 zu 1 eine zunehmende Rolle. Ist das effektive Verdichtungsverhältnis trotz Zusatzdichtung immer noch zu groß, muss die Brennraumkuppel entsprechend vergrößert werden.

Die elektronischen Zündung bei Tuningmotoren

Einleitung: Wie funktioniert eine elektronische Zündung?

Wenn wir uns mit der Zündeinstellung beschäftigen, so wird bei einigen Lesern sicherlich die Frage aufkommen, wie so eine elektronische Zündung überhaupt funktioniert. Hierzu gibt es im Wespenblech Archiv Beiträge, welche sich genau mit diesem Thema beschäftigen.

Die Zündeinstellung ist ein wesentlicher Faktor innerhalb des Tunings. Sie bestimmt, wann der maximale Verbrennungsdruck zwischen OT und dem Öffnen des Auslasses erreicht wird. Ist der Tuning-Motor zusammen gebaut, sollte die Zündung definitiv vor der ersten längeren Fahrt exakt eingestellt sein. Weitere Informationen zur elektronischen Zündung:

• Eigenschaften der elektronischen Vespa Zündung (Largeframe)
• Aufbau & Funktion der CDI

Wie stelle ich den Zündzeitpunkt ein?

Bevor wir zur Einstellung des Zündzeitpunktes kommen, erst einmal ein paar Grundsätze zur Zündeinstellung:

• Je später der Zündzeitpunkt, umso geringer bleibt die Verbrennungstemperatur
  • Der Spitzendruck ist auf Grund der geringer werdenden Verdichtung nicht mehr so hoch und somit der thermische Wirkungsgrad.
• Je früher der Zündzeitpunkt, umso höher wird die Verbrennungstemperatur
  • Der Spitzendruck ist auf Grund einer hohen Verdichtung sehr stark und somit der thermische Wirkungsgrad.
• Je später der statische Zündzeitpunkt, umso mehr verschiebt sich die Leistung in höhere Drehzahlen
• Bei frühem statischen Zündzeitpunkt verschiebt sich die Leistung in niedrige Drehzahlen

Der Zündzeitpunkt der elektronischen Zündung einer klassischen Schaltwespe lässt sich traditionell über das Verstellen der Zündgrundplatte unter dem Polrad einstellen. Ab Werk wurden sowohl auf Motorblock als auch auf der Grundplatte zur Hilfestellung Markierungen hinzugefügt. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie man die Zündung einstellen kann. Hierzu gibt es im Wespenblech Archiv bereits die entsprechenden Beiträge:

• Einstellung der Zündung über Markierungen
• Einstellung der Zündung mit Blitzpistole

Die Einstellung der Zündung über Markierungen ist ratsam an originalen Motoren, bei welchen keine Mehrleistung bewirkt wurde. Bei getunten Motoren, welche an die Leistungsgrenze gehen, ist das Einstellen der Zündung mit Hilfe der Blitzpistole absolut notwendig.

Zündzeitpunkt: Originalzylinder vs. Tuningzylinder

Es fällt auf, dass beispielsweise bei den originalen 200 ccm PX Motoren ab Werk eine Zündeinstellung von 23 Grad statisch vor OT gewählt wurde. Ein Malossi 210 Alu Tuningzylinder oder ein Polini 210 Alu verlangt aber nach einer Zündeinstellung von ca. 18 Grad statisch vor OT. Warum das?

Die unterschiedlichen Zündungseinstellungen ergeben sich unter Anderem aus den unterschiedlichen Steuerzeiten, welche dazu führen, dass bei einem originalen 200er Zylinder die maximale Leistung bereits im Bereich von etwa 5000 U/min liegt und bei den Tuningzylindern erst in einem höheren Drehzahlbereich.

Hinzu kommt, dass ein originaler PX 200 Grauguss-Zylinder mit einem sehr geringen  effektiven Verdichtungsverhältnis gefahren wird, wohingegen ein moderner Aluminium-Tuningzylinder ein effektives Verdichtungsverhältnis von 6,3 zu 1 und mehr aufweisen kann. Der thermische Wirkungsgrad bei der Verbrennung steigt und somit auch die Verbrennungstemperatur.

Variable Zündung und statische Zündung

Die in den Largeframe Vespas serienmäßig verbaute elektronische Zündung ist statisch. Das bedeutet, es wird ein bestimmter Zündzeitpunkt fest eingestellt, welcher sich über das gesamte Drehzahlband nicht verändert. Bei der Wahl eines statischen Zündzeitpunktes ist es sinnvoll, sich an der Drehzahl zu orientieren, wo der Motor seine maximale Leistung abgibt bzw. am höchsten dreht. Liegt der der sogenannte Leistungspeak bei 8.000 U/min, so empfiehlt sich beispielsweise eine Grundeinstellung von etwa 17 Grad vor OT. Bei 6.750 U/min sind es etwa 18 Grad vor OT.

Bedüsung

Die entsprechende Bedüsung eines Motors sollte erst dann gewählt werden, wenn das effektive Verdichtungsverhältnis richtig gewählt und die Zündung eingestellt wurde. Hier lohnt es sich auch nach folgender Richtlinie vorzugehen:

Das Motorsetup mit wenig Vorzündung beginnen und dann schrittweise in Richtung mehr Vorzündung vorwagen.

Wichtig ist auch, dass der Motor sich allgemein in einem optimalen Zustand befindet. Er darf keine Nebenluft ziehen oder Getriebeöl saugen. Verwendet zur Bedüsung einen sauberen Luftfilter, den ihr auch später im Alltag nutzen wollt.

Fett nach mager

Es ist darauf zu achten, dass von Fett in Richtung Mager bedüst wird und nicht umgekehrt. Bei der Hauptdüse wählt man beispielsweise eine Größe, wo man bei Vollgas merkt, dass der Motor leicht stottert und nicht ausdreht, es ist zu viel Benzin im Gemisch. Nun kann man schrittweise die Düsengröße verringern, bis der Motor nicht mehr stottert und stattdessen weiter ausdreht. Zu mager wird man, wenn trotz einer magereren Hauptdüse der Motor nicht weiter und schneller ausdreht. Für einen Alltagsmotor wird im Prinzip die bestmögliche fette Bedüsung ausgewählt. Zu mager ist man auf jeden Fall, wenn mit einer größeren Hauptdüse der Motor plötzlich besser ausdreht.

Optimierung des Vergasers

Bei den original verbauten Si Vergasern innerhalb der Vespa PX Largeframe Reihe stellte sich in den 1980er und 1990er Jahren heraus, dass dieser nicht optimal in einem stark getunten Motorsetup funktionierte. Ab einer bestimmten Hauptdüsengröße wurde das Gemisch nicht fetter, oder aber der Motor magerte bei Dauervollgas auf der Autobahn ab. Ursache hierfür waren beispielsweise eine zu kleine Schwimmerkammer, eine zu kleine Spritkanalbohrung von Schwimmerkammer in Richtung Düsenstock und auch am originalen Luftfilter mussten bei einigen Setups zusätzliche Bohrungen hinzugefügt werden. Mittlerweile sind diese Probleme allgemein bekannt und der Si Vergaser erfreut sich einer Wiedergeburt bei Tuningsetups.

Bedüsung ist kein Allheilmittel

Eine Bedüsung ist immer auch ein Kompromiss aber kein Allheilmittel. Wer nun glaubt, er könne durch eine größere Vorzündung mehr Leistung generieren und dann einfach die Bedüsung etwas fetter einstellen, der ist auf dem falschen Weg. Wenn der Motor klingelt auf Grund einer zu hohen Vorzündung, dann klingelt er. Zwar kann eine etwas fettere Bedüsung minimal die Durchbrenngeschwindigkeit des Gemisches verlängern, gleichzeitig wird bei hohen Drehzahlen dieser Effekt geschmälert durch die Verquirlung des Gemisches. Mittelfristig wird der Motor bei zu großer Vorzündung unweigerlich vor die Hunde gehen.

Fazit

Tuning ist sicherlich kein einfaches Thema, weil sehr viele Faktoren ineinander greifen. Gerade die Schrauber, welche vor ihrem ersten größeren Tuningprojekt stehen, sehen aus Mangel an Erfahrung vor lauter Bäumen den Wald nicht. Wer sich vergewissert, dass er die Grundlagen für ein Tuningsetup richtig einstellt, der ist jedoch auf einem guten Weg. Schlussendlich zählen nicht nur nackte Zahlen aus Tabellen, sondern Probieren, probieren und nochmals probieren.