Düsennadeln im Vergleich

Die Düsennadel sitzt mitten im Vergaser und ist vor allem für den Teillastbetrieb des Motors zuständig. Deshalb wird sie auch Teillastnadel genannt. Bei älteren Vergasermotoren hat die Düsennadel im Alltag einen erheblichen Einfluss auf Leistung, Spritverbrauch, sauberes Beschleunigen sowie die Motorstandhaftigkeit unter Belastung. Interessanterweise ist dieses Bauteil bei der Motorabstimmung wichtiger als die Hauptdüse, weil nur die Wenigsten ständig Vollgas am Anschlag fahren. Aber wie wird eine Düsennadel eingestellt – und ist überhaupt die richtige Nadel eingebaut? 

> Die Vorgeschichte
> Was passiert bei einem Dreiviertelgasklemmer?
> Die passende Düsennadel einbauen und richtig einstellen
> Learnings zum Thema Düsennadel am Zweitakter für mich
> Die richtige Düsennadelgröße und -Stellung durch Fahrversuche ermitteln
> Meine Vergasereinstellung des BING 84

 

Meine Ausgangslage im Sommer 2018:

  • Eine fast 50 Jahre alte MZ ES 250/2, die an heißen Tagen nur noch hustend an der Ampel auf Touren kam
  • ein darin eingebauter „moderner“ BING 84 Vergaser aus den 80er Jahren
  • ein gestiegener “Sommer-Benzinverbrauch” um 0,5 Liter, der auch durch sanfte Fahrweise nicht verschwand
  • ein dunkelgraues, schon fast schwarzes Zündkerezngesicht
  • sowie ein ein leicht ölfeuchter Auspuff samt deutlich wahrnehmbarer Zweitaktfahne – zumindest mit der Nase

Die Vorgeschichte

Im Winter ging es mit der uralten >MZ von 1969 ganz gut, aber an heißen Sommertagen fing der Motor beim Beschleunigen an der Ampel an zu Viertakten und kam nur noch schwer auf Touren. Den BING Vergaser hatte ich 2010 neu gekauft und mit verschiedenen Düsen (Haupt- und Leerlaufdüsen) stundenlang akribisch eingestellt. Dabei wurde zum Schluss auch die Original Düsennadel gegen eine fettere Nadel getauscht, da der Motor auf der Autobahn bei Dreiviertelgas leicht klingelte. Durch den nicht originalen BING-84-Vergaser musste ich mir viel Arbeit machen, bevor der Motor damals nach der Restauration der MZ in allen Leistungsbereichen sauber lief. Seitdem tut der Vergaser aber seit zigtausend Kilometern ganz unauffällig seinen Dienst. Bisher 8 Jahre lang – völlig ohne Demontage! Die Tatsache, dass die MZ bei kälteren Temperaturen stets etwas sauberer lief als im Sommer, war für mich zunächst der beruhigende Beweis, dass der Motor etwas zu fett eingestellt war und dadurch im sicheren, klemmfreien Bereich arbeitete. Dazu braucht man etwas Vorwissen:

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MZ-Motoren wurden zu DDR-Zeiten gern aber Werk etwas zu mager ausgeliefert, um mit niedrigem Kraftstoffverbrauch zu punkten sowie die Emissionswerte der Exportländer zu erfüllen. Erfahrene MZ-Piloten aus dem Osten tauschten daher die Hauptdüse sofort gegen eine größere HD aus und hingen die Teillastnadel nach dem Erwerb sofort eine Stellung höher. Danach lief eine MZ auch unter schwierigen Bedingungen – z.B. mit schlechtem Sprit oder schlechtem Öl sehr zuverlässig: Zur Not sogar mit billigem Viertakter-Automotoröl. Viele MZ-Motoren gelten bis heute als extrem robust, weil die Literleistung des Zweitakters im Vergleich zu anderen Marken gering war (hochgerechnet von 250 ccm max. 84 PS pro Liter). Unwissende Biker aus Westdeutschland wunderten sich daher über die häufigen Kolbenklemmer bei Kauf ab Werk über den Otto-Versand oder Hein Gericke. Viele Piloten hängten ebenfalls einfach die Düsennadel im Vergaser nach dem ersten Kolbenklemmer eine Stufe höher und fuhren ab dann völlig problemlos.

 

Die Teillastnadel des BING 84 Vergasers in der MZ ES 250/2 ist ohne Demontage leicht zugänglich

An die Düsennadel gelangt man in ein paar Minuten: Nach dem Lösen der beiden Schrauben kann der Gasschieber einfach nach oben heraus gezogen werden.

Für eine hohe Zuverlässigkeit ist ebenfalls der BING-84-Vergaser bekannt. MZ hat ihn in den letzten Modelljahren vor dem Konkurs selbst in die 250er und 300er Zweitaktmodelle eingebaut. Ursprünglich war in der MZ ein 28er BVF-Vergaser „Berliner Vergaserfabrik“ aus DDR-Produktion verbaut. Dieser war allerdings so stark ausgenudelt, dass der Gasschieber im Leerlauf klapperte, außerdem hielt er durch einen Konstruktionsfehler kein Standgas, was an jeder roten Ampel auch mit einem Oldtimer-Motorrad nervte. Der alte BVF-Vergaser hat noch einen gelöteten Messingschwimmer (ebenso bei SIMSON). Bei diesem muss zwingend der Schwimmerstand genau eingestellt werden, bevor mit der Bedüsung begonnen werden kann. Die exakt austarierte Schwimmerhöhe ist bei allen BVF-Vergasern mit Messingschwimmer (SIMSON) eine zwingende Grundvoraussetzung. Ebenso muss bei Vollast genug Kraftstoff aus dem Tank fließen können. Bei verstopften Kraftstofffiltern oder einem Tankdeckel mit verstopftem Belüftungskanal magert der Motor gerade bei Vollast gefährlich ab: Schon allein ein Tankrucksack hat in der Vergangenheit  mitunter für einen kapitalen Motorschaden gesorgt, da er gern das kleine Belüftungsloch des alten MZ-Original-Tankdeckels luftdicht verschließt. Im Tank entsteht dann auf Dauer ein Vakuum, der Motor magert durch den Spritmangel ab und klemmt…

 

Gasschieber mit Düsennadel - BING 84

Der ausgebaute Gasschieber mit Düsennadel

   

Aus Angst vor einem Kolbenklemmer auf schnelleren Passagen fuhr ich also in den letzten acht Jahren mit einem etwas zu fett eingestelltem Vergaser durch die Gegend, eben um einen Motorschaden auszuschließen. Anstatt Vollgas zu fahren, nimmt der erfahrene Zweitaktkenner in der Regel einfach ein Drittel Gas weg und schont dadurch den Motor sowie den Benzinverbrauch auf schnellen Passagen. In dieser Gasstellung wird das Benzin-Luftgemisch fast ausschließlich über die Stellung und Form der eingebauten Teillastnadel bestimmt. Das macht sie so wichtig!

Im letzten Drittel der Gashahnstellung steigt der Verbrauch bei Zweitaktern gern mal auf das Doppelte an:

  • Bei einer alten 250er MZ aus den 60ern laufen statt 5 Liter Gemisch dann 8-10 Liter durch den Vergaser. Statt 90-100 km/h fährt man dann aber auch nur 110-120 km/h Spitze.
  • Bei einem SIMSON-SR50 Roller sind es bei Dauervollgas statt 3 Liter dann plötzlich 4-5 Liter Gemisch. Statt 55 km/h läuft der Motor gute 60 km/h.
  • Interessanterweise erreicht ein Zweitaktmotor auf gerader Strecke schon bei Viertelgas mehr als die Hälfte seiner Höchstgeschwindigkeit.

Schon aus diesem Grund wird in beiden Fällen der Gashahn auch bei schneller Fahrt von verantwortungsvollen Fahrer-/Innen also auf die Hälfte bis Dreiviertelgas wieder geschlossen. Und genau dann, also bei dieser eigentlich schonenden Fahrweise erleiden Zweitakter gern die berüchtigten „Dreiviertelgasklemmer“, hervorgerufen durch eine falsche Geometrie oder Einstellung der Düsennadel. Dieses Phänomen tritt in allen Zweitakt-Kubikklassen auf, z.B. auch bei SIMSON Kleinkrafträdern mit nur 50 Kubikzentimeter.

 

Was passiert bei einem Dreiviertelgasklemmer?

Der Motor wird im Teillastbereich aufgrund von zu magerer Einstellung der Düsennadel – also zuviel Luft und zuwenig Benzin – viel zu heiß, klingelt kurz ein paar Sekunden (das klingt wie eine Kaffeemühle, ist aber bei höheren Geschwindigkeiten unter dem Helm oft kaum wahrnehmbar) geht dann schlagartig fest, das Hinterrad blockiert und im besten Fall zieht man in Sekundenbruchteilen ganz schnell die Kupplung und kann mit etwas Glück nach dem Abkühlen weiterfahren, wenn auch fast immer mit weniger Leistung. In weniger glimpflichen Fällen kann das überraschend blockierende Hinterrad für einen Sturz aus höherer Geschwindigkeit sorgen, oder ein heiß gelaufenes Pleuellager quittiert den Dienst, indem es seine Einzelteile im Motor in kleinen Metallstückchen verteilt und so einen kapitalen Motorschaden verursacht.

Bauteile der Vergaserabstimmung bei verschiedenen Motorleistungen

Die Bauteile im Vergaser haben verschiedene Aufgaben für ganz bestimmte Leistungsbereiche. Die Teillastnadelstellung sowie die Form spielt dabei eine sehr dominante Rolle, da im Alltag oft in genau diesem Bereich gefahren wird: Die 1/4 bis bis 3/4 Gasstellung wird naturgemäß am häufigsten benötigt. Die Hauptdüse wird erst im letzten Viertel bis Vollgas wichtig.

 

Der Motor kann also bei Dreiviertelgas trotz fetter Hauptdüse viel zu mager laufen. Beim Zweitakter merkt man das z.B. daran, dass bei spontan aufgedrehtem 3/4-Gas zwar das Ansauggeräusch deutlich lauter wird, die Fahrzeug aber nicht richtig beschleunigt, weil der Kraftstoff fehlt. Die Hauptdüse greift im Vergaser nämlich erst im letzten Leistungsbereich, davor ist fast allein Teillastnadel samt Einbauhöhe zuständig. Das kühlende Benzin fehlt bei Dreiviertelgas, wenn die Teillastnadel nicht ebenfalls fett genug eingestellt wird. Die Luft nimmt dann überhand, ein Bauteil wie z.B. der Kolben wird sehr heiß, dehnt sich aus und blockiert den Motor. Bei glimpflichem Ausgang ändern viele Schrauber einfach die Stellung der Düsennadel. Sie hängen die Nadel eine Kerbe höher, der Motor läuft dadurch im mittleren bis höherem Bereich fetter und wird durch das kühlende Benzin nicht mehr so heiß. Der Spritverbrauch steigt dadurch zwar etwas an, aber dafür springt der Motor bei kalten Temperaturen besser an und läuft im Winter naturgemäß etwas besser. Wie oben schon beschrieben, reicht allein diese einfache Maßnahme oft völlig aus, um einen zuverlässigen Motor – auch in Grenzbereichen zu erhalten. 

Die vier Ringnuten in der Düsennadel dienen der Einstellung der Höhe

Auf dem Foto steckt die Düsennadel in der magersten Stellung. Insgesamt vier Positionen sind beim BING 84 Vergaser möglich. Wenn das nicht ausreicht, tauscht man die Düsennadel gegen eine andere aus.

 

Ich persönlich hatte 2010 zwar keinen Klemmer mit meiner Oldtimer-MZ, hörte den Motor auf der Autobahn aber bei Dreiviertelgas des Öfteren deutlich klingeln. Bei Vollgas verstummte das Klingeln sofort wieder und das Kerzenbild war damals so, wie es beim Zweitakter sein sollte: Rehbraun an der Elektrode, schwarz am Ring der Gewindefassung. Dazu ein trockener Auspuff. Mir war klar, dass hier trotzdem sofort Handlungsbedarf bestand, um einen kapitalen Motorschaden zu vermeiden. Ich wollte unbedingt einen alltagstauglichen Oldtimer und nicht ständig am Limit fahren. Meine damalige Diagnose: Die Düsennadel des BING 84 musste einfach eine Stellung höher gehängt werden!

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Die passende Düsennadel einbauen und richtig einstellen

Das “Höher hängen” der Düsennadel hatte bei mir allerdings den Effekt, dass der 250er Zweitaktmotor insgesamt viel zu fett lief und nur noch träge brummelnd hochdrehte: Er „Viertaktete“. Eine Düsennadel mit einer anderen Geometrie musste also her. Eine, die nur im oberen Teillastbereich für ein fetteres Gemisch sorgte, bis die Hauptdüse das alleroberste Leistungsspektrum übernahm. Der Vergaserhersteller BING hat so etwas für den >84er BING-Vergaser im Programm: Die Teillastnadeln sind für verschiedene Motoren und Einsatzzwecke (z.B. Sibirien oder Südspanien, Flachland oder Berge, Moped oder Ultraleichtflieger) unterschiedlich ausgeprägt, damit der Vergaser in allen Lastbereichen sauber abgestimmt werden kann. So besorgte ich mir damals von einem BING-Experten eine fettere BING 8E1 Teillastnadel und tauschte sie gegen die originale BING 4E1 aus. Das Klingeln auf der Autobahn war weg und ich machte mir bei Dreiviertelgas keine Sorgen mehr. Ich hängte sie damals in die zweite Kerbe von oben, genau in die Position, in der die Original-Teillastnadel des BVF-Vergasers auch hing. Das ging bisher sagenhafte 8 Jahre gut. Bis zu diesem extrem heißen Sommer 2018.

Die Düsennadel sitzt auf dem Gasschieber zentral im VergaserDer Motor der MZ lief zu fett, das Öl tropfte hinten aus dem Auspuff, die Zündkerze war fast schwarz, an der Ampel konnte ich kaum noch anfahren. Standgas, Abtouren und Vollgas waren ok. Im Bewusstsein damals nach tagelangen Einstellungsversuchen des neuen Vergasers an der alten MZ vielleicht doch zu früh aufgegeben zu haben, hängte ich die Düsennadel eine Kerbe tiefer. Dazu reicht es aus, von außen lediglich zwei Schrauben zu lösen und mit etwas Fummelei die Nadel eine Ringnut tiefer zu setzen. Danach lief das Motorrad im wahrsten Sinne des Wortes so sauber wie noch nie. Keine Rauchfahnen nach dem Kaltstart mehr, kaum Geruch, saubere Gasübergänge in allen Bereichen. Wäre ich kein echter Zweitakt-Hasenfuß, hätte ich zumindest bis zur kalten Jahreszeit alles so lassen können. Aus Angst nun eine etwas zu magere Einstellung zu fahren, orderte ich die  Zwischengröße 6O1 der Düsennadel, die ich wieder eine Kerbe höher hängen konnte. Wer dieses Schema verstehen will, kann sich bei BING ein PDF herunterladen >BING84 Düsennadel. Auch damit lief die MZ immer noch fast perfekt, selbst bei 28 Grad Celsius – aber eben mit Reserven für die kältere Jahreszeit sowie unter Belastung.

Am Kerzenbild der nagelneu eingesetzten Zündkerze konnte ich übrigens kaum etwas beurteilen. Leider hinterlassen der Alkoholzusatz und das vollsynthetische Öl moderner Bleifrei-Kraftstoffe selbst nach 100 gefahrenen Kilometern fast überhaupt keine Spuren mehr. Aber der Auspuff ist nun trocken und der Motor zieht auch an heißen Tagen ohne Gasorgien an der Ampel wieder sauber weg. Wahrscheinlich verringert sich der Verbrauch auf Dauer auch noch etwas.

 

Learnings zum Thema Düsennadel am Zweitakter für mich

Im Nachhinein war ich doch erstaunt, wie drastisch sich allein die Düsennadel auf die gesamte Motorcharakteristik auswirken kann. Die Ausprägung und Stellung der Düsennadel hat im Verkehrsalltag oft den wichtigsten Einfluss auf die Motorcharakteristik:


  • die allerwenigsten Kilometer fährt man wirklich Vollgas, sondern fast immer zwischen Achtel- und Dreiviertelgas
  • Der Einfluss der Düsennadel ist auch im unteren Leistungsbereich deutlich zu spüren
  • Eine Feinabstimmung und / oder ein eigenes Sommer- und Wintersetting lohnt sich daher, zumindest bei alten Zweitaktern
  • Die Abgase werden durch einen gut eingestellten Vergaser auch an Oldtimermotoren erheblich sauberer, es riecht besser
  • Der Auspuff setzt sich nicht mehr zu, da das Gemisch sauber verbrennt
  • Die beigefügte Ölmenge kann wahrscheinlich noch etwas reduziert werden, da der Motor durch das Benzin auch bei Teillast gut gekühlt wird. Ich werde bei meinem Zweitaktgemisch von derzeit 1:60 mit gutem,  vollsynthetischem Öl auf 1:70 gehen (ohne Gewähr für Nachahmer!)

 

Düsennadeln im Vergleich - hier beim BING 84 Vergaser

Das Foto zeigt beide Düsennadeln im Vergleich: Die neue Düsennadel ist exakt gleich lang aber etwas dicker. Damit läuft der Motor magerer, da weniger Kraftstoff zwischen Nadel und Düsenstock hindurchfließen kann.

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Oldschool-Anleitung: Die richtige Düsennadelgröße und -Stellung durch Fahrversuche ermitteln

Laut dem Kultbuch “Besser machen” des Nachkriegs-Zweitaktgurus Carl Hertwick muss für jede Vergasereinstellung zunächst die richtige Hauptdüsengröße ermittelt werden. Eine neue Zündkerze, unbearbeitete Originaldüsen, der Original-Luftfilter samt unverändertem Ansaugtrakt, ein Originalauspuff sowie eine >halbwegs eingestellte Zündung werden vorausgesetzt, um einen Zweitakt-Vergaser von der Pike auf sauber einstellen zu können. Leider ist das Verfahren recht aufwändig. Dazu fährt man (auf einer Teststrecke) Vollgas mit der fettesten Hauptdüse los und ermittelt bei immer kleiner werdenden Hauptdüsen diejenige, die die beste Höchstgeschwindigkeit erbringt. Alle Messwerte werden akribisch festgehalten, damit die Tests nicht mehrfach durchgeführt werden müssen. Danach wird wieder die nächstgrößere Düse eingesetzt, damit der Motor auch bei schlechteren Bedingungen noch 100%ig vollgasfest ist.

Für den Teillastbereich – also für unsere Düsennadel – wird der Gasschieber mit einem Rohr exakt auf der Hälfte seines normalen Schieberwegs blockiert. Ein 28er Vergaser wird also mittels Anschlag bei genau 14mm blockiert, sodass sich der Gashahn nur noch halb öffnen lässt. Wieder wird die optimale Düsennadel (selbstverständlich gibt es mehrere Teillastnadeln zur Auswahl…) und die beste Position durch die maximal erreichte Höchstgeschwindigkeit ermittelt. Das Gleiche geschieht ebenfalls mit einem Röhrchen bei Viertel- oder Achtelgasstellung. Auch danach wird die Düsennadel wieder eine Position fetter gehängt oder fetter gewählt, damit kein Dreiviertelgasklemmer entstehen kann. Ergeben sich schlechte Gasübergänge in den untersten Leistungsbereichen zwischen Stand- und Viertelgas werden noch verschiedene Nadeldüsen probiert. Die Nadeldüse ist im Zusammenhang mit der Teillastnadel für den unteren Teillastbereich zuständig. Das Gleiche Verfahren gilt übrigens auch für die Leerlaufdüse und Leerlaufluftschraube, die zunächst nach Handbuch eingestellt werden. Hier muss der Gasschieber bei einem 10tel seines normalen Anschlags künstlich blockiert werden. Keine Angst, das Moped fährt auch damit wirklich noch.

   

Danach hat man ein vollgasfestes Moped mit Höchstleistung und den nötigen Reserven. Es ist einfach sich vorzustellen, wieviel Zeit diese Art der Vergaserabstimmung kostet: Ohne Leistungsprüfstand und erfahrenen Motorexperten sind es oft mehrere Tage. Die höchste Leistung hat ein Zweitakter übrigens bei etwas zu magerer Abstimmung. Leider wird er dadurch sehr heiß und hat keine Reserven mehr an Bergen, an kalten Tagen, mit Sozius, vollgas bergab, im Windschatten von LKWs… es ist das Spiel mit dem Feuer. Deshalb rate ich jedem, lieber auf die letzten PS zu verzichten und einen Zweitaktmotor wie beschreiben bewusst etwas fetter laufen zu lassen als unbedingt nötig.

Moderne Motoren arbeiten heute mit einer Lamdasonde, die permanent das aktuelle Benzin-Luftgemisch analysiert und entsprechend regelt. Das beste Verhältnis, bei dem der Kraftstoff vollständig verbrennt, entsteht bei einem Verhältnis von 14,7 Kilogramm Luft auf 1 Kilogramm Kraftstoff. Dabei ist λ=1. Dafür benötigt man komplexe Regelmechanismen, die in der Regel nur noch mit einer elektronischen Einspritzung realisiert werden können. In Zeiten von 3-Wege-Katalysatoren, AdBlue und Chiptuning regiert nicht mehr die Düsennadel über die Gemischaufbereitung im Motor, sondern die Software und deren Entwickler bzw. die Konzern-Manager.

 

Meine Vergasereinstellung des BING 84 an der MZ ES250/2 Baujahr 1969, 19 PS


  • Hauptdüse 125er (eine 124er wäre für optimale Höchstgeschwindigkeit wahrscheinlich noch besser)
  • Teillastnadel “BING 6O1” in die 2. Kerbe von oben gehängt, also zweitmagerste Einstellung (Originalbestückung war BING 4E1)
  • An heißen Sommertagen reicht sogar die magerste, erste Kerbe von oben (teste ich gerade im Hochsommer), der Motor dreht damit im unteren Drehzahlbereich noch sauberer hoch
  • 45er Leerlaufdüse, Leerlaufluftschraube ca. 1,5 Umdrehungen geöffnet
  • vollsynthetisches Zweitaktöl 1:60 bis 1:75  (ohne Gewähr für alle Nachahmer!) –  1969 wurde einfaches Zweitaktöl 1:50 empfohlen
  • Elektronische VAPE-12V-Zündung mit festem Zündzeitpunkt >Details auf Simantik.de
  • Details zum >Einbau des BING 84 Vergasers  in der MZ ES 250/2