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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Senkung des Verbrauchs an Scheiben-Waschflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug.
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Es ist bekannt, dass im Winter der Salzsprühnebel von vorausfahrenden Fahrzeugen zwischen zwei Wischerbewegung auf der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs leicht eintrocknen kann. Ursächlich hierfür ist heiße Luft, die typischerweise über Defrosterdüsen zur Windschutzscheibe geführt wird. Diese Luft dient zur Beschlagsentfernung und zur Defrostung der Scheibe. Insbesondere im unteren Bereich der Windschutzscheibe, nahe den Defrosterdüsen, d. h. dort wo die Defrosterluft auf die Windschutzscheibe auftrifft, wird viel Wärme in die Windschutzschutzscheibe eingebracht. Durch die Überhitzung der Windschutzscheibe trocknet der Sprühnebel vorausfahrender Kraftfahrzeuge schnell ein, bevor diese vom Scheibenwischer weggewischt werden kann, insbesondere auf den sehr warmen Bereichen der Windschutzscheibe. Der auf der Außenseite der Windschutzscheibe eingetrocknete Salzbelag kann dabei so stark die Sicht beeinträchtigen, dass die Scheibe fast undurchsichtig ist. Zur Gewährleistung einer klaren Sicht muss dieser eingetrocknete Schmutz durch Betätigung der Scheibenreinigungsanlage immer wieder mit Scheiben-Waschflüssigkeit abgewaschen werden. Dadurch kommt es zu einem hohen Verbrauch an Scheiben-Waschflüssigkeit.
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Außerdem kann ein Regensensor durch den Schmutz, insbesondere Schlieren, irritiert werden, so dass der Scheibenwischer weiterwischt, wodurch die Scheibe noch weiter verschmiert.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Senkung des hohen Verbrauchs an Scheiben-Waschflüssigkeit sowie ein Steuergerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Ein erster Aspekt der Erfindung sieht zur Senkung des Verbrauchs an Scheiben-Waschflüssigkeit eine Reduktion der Wärmemenge des Luftstroms vor.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erwärmt ein Luftstrom die Windschutzscheibe von der Innenseite der Scheibe her; der Luftstrom kommt vorzugsweise aus einer oder mehreren Defrosterdüsen. Vorzugsweise ist eine Windschutzscheiben-Wischerfunktion ist aktiviert, beispielsweise ist der Scheibenwischer normal eingeschaltet, der Scheibenwischer befindet sich im Intervall-Betrieb oder der Regensensor ist eingeschaltet. Außerdem ist die Erfindung auch für manuelles Tippwischen geeignet, wobei jeweils ein Wischvorgang durch einmaligen Druck des Betätigungshebels ausgelöst wird.
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Das Verfahren sieht vor, dass automatisch erkannt wird, ob Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe eingetrocknet ist. Bei dem eingetrockneten Schmutz handelt es sich beispielsweise um eingetrockneten Salzsprühnebel. Dies kann beispielsweise mit einem Sensor erfolgen, wie dies später erläutert wird. Alternativ kann dies auch indirekt erkannt werden; beispielsweise indem erkannt wird, dass die Scheibenwasch-Anlage häufig betätigt wird, was auf das Vorhandensein von eingetrocknetem Schmutz schließen lässt. Hierzu könnte beispielsweise geprüft werden, wie oft die Scheibenwasch-Anlage innerhalb eines Zeitraums betätigt wird oder wie lange es dauert, bis die Scheibenwasch-Anlage n mal betätigt wird.
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Die Wärmemenge des Luftstroms wird in Abhängigkeit dieses Schritts reduziert. Falls beispielsweise entsprechender Schmutz erkannt wird, wird die Wärme reduziert. Die Wärmmenge kann durch Absenken der Luftstromtemperatur und/oder durch Absenken des Luftvolumenstroms (d. h. des Luftvolumens pro Zeiteinheit) aus der oder den Defrosterdüsen erfolgen. Dadurch kann die Überhitzung an der Windschutzscheibe, insbesondere eine örtliche Überhitzung an warmen Stellen, verhindert werden.
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So bleibt die aufgesprühte Gischt flüssig und kann mit der nächsten Wischbewegung beseitigt werden. Ein Abwaschen mit Scheibenwaschflüssigkeit ist nicht notwendig, wodurch der Verbrauch von Scheiben-Waschflüssigkeit sinkt. Außerdem ist der Verschleiß an Scheibenwischergummi geringer, da die Gummilippe bei Reiben über dem eingetrockneten Schmutz mehr verschleißen würde, als wenn diese flüssiges Material von der Glasscheibe wischt.
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Es ist denkbar, dass erst ab oder über einem bestimmten Verschmutzungsgrad die Wärmemenge reduziert wird. Ein sehr geringer Verschmutzungsgrad würde in diesem Fall keine Reduktion der Wärmemenge auslösen. Alternativ oder zusätzlich kann der Grad der Reduktion der Wärmemenge von dem Verschmutzungsgrad abhängen. So kann bei geringem Verschmutzungsgrad die Wärmemenge in geringerer Weise reduziert werden als bei hohem Verschmutzungsgrad.
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In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zumindest die Gefahr des Eintrocknens von Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe durch den Luftstrom automatisch erkannt wird (beispielsweise ohne dass der Schmutz tatsächlich schon eingetrocknet sein muss oder sich überhaupt Schmutz auf der Scheibe befindet). Die Gefahr des Eintrocknens von Schmutz kann beispielsweise anhand von Umgebungsbedingungen (beispielsweise Außentemperatur, Straßenvereisung, Straßennässe, Wetterdaten), Fahrzeugparametern (beispielsweise Wärmemenge des Luftstroms, Fahrzeuginnentemperatur) oder dergleichen abgeschätzt werden. So besteht unterhalb einer bestimmten Außentemperatur (z. B. unter 1° C) eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass Salz gestreut wurde, der dann als Salzsprühnebel auf der Windschutzscheibe eintrocknen kann. Außerdem könnte mittels eines Sensors am Fahrzeug (beispielsweise an der Windschutzscheibe oder im Radkasten) das Vorliegen von flüssiger Salzlösung auf der Straße erkannt werden und so auf eine Gefahr für das Antrocknen von Salzsprühnebel auf der Windschutzscheibe geschlossen werden.
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Vorzugsweise sollte die reduzierte Wärmemenge so niedrig gewählt werden, dass es nicht zum Eintrocknen zwischen zwei Wischbewegungen kommt. Die reduzierte Wärmemenge sollte vorzugsweise gewährleisten, dass nach einer Wischbewegung aufgenommener Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe nicht bis zur nächsten Wischbewegung eintrocknet, d. h. dieser Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe bleibt dann bis zur nächsten Wischbewegung flüssig und kann mit dieser beseitigt werden.
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Andererseits sollte die reduzierte Wärmemenge aber nicht zu gering gewählt werden. So sollte die Wärmemenge vorzugsweise noch mindestens so hoch gewählt werden, dass ein Beschlagen oder Vereisen der Scheibe auf der Innenseite möglichst verhindert wird. Es könnte das Signal eines Beschlagsensors oder eines Vereisungssensors an der Innenseite der Windschutzscheibe ausgewertet werden und die Wärmmenge in Abhängigkeit des Signals eines derartigen Sensors nach unten hin beschränkt werden. Sobald beispielsweise der Sensor ein Beschlagen bzw. Vereisen der Scheibe anzeigt, wird die Reduktion der Wärmemenge gestoppt und optional sogar die Wärmmenge wieder leicht erhöht.
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Bei Erkennen von Antrockung kann außerdem vorgesehen sein, automatisch Waschflüssigkeit zu spritzen, damit die Windschutzscheibe mit einer nachfolgenden Wischbewegung von der Antrocknung gereinigt werden kann.
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Die Waschflüssigkeit kann dabei zwischen zwei Wischbewegungen gespritzt werden.
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Vorzugsweise erfolgt das automatische Erkennen von Schmutz mittels einer opto-elektronischen Sensoreinrichtung, die die Lichtdurchlässigkeit der Windschutzscheibe misst. Alternativ kann eine deutlich höhere Waschfrequenz (durch den Fahrer herbeigeführt) als Symptom der Verschmutzung herangezogen werden.
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Diese Sensoreinrichtung umfasst vorzugsweise eine Lichtquelle zur Aussendung von Licht, insbesondere Licht im infraroten Frequenzspektrum, und einen Lichtempfänger zum Empfang von durch den Schmutz reflektiertem Licht und zum Ausgeben eines elektrischen Signals in Abhängigkeit des reflektierten Lichts. Dabei nimmt vorzugsweise der Betrag des elektrischen Signals mit steigender Reflektion und damit steigendem Verschmutzungsgrad zu. Beispiele für derartige opto-elektronische Sensoreinrichtungen sind in dem Fachbuch „Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 26. Auflage, Robert Bosch GmbH, Vieweg-Veriag, 2007 auf Seite 170 beschrieben (s. die Überschriften „Schmutzsensor“ und „Regensensor“). Diese Ausführungen werden hiermit durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der Anmeldung aufgenommen. Der Sensor kann in dem Fahrzeug zusätzlich auch als Regensensor dienen.
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Es ist von Vorteil, wenn die opto-elektronische Sensoreinrichtung nach der Wischbewegung oder sogar noch während der Wischbewegung eine Messung der Lichtdurchlässigkeit der (nach dem Überwischen von außen getrockneten) Windschutzscheibe durchführt. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn die Sensoreinrichtung nicht unbedingt abwartet, bis sich der Scheibenwischer wieder in seine Endstellung bewegt hat, sondern noch vor Erreichen der Endstellung und nach Überwischen über die Sensoreinrichtung misst, ob sich eingetrockneter Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe befindet.
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Falls die durch das Wischen im Wesentlichen trockene Scheibe nur eine geringe Lichtdurchlässigkeit aufweist, ist dies ein Indiz für Antrocknung. Im Fall einer geringen Lichtdurchlässigkeit kann optional automatisch (d. h. ohne Dazutun des Fahrers) Waschwasser gespritzt werden. Dadurch kann die Antrocknung mit einer Wischbewegung entfernt werden. Danach kann beispielsweise wieder die Lichtdurchlässigkeit gemessen werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht zur Senkung des Verbrauchs an Scheiben-Waschflüssigkeit eine Reduktion der Zeitdauer zwischen zwei Wischbewegungen vor. Die Reduktion der Zeitdauer zwischen zwei Wischbewegungen kann optional in Kombination mit der Reduktion der Wärmemenge erfolgen.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird automatisch erkannt, ob sich durch den Luftstrom eingetrockneter Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe befindet. Alternativ kann erkannt werden, dass eine Gefahr des Eintrocknens von Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe durch den Luftstrom gegeben ist. Dieser Verfahrensschritt und dessen vorteilhafte Ausführungsformen, insbesondere unter Verwendung eines opto-elektronischen Sensors, wurden bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung diskutiert.
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In Abhängigkeit davon wird die der Zeitdauer zwischen zwei Wischbewegungen reduziert. Falls beispielsweise entsprechender Schmutz bzw. eine Gefahr für Antrocknung erkannt wird, wird die der Zeitdauer zwischen zwei Wischbewegungen.
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Es ist denkbar, dass erst ab oder über einem bestimmten Verschmutzungsgrad die Zeitdauer reduziert wird. Ein sehr geringer Verschmutzungsgrad würde in diesem Fall keine Reduktion der Zeitdauer auslösen. Alternativ oder zusätzlich kann der Grad der Reduktion der Zeitdauer von dem Verschmutzungsgrad abhängen. So kann bei geringem Verschmutzungsgrad die Zeitdauer in geringerer Weise reduziert werden als bei hohem Verschmutzungsgrad.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung zur Senkung des Verbrauchs an Waschflüssigkeit wird ein Betätigungssignal eines Fahrer-Bedienelements (beispielsweise ein Hebel, ein Schalter oder ein Bedienfeld auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm) entgegengenommen. Statt einer automatischen Erkennung wie beim ersten und zweiten Aspekt der Erfindung erfolgt beim dritten Aspekt der Erfindung ein manuelle Erkennung des Eintrocknens oder Gefahr des Eintrocknens seitens des Fahrers, welcher dann das Fahrer-Bedienelement betätigt, so dass ein entsprechendes Betätigungssignal ausgelöst wird.
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Im Fall des Entgegennehmens des Betätigungssignals wird die Wärmemenge des Luftstroms reduziert. Die im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung gemachten Ausführungen zur Reduktion der Wärmemenge gelten hier in gleicher Weise.
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Alternativ oder zusätzlich wird im Fall des Entgegennehmens des Betätigungssignals die Zeitdauer zwischen zwei Wischerbewegungen reduziert. Die im Zusammenhang mit dem zweiten Aspekt der Erfindung gemachten Ausführungen zur Reduktion der Zeitdauer gelten hier in gleicher Weise.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird statt der Reduzierung der Wärmemenge des Luftstroms, ein Umlenken des Luftstroms vorgenommen. Wird beispielsweise ein Antrocknen oder die Gefahr des Antrocknens erkannt, wird der Luftstrom von der Scheibe etwas weggelenkt (beispielsweise über eine oder mehrere Umlenkvorrichtungen an den Defrosterdüsen).
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Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, durch den Luftstrom eingetrockneten Schmutz auf der Außenseite der Windschutzscheibe automatisch zu erkennen. Dies kann mittels einer opto-elektronischen Sensoreinrichtung erfolgen, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Bei Fall des Erkennens von eingetrocknetem Schmutz wird automatisch Waschflüssigkeit auf die Windschutzscheibe gespritzt. Danach erfolgt vorzugsweise eine Wischbewegung, so dass die Scheibe automatisch gereinigt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
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1 zeigt ein vereinfachtes Beispiel für eine elektronisch geregelte Klimaanlage mit Entfrosterdüsen 1 zur Beheizung einer Windschutzscheibe 2. Die Erfindung lässt sich aber auch bei einer Heizanlage ohne Klimafunktion verwenden.
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Über eine Frischluftzufuhr 3 wird Frischluft in die Luftführung der Klimaanlage gefördert. Bei nicht ausreichendem Fahrtwind kann ein Gebläse 4 zur Luftförderung verwendet werden. Die Frischluft durchläuft einen Verdampfer 5, welcher im Bedarfsfall der Abkühlung der Luft dient. Anschließend durchläuft die Luft einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Wärmetauscher 6, welcher zur Aufheizung der Luft verwendet wird. Der Grad der Aufheizung kann entweder durch die Einstellung der Flüssigkeitsmenge, die durch den Wärmetauscher 6 fließt, oder in einer alternativen Ausführungsform durch Einstellung der Menge an Frischluft, die den Wärmtauscher 6 durchläuft, eingestellt werden. Im ersten Fall wird ein Kühlwasserventil 7 angesteuert, im zweiten Fall wird der Aktor 7 einer Temperaturklappe (nicht dargestellt) angesteuert. Mindestens ein Temperatursensor 15 dient zur Messung einer Temperatur. Die aufgeheizte Luft wird über Defrosterdüsen 1 zur Windschutzscheibe 2 geführt.
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Zur Steuerung der Klimaanlage wird ein Steuergerät 8 verwendet, welches eine Ist-Temperatur mit einer Soll-Temperatur vergleicht und daraus Stellgrößen zur Einstellung der die Temperatur des Luftstroms beeinflussenden Komponenten der Klimaanlage ableitet.
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Bei winterlichen Außentemperaturen wird im Automatik-Programm der Klimaanalage viel heiße Luft 16 über die Defrosterdüsen 1 zur Windschutzscheibe 6 geführt. An den Stellen 9 der Scheibe 2, wo die heiße Luft 16 auf die Windschutzscheibe 2 trifft, wird besonders viel Wärme auf die Windschutzscheibe 2 aufgebracht und es kommt zu einer örtlichen Überhitzung der Windschutzscheibe 2. Durch die örtliche Überhitzung der Windschutzscheibe 2 trocknet der salzhaltige Sprühnebel vorausfahrender Fahrzeuge zwischen zwei Wischbewegungen insbesondere an diesen Stellen auf der Außenseite der Windschutzscheibe 2 schnell ein, so dass die Scheibe 2 fast undurchsichtig wird. Dieser angetrocknete Schmutz muss mit Scheibenwaschflüssigkeit der Scheibenwaschanalage (nicht dargestellt) abgewaschen werden.
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Zur Senkung des Verbrauchs wird vorgeschlagen, die Scheibe auf eine Antrockung eines Belags hin zu überprüfen.
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Zur Erkennung der angetrockneten Verschmutzung dient beispielsweise eine opto-elektronische Sensoreinrichtung 10 oder 11, welche die Lichtdurchlässigkeit der Scheibe 2 misst. Die Sensoreinrichtung misst die Lichtdurchlässigkeit der Windschutzscheibe 2 nach dem Wischen oder sogar noch während des Wischens, insbesondere unmittelbar nach dem Überstreichen des Scheibenwischers 16 über die Sensoreinrichtung 10 oder 11.
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Die opto-elektronische Sensoreinrichtung 10 kann beispielsweise auch als Regensensor verwendet werden und ist beispielsweise in der Befestigung 13 des Rückspiegels 12 an der Windschutzscheibe 2 integriert. Alternativ kann auch eine separate opto-elektronische Sensoreinrichtung 11 verwendet werden. Ein für die Lichtdurchlässigkeit charakteristisches Messsignal 14 der opto-elektronischer Sensoreinrichtung 10 oder 11 wird in dem Steuergerät 8 ausgewertet.
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Es ist auch möglich, angetrocknete Verschmutzung indirekt zu erkennen, beispielsweise wenn die Betätigungsfrequenz der Waschanlage eine bestimmte Schwelle überschreitet.
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Sobald ein merklicher Grad an angetrockneter Verschmutzung erkannt wird, löst das Steuergerät 8 eine Reduktion der Heizleistung (d. h. der Wärmemenge) der aus den Defrosterdüsen 1 tretenden Luft 16 aus, um die Überhitzung auf der Windschutzscheibe, insbesondere an den heißen Stellen 9, zu verringern.
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Dies kann durch Reduktion der Temperatur des Luftstroms 16 erfolgen, beispielsweise indem die Aufheizung durch den Wärmetauscher 6 verringert wird. Hierzu kann das Flüssigkeitsventil 7 des Wärmetauschers seitens des Steuergeräts 8 entsprechend angesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann zur Reduktion der Temperatur auch kühlere Luft beigemischt werden. Dies kann beispielsweise über eine Bypass-Verbindung (nicht dargestellt) nach dem Verdampfer 5 und vordem Heizwärmetauscher 6 erfolgen, wobei die Luftmenge durch die Bypass-Verbindung eine geringere Temperatur aufweist und durch eine Klappe oder ein Ventil eingestellt werden könnte.
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Alternativ oder zusätzlich kann zur Reduktion der Heizleistung der Luftvolumenstrom, d. h. das Luftvolumen pro Zeiteinheit, oder die Luftmenge der aus den Defrosterdüsen 1 tretenden Luft 16 verringert werden. Dies kann beispielsweise über ein Verschwenken einer Klappe 17 an der Defrosterdüse 1 erreicht werden, wobei der Aktor (nicht dargestellt) der Klappe 17 seitens des Steuergeräts 8 entsprechend angesteuert wird. Alternativ kann auch die Leistung des Gebläses 4 reduziert werden, wodurch ein geringer Luftstrom durch die Defrosterdüsen 1 tritt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein größerer Anteil des Gesamtluftstroms nach dem Wärmetauscher 6 über andere Düsen in den Fahrerraum geleitet werden, wodurch der Luftvolumenstrom durch die Defrosterdüsen 1 sinkt.
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Bei der Verwendung einer Mehrzahl von Defrosterdüsen 1 können auch eine oder mehrere Defrosterdüsen verschlossen werden, um das Luftvolumen pro Zeiteinheit zu reduzieren.
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Alternativ oder zusätzlich wäre es zur Vermeidung einer lokalen Überhitzung möglich, den Luftstrom 16 durch Umlenkvorrichtungen an den Defrosterdüsen 1 etwas von der Scheibe 2 wegzulenken.
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Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen bleibt die aufgesprühte Gischt flüssig und kann mit der nächsten Wischbewegung des Scheibenwischers 16 beseitigt werden.
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Eine gewisse Wärmemenge des Luftstroms (beispielsweise ein geringer Luftstrom) oder eine bestimmte Erwärmung der Scheibe 2 sollte aber zur Vermeidung von Beschlag oder Vereisung aufrechterhalten bleiben.
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Vorzugsweise wird das Ausgangssignal 18 eines an der Innenseite der Scheibe befindlichen Beschlagsensors 17 (beispielsweise ein kapazitiv arbeitender Sender) in dem Steuergerät 8 ausgewertet und die Wärmmenge des Luftstroms 16 wird in Abhängigkeit des Signals 18 eines derartigen Sensors 17 nach unten hin beschränkt. Sobald beispielsweise der Beschlagsensor 17 ein einsetzendes Beschlagen der Scheibe 2 erkennt, wird die Reduktion der Wärmemenge gestoppt und optional die Wärmemenge wieder leicht erhöht.
