Diesel-Vespa - Bastelrobi 2020/12

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Versuch macht Klug!
Stand: 2020/12

Diesel-Vespa

<-Fahrzeuge->
Nachdem sich herausgestellt hatte, dass das Projekt Hatz E108 in einer BMW R45 nur schwierig bis gar nicht umsetzen, habe ich begonnen eine Diesel-Vespa zu bauen.
 
 
Eine Vespa mit Dieselmotor scheint es auch laut Internetrecherche nicht zu geben.
 
Grund genug das zu ändern!
Die eigentliche Idee war zwar schon 2004 geboren aber erst 2010 stand durch ein Zufall ein geeignetes Spenderfahrzeug zu Verfügung.
Die treibende Kraft:

Hatz Diesel
Typ: E786U
Einzylinder, gebläsegekühlt
85mm Bohrung x 110mm Hub = 625ccm
Direkteinspritzung, ca. 14PS bei 3000Upm.


Dieser Motor ist serienmäßig mit einem gegenläufigen Massenausgleich ausgestattet die die Vibrationen auf eine Minimum reduzieren.
Der Motor aus Alu-Guss hat ein Gewicht von ca. 88kg mit allen Standart-Anbauteilen wie Normschwungrad, Tank und Auspuff.
Dieser Motor wurde von einem defekten Stromerzeuger abgeschraubt.
Das alles beherrschende Thema ist Gewichtseinsparung damit das max. zulässige Gesamtgewicht der Vespa von 310kg nicht überschritten wird.

Soll heißen: Fertig gestellt darf der Umbau auf Diesel nicht mehr zusätzliches Gewicht auf die Wage bringen wie durch den Wegfall des Sozius-Platzes und der überflüssigen 2-Takt Technik eingespart wird.

Das schwerste Teil am Motor ist das Schwungrad mit einer Masse von 35kg. Hier habe ich 10kg abgedreht und das Ganze bei einem Profi wuchten lassen.

Der Probelauf am Motor mit abgedrehtem 25kg Schwungrad zeigte das er sich wie gewohnt starten lasst und jetzt natürlich besser am Gas hängt. Das Reduzieren der Schwungmasse ist ja immer ein Kompromiss zwischen einem spurtfreudigen Motor (oder leichtem Motor) und einer Verschlechterung des Rundlaufs.

Leider schlägt jetzt auch jeder Kompressions- und Arbeitstakt stärker in den Antriebsstrang/Riementrieb.

In meinem Fall kommt noch der Vorteil hinzu das der Motor schmaler wird und sich der Motorschwerpunkt wieder mehr in Richtung Fahrzeugmitte verlagert.
Die Montageposition im Rahmen bot nicht viel Spielraum, möglichst  mittig und starr mit dem Rahmen verbunden. Der Antrieb erfolgt per  Zahnriemen der über der Drehachse des originalen Vespagetriebes  umgelenkt wird. Dies ist erforderlich da sich ja sonst die  Riemenspannung bei einfederndem Hinterrad verändert. An Steller der  originalen Kurbelwelle sitzt in Vespamotorblock eine durchgehende Welle.  Die Drehzahl vom Diesel wird verdoppelt mit 6000Upm in den Vespamotor  eingespeist. Eine verstärkte Kupplung mit zusätzlicher Reibscheibe ist im Getriebe eingebaut. Original sind jetzt noch das 4Gang Wechselgetriebe und die Bremse im Hinterrad.

Die Motorbefestigungspunkte sind unten mit dem Rahmen verschweißt und oben verschraubt.
Was schwer abschätzen konnte waren die Vibrationen die der Motor in den Rahmen überträgt.
Da ja die Kraftübertragung mittels Zahnriemens erfolgt ist eine starre Montage zwingend.

Beim Probelauf waren die Vibrationen nicht stärker als bei einer 200er Serien-Vespa. Es sei denn man schraubt das Standgas auf 500upm runter.
Das gibt Mut zum weiterschrauben!
Die Ersatzwelle für die Kurbelwelle ist fertig. Das große Rillenkugellager auf der Getriebeseite wird weiterhin mit dem Getriebeöls geschmiert. Zur Schmierung des Nadellagers auf der Lima-Seite, welches beim 2-Takter über das Gemisch geschmiert wird, ist geplant den Kurbelwellenraum mit Getriebeöl zu füllen. Simmerringe sind ja vorhanden und die alte Zylinderöffnung wird mit einem Deckel verschlossen.
Ich hatte auch überlegt das Nadellager gegen ein Kugellager zu tauschen - Das Fleisch am Motor ist aber zu dünn...
Auch die Schwingenlagerung aus Gummi erwies sich als viel zu weich. Wenn hier die Newton am Riemen reißen, und das weit weg vom Schwingenlager, ändern sich die Achsabstände was natürlich nicht akzeptabel ist. Also habe ich die Gummibuchsen durch gedrehte Adapterhülsen und Kugellager ersetzt.
Mit am fummeligsten war die Positionierung der Umlenkrollen an der Schwinge. Ein paar Praxisversuche mit Millimeterpapier, Mauereschnur und 2 Rollen brachte hier Klarheit. Die untere Rolle muss auf den Drehpunkt der Schwinge. Der obere Riemen würde Idealerweise auch über diese Umlenkrolle geführt. Nur wäre so der hintere Teil des Riemens nicht zu spannen. Daher ist der obere Riemen minimal höher umgelenkt mit einem kleinen Wirkdurchmesser der Rolle.
Praktischer Weise passt auch die Vespa Seitenhaube fast unverändert….

Als Generator habe ich beim Autoverwerter das kleinste abgegriffen was zu kriegen war. Haben dann doch das Bosch-Teil dem Japanerkram vorgezogen: 55A Drehstrom aus einem Opel Corsa. Das Teil passt haargenau hinein und bietet nach hinten keine Luft! Die originale Keilriemenscheibe habe ich durch das passende Zahnriemenrad ersetzt. Da der Generator erst ab ca. 1000 Upm Spannung abgibt, bei mir aber doppelte Motordrehzahl macht, stehe ich auch im Standgas ordentlich „unter Strom“.



Der alte Kurbelwellenraum am Vespamotor wurde verschlossen und mit Öl gefüllt. Auch der alte Vergaserflansch bekam einen Blinddeckel mit Entlüftung. Ein Schauglass vorne zeigt den Ölstand an.
Im oberen Bild seht Ihr die theoretischen Fahrleistungen die auch praktisch erreicht werden sollten.
Im 4. Gang bei 50km/h kann man schön unter 1500Upm tuckern. :-)





Rechst im Bild: Die Fahrzeugleistung des Motors verspricht einen steilen Leistungsanstieg bei steigender Drehzahl.
Das sollte klappen!
Die ersten kleinen Probefahrten liegen hinter mir und ich kann Euch nur sagen es hat sich gelohnt!!!

Anfahren im 2. Gang mit etwas Gas und Satt Drehmoment, tock - tock - tock und wir immer schneller.
Total geniales Fahrgefühl auf einer Vespa!
Die optische Täuschung ist perfekt wenn die Dieselvespa auf einem zukommt aber den Sound eines alten Kleinschleppers hat.
Kuplung und Getriebe kommen problemlos mit dem Diesel klar. Alles andere zeigt sich erst in der km-Praxis

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Aus einem Fiesta-Anlasser wurde ein Hatz-Anlasser. Hört sich einfach an, war aber dann doch kniffelige Bastelei.
Das Ritzel aus dem Hatz-Anlasser habe ich in den Fiesta-Anlasser eingebaut.
Der Originale Anlasser des Hatz wog 7,8kg, der modifizierte Fiesta-Anlasser bringt hingegen nur 3kg auf  die Waage! Möglich wird das allerdings nur mit dem Kompromiss, den  Motor im Anlassvorgang über die Dekomprimierungseinrichtung erst 2-3  Umdrehungen auf Drehzahl zu bringen und dann erst mit voller Kompression  zu starten. - Damit kann man leben!
 
Außerdem  kann durch den nun kleineren Anlasser auch die Starterbatterie kleiner  werden bzw. Vespa-Batterie reicht jetzt aus. Für den originalen  Hatz-Anlasser waren 80Ah empfohlen die ich ja nie in der Vespa  unterbringen hätte können.

Auf dem linken Bild seht Ihr das  ausgebaute Fiesta-Ritzel und im Anlasser das eingebaute Hatz-Ritzel. Der  Freilauf musste allerdings bleiben. Das Ritzel spurt jetzt zwar nur  noch 12mm raus, was aber reicht.

Damit die Rohrlänge der Abgasanlage möglichst kurz und leicht ausfallen konnte habe den Anlasser nach vorne versetzt. Die Gewichtsbelastung der Vorderachse steigt so zwar, das Abgasrohr hätte sonst jedoch nicht am Anlasser vorbei gepasst und gleichzeitig noch genug Beinfreiheit gelassen.
Die Anlasserhalterung wurde noch mal angepasst und die Öffnung in der Aluglocke musste etwas weiter geöffnet werden.
Der Schalldämpfer ist an der linken Seite vor dem Hinterrad montiert und passt wie dafür gemacht.
Auf den Bildern hier erkennt man dass durch die Montageposition des Schalldämpfers zwar das serienmäßig verbaute Reserverad entfallen muss (auch aus Gewichtsgründen) aber die 45° Schräglagenfreiheit nach wie vor erhalten werden.
 
Als Schalldämpfer habe ich im Internet einen unveränderten originalen Alu-Endtopf einer Suzuki „GSX-R 750“ erstanden. Dieser ist dem Hubraum des Diesels angemessen, klingt angenehm leise, nicht aufdringlich und unterstreicht den Dieselmotor doch mit einem dumpfen Sound.
Es scheint als wäre er für diesen Zweck gemacht und passt wie angegossen! Sogar die Lasche des Dämpfers passt genau auf die Reserveradbefestigung - was für ein Zufall!
Das Abgasrohr ist aus Einzelteilen zusammengeschweißt und unter Einbehaltung eines Mindestabstandes so nahe wie Möglich am Motor verlegt um die Beinfreiheit des Kapitäns nicht unnötig einzuschränken.
Das Rohr wird nachher mit isolierendem Auspuff-Hitzeschutzband umwickelt um die thermische Belastung der direkten Umgebung möglichst zu reduzieren.
Des Weiteren verschwindet das Rohr später komplett berührungsgeschützt unter einer Motorverblechung (Haube).
Die elektrische Dekomprimierungseinrichtung ist ein  Hatz-Originalteil. Ein Hubmagnet betätigt über ein einstellbares  Gestänge die Exenterwelle der alten mechanischen Dekompressionsautomatik  und hält so das Auslassventil einen Spalt weit offen um die Kurbelwelle  ohne Kompression durchdrehen zu können.
Den Stahlhalter habe durch einen Alunachbau ersetzt und so 70% Gewicht gegenüber dem Stahlhalter eingespart.
Für die ersten Tests dieser Elektro-DeKo habe ich Zündschalter und Anlassertaster seitlich an den Hubmagnetträger geschraubt. Links vom Luftfilter ist provisorisch ein Zeitrelais befestigt das über 2 weitere Relais den Anlasser und den Hubmagnet ansteuern.
 
Nach dem Einschalten der Zündung und dem Betätigen des Anlassertasters wird erst der E-Magnet angesteuert und, wenn der die Endlage erreicht hat (Mikroschalter), der Anlasser zugeschaltet. Nach einer über das Zeitrelais bestimmten Dauer von ca. 3-4 Sekunden wo der Anlasser die Kurbelwelle ohne Kompression auf Drehzahl bringt, wird der E-Magnet der DeKo abgeschaltet und der Motor startet mit Kompression. Sobald der Anlassertaster los gelassen wird spurt auch der Anlasser aus. Das starten den Motors ist somit kinderleicht mit nur einem Taster und vollautomatisch. Der Kniff mit dem Mikroschalter für Endlagenmeldung des E-Magneten musste sein da die Haltespannung bei angezogenem Joch des Magneten wesendlich kleiner sein kann als die Anzugsspannung bei noch nicht angezogenem Joch. Anders gesagt: Bei zeitgleichem Einschalten von E-Magnet und Anlasser sackt die Spannung durch des Anlasserbelastung und die relativ kleine Batterie so weit ab das der E-Magnet nicht mehr in der Lage ist gegen die Spannung der Ventil- und Magnetfeder das Joch anzuziehen. Der Anlasser schafft es dann nur bis zum Kompressionstakt.
Auch die rechte Fußraste mit kombiniertem Bremspedal war ein bisschen Arbeit... An einer doppelt nadelgelagerten Buchse die auf einem angeschweißten Bolzen zwischen den Riemen-Trum’s liegt ist ein Pedal angeschweißt worden. Auf einer verlängerten Lasche des Rohres wird über 2 kleine Trapezbleche direkt der Seilzug der Hinterradbremse betätigt. Die Länge des Last und Kraftarms sind ident mit dem Original-Pedal der Vespa. Der aufzubringende Fuß/Pedatdruck also identisch.
Nach dem der Riemen verkleidet ist schaut hier nur die Fußraste und das Pedal raus.
Auch das Abschalten des Dieselmotors war erst nicht ganz einfach.  Ich wollte unbedingt eine elektrische Lösung (auch für die Tüv-Zulassung) sodass bei ausschalten der  Zündung auch der Motor ausgeht. Bei dem Hatz wird normalerweise der  ständig geklemmte Gashebel unterhalb der Standgasstellung gedrückt und die Fördermenge der ESP auf Null gesenkt.
Zu Not hätte man auch im  Standgas die DeKo betätigen können. Das ist aber nichts für höhere  Drehzahlen und davor wird in der Bedienungsanleitung des Motors dringend  gewarnt.
 
Nach langen suchem im Internet  bekam ich den passenden Tipp vom örtlichen Bosch-Dienst-Mann. Ein  elektromagnetisches Abschaltventil (stromlos geschlossen) das anstelle  der Holschraube in die ESP eingebaut wird. Bei Abschalten der Spannung  fällt ein Kolben mit Gummispitze innerhalb der Holschraube runter und verhindert  ein weiteres Nachfließen von Diesel in die ESP. Der Motor geht aus.

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2019: FERTIG!
Im Laufe der Bauzeit am Fahrzeug sind verschiedene Teile immer wieder geändert worden. Der Luftfilter ist z.B. jetzt der vierte und stammt aus einem Käfer. Der originale Ölbadluftfilter war einfach zu schwer
 
 
Im Sommer 2019 habe ich dann die Elektrik installiert und alle erforderlichen Abdeckungen/Verkleidungen für Motor, Riementrieb und Schwungrad gebaut. Um eine Zulassung zu erhalten sollten müssen alle scharfkantigen, heiße und rotierende Bauteile abgedeckt sein und vor Verletzung schützen. Für die Motorabdeckung oben ist eine IKEA-Salatschüssel verbaut worden.

Entdecke die Möglichkeiten! - frei nach dem Motto "Schraubst Du noch oder fährst Du schon?"
Da das Plastik-Schauglas im Bereich der Bohrungen rissig und undicht geworden war habe ich beim dem neuen direkt ein Aluring gedreht der für einen gleichmäßigen Anpressdruck über die gesamte Dichtfläche sorgt.
Auf den folgenden zwei Bildern sieht man den Mikroschalter der die Position der Deko-Automatik abfragt. Nur in einer bestimmten Stellung (einstellbar) ist der Anlasser schaltbar. Dadurch ist ein Fehlbedienung ausgeschlossen. Die gewählte Position entspricht ca. 3 Arbeitstakten/6 Umdrehungen ohne Kompression. Das reicht aus um den Motor per Anlasser auf Startdrehzahl bringen zu können. Die vorher eingebaute automatische Deko mittels Elektromagnet wurde auch aus Gewichtsgründen wieder entfernt. Jetzt reicht zur Bedienung ein Stück Alu-Rohr mit Handrad das aus der Verkleidung raus schaut.
Um den Anlasser betätigen zu können müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

1.      Zündung muss „EIN“ sein
2.     Motor muss „Aus“ sein/stehen (Abfrage Generator-Kontrolle)
3.     Handrad in Pfeilrichtung drehen bis Startstellung erreicht ist („DeKo-Pos“-LED leuchtet)
4.     „Neutral“-Stellung muss aktiv sein und Kupplung nicht gezogen
5.     Schaltung muss verriegelt sein („Neutral“-LED leuchtet permanent)

Es ist also total idiotensicher !

Hier rechts im Bild ist die Ausblasöffnung des Kühlgebläses zwischen Fußraste und Abgasrohr zu sehen. Die Schwungradverkleidung ist spiralförmig aufgebaut um die am Schwungrad austretende Kühlungsabluft kontrolliert geführt zur Austrittsöffnung zu leiten. Der Korpus ist aus 1mm Stahlblech und mit einem Alu-Blech geschlossen.
Hier ist der zentrale Schaltkasten unter der linken Seitenhaube für die Elektrik und die Starterbatterie zu sehen. Da wegen meiner Funktions- und Bedienungsanforderungen und der teilweise verwendeten Steuerleitungen mit geringem Querschnitt einige Relais erforderlich sind, ist ein zentrales Schaltgehäuse nötig. Ein einfacher Kabelbaum mit Einzelader kam für mich nicht in Frage.
Unter der Kaskade vorne ist ein weitere Knotenpunkt der Verkabelung. Gut zu erkennen die teilweise kleinen Kabelquerschnitte für Steuerbefehle oder LED-Anzeigen im Cockpit.

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2020: Zulassung!
Daran habe ich ja schon fast nicht mehr geglaubt. Aber "Was lange währt wird endlich gut"
Da ja 2019 der Paragraph 21 StVZO für Einzel- und Sonderabnahmen ("Betriebserlaubnis für Einzelfahrzeuge") für alle Prüforganisationen liberalisiert wurde, ist es nun möglich solch eine Einzelabnahme bei alle Prüforganisationen durchführen zu lassen.
Was vorher bei uns im Westen nur beim TÜV möglich war geht nun auch bei DEKRA, GTÜ und KÜS bei passender Qualifikation der Mitarbeiter.
Das macht es etwas einfacher auf Sachverständige zu stoßen die nicht gleich abwinken wenn mal etwas besonderes vorgestellt wird.
Ich musste 2014 bei einer ersten Voranfrage bei div. TÜV-Prüfstellen auch feststellen das die Prüfer schnell abwinken und keiner Interesse hat sich in ein solches Projekt einzuarbeiten.

Aber ich hatte letztes Jahr Glück und fand über einen Freund recht schnell einen Sachverständigen der schon mal interessiert war. Das ist schon viel wert!

Für Stoßdämpfer und Scheibenbremsanlage hatte ich eine ABE. Das wichtigste überhaupt war, das die maximal zulässigen Achslasten nicht überschritten wurden. Im Kern ging es also -vereinfacht gesagt- um die Installation des Motors, die eingebrachten Befestigungspunkte am Rahmen und die Geräuschentwicklung des Fahrzeugs ingesammt.

Nachdem 2019 das Fz komplett fertig war habe ich eine umfassende und ausführliche Umbaubeschreibung einem Sachverständigen vorgelegt. Dieser war total begeistert von dem Projekt und der Dokumentation und hat ca. 1/2 Jahr drüber "gebrütet". Das Fz habe ich 2x vorgestellt und verschiedene kleine Mängelpunkte nachgebesert. Nachdem eine ganze Menge geprüft und begutachtet wurde habe ich schlussendlich erfolgreich alle Punkte und Auflagen erfüllt und seit Juni 2020 eine amtliche Zulassung!
The One and Only Diesel-Vespa ist nun "legal on the Road"
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