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Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung bei
Motorfahrrädern od. dgl.
Die Höchstgeschwindigkeit der unter der Bezeichnung"Moped"bekannten Motorfahrräder od. dgl. ist 111 verschiedenen Ländern durch gesetzliche Bestimmungen unterschiedlich begrenzt. Es ist daher not- wendig, die Drehmomentenkennlinie der Motoren so zu beeinflussen, dass die gesetzten Geschwindigkeits- grenzen nicht überschritten werden. Um dies zu erreichen, ist es möglich, die Steuerzeiten für den Gas- wechsel zu verändern, wobei aber für jede Geschwindigkeitsgrenze andere Steuerzeiten und damit jeweils wesentliche Umbauten am Motor notwendig wären. Es ist auch bereits bekannt, die Motorleistung, bei- spielsweise durch Verengung des Einlassquerschnittes, zu drosseln, wodurch jedoch die Motorleistung über den ganzen Drehzahlbereich herabgesetzt wird.
Ausserdem können die dafür bisher vorgesehenen Blenden leicht ausgebaut und dadurch die beabsichtigten Geschwindigkeitsbegrenzungen wieder aufgehoben wer- den.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer bei Motorfahrrädern mit Zweitaktmotor verwendbaren Vorrichtung, die eine verlässliche Geschwindigkeitsbegrenzung bei Leistungssteigerung im unteren Drehzahlbereich ergibt und mit einfachen Mitteln eine Anpassung an die unterschiedlichen Geschwindigkeitsgrenzen ermöglicht.
Es ist bei Zweitaktmotoren bekanntlich möglich, durch die Gasschwingungen in einer abgestimmten Auspuffanlage die Motorleistung zu beeinflussen. Zu diesem Zweck sind auch schon an den Motor angeschlossene Resonatoren bekannt, die aus dem Auspuffrohr und einer nachgeschalteten Kammer bestehen, wobei derartige Resonatoren bisher aber durchwegs so abgestimmt waren, dass ohne wesentliche Leistungsverluste ein Maximum an Schalldämpfung oder sogar eine Leistungssteigerung des Motors erzielt wird.
Die Erfindung zeichnet sich nun im wesentlichen dadurch aus, dass die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung aus einem an sich bekannten, an den Motor angeschlossenen Resonator mit einem Auspuffrohr und einer nachgeschalteten Kammer besteht, wobei die Eigenfrequenz des Resonators gleich der Grundfrequenz des Abgasstromes bei der der einzuhaltenden Höchstgeschwindigkeit entsprechenden Motordrehzahl ist. Im Gegensatz zu den bekannten Ausbildungen wird also die Auspuffanlage zur Geschwindigkeitsbegrenzung herangezogen.
Die besondere Abstimmung des Resonators hat dabei zur Folge, dass der Wellenwiderstand des Resonators bei der Annäherung an die massgebliche Motordrehzahl ein Maximum erreicht, wodurch die Spülung bzw. die nachfolgende Frischgasfüllung weitgehend unterbunden wird, so dass es zu einem starken Leistungsabfall des Motors kommt, der die Geschwindigkeitsüberschreitung unmöglich macht. Versuche haben ergeben, dass der erfindungsgemäss abgestimmte Resonator trotz des Leistungsabfalles bei Erreichung der Höchstdrehzahl im mittleren Drehzahlbereich sogar eine Leistungsteigerung des Motors bewirkt. Die zur angegebenen Eigenfrequenz des Resonators führenden Abmessungen des Auspuffrohres und der Kammer können ohne weiteres nach den bekannten Formeln berechnet oder auch empirisch bestimmt werden.
Um die schalldämpfende Wirkung der ganzen Auspuffanlage nicht in Frage zu stellen und eine für die Platzverhältnisse bei einem Motorradfahrer brauchbare Länge des Auspuffrohres zu erhalten, ist die Eigenfrequenz des Auspuffrohres in an sich bekannter Weise grösser als die Grundfrequenz des Abgasstromes, zweckmässig doppelt so gross.
Die Eigenfrequenz des Resonators hängt bekanntlich von der Grösse des Kammervolumens sowie von der Länge und dem Durchmesser des Auspuffrohres ab. Wird die Rohrlänge verändert, ergibt sich auch
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eine veränderte Eigenfrequenz des Resonators. Es ist daher möglich, die Anpassung an unterschiedliche
Geschwindigkeitsgrenzen durch Längenänderung des Auspuffrohres zu erreichen. Zu diesem Zweck kann das in an sich bekannter Weise mit einem erheblichen Teil seiner Länge in die nachgeschaltete Kammer einragende Auspuffrohr innerhalb der Kammer teleskopartig ausgebildet sein oder eine Reihe wahlweise verschliessbarer Mantelöffnungen besitzen. In diesem Fall kann die Abstimmung des Resonators sogar auch während des Betriebes durchgeführt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Auspuffanlage im Axialschnitt und Fig. 2 die Drehmomentenkennlinie eines Motorfahrrades in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit.
An den Auslassschalter des Zweitaktmotors eines nicht dargestellten Leichtmotorrades ist ein Resonator angeschlossen, der aus dem Auspuffrohr 1 und einer Kammer 2 besteht, wobei das Auspuffrohr 1 mit einem erheblichen Teil seiner Länge in die Kammer einragt. Unmittelbar an die Kammer 2 schliessen innerhalb eines gemeinsamen Topfes 3 aus Blenden 4 bestehende schalldämpfende Einbauten an.
Der Durchmesser des Auspuffrohres l und seine Länge sowie das Volumen der Kammer 2 sind so bemessen, dass die Eigenfrequenz des Resonators 1, 2 der Grundfrequenz des Abgasstromes bei der einer bestimmten Höchstgeschwindigkeit zugeordneten Motordrehzahl gleich ist. Für ein Leichtmotorrad mit einem 50 cms - Zweitaktmotor üblicher Bauart mit Umkehrspülung und einer der einzuhaltenden Höchstgeschwindigkeit von beispielsweise 40 km/h entsprechenden Motordrehzahl von etwa 5000 U/min ergeben sich folgende Abmessungen der Resonatorteile :
Auspuffrohr : Durchmesser : etwa 25 mm Gesamtlänge : etWa 600 - 700 mm
Länge innerhalb der Kammer : etwa 300 mm
Kammer :
Durchmesser : etwa 50 mm
Länge : etwa 350 mm
Im Diagramm nach Fig. 2 bedeutet a die Drehmomentenkennlinie für den Fahrwiderstand auf ebener Fahrbahn, der sich bekanntlich aus Roll- und Luftwiderstand zusammensetzt. Mit b ist die Drehmomentenkennlinie des Leichtmotorrades mit einer Auspuffanlage ohne Geschwindigkeitsbegrenzung bezeichnet, während c die Drehmomentenkennlinie bei Verwendung des erfindungsgemässen Resonators darstellt. Ohne Geschwindigkeitsbegrenzung würde das Leichtmotorrad eine Höchstgeschwindigkeit von etwa 48 km/h erreichen (Kennlinie b). Der Schnittpunkt der Kennlinie a und c liegt etwa bei 40 km/h, was besagt, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung keine Überschreitung der mit 40 km/h festgesetzten Höchstgeschwindig- keit in der Ebene zulässt.
Es ist ersichtlich, dass im mittleren Geschwindigkeitsbereich (bei etwa 20 km/h) die Kennlinie c höher als die Kennlinie b verläuft, dass sich also in diesem Bereich trotz der Geschwindig- keitsbegrenzung'ein Gewinn an Drehmoment bzw. Leistung und damit ein verbessertes Steig- und Beschleunigungsvermögen ergibt. Soll die Geschwindigkeitshöchstgrenze ohne wesentliche bauliche Ver- änderung der gesamten Auspuffanlage verändert (erhöht) werden, kann die wirksame Länge des Auspuffrohres 1 durch einfache Mantelbohrungen 5 (in Fig. 1 strichliert angedeutet) verkürzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung bei Motorfahrrädern od. dgl. mit Zweitaktmotor, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus einem an sich bekannten an den Motor angeschlossenen Resonator mit einem Auspuffrohr (1) und einer nachgeschalteten Kammer (2) besteht, wobei die Eigenfrequenz des Resonators gleich der Grundfrequenz des Abgasstromes bei der der einzuhaltenden Höchstgeschwindigkeit entsprechenden Motordrehzahl ist.