DE102022003269A1 - Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem und das betreffende Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem umfassendes Fahrzeug - Google Patents

Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem und das betreffende Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem umfassendes Fahrzeug Download PDF

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Nengtao Zheng
Zhao He
Yide Zhai
Zhimin Gong
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Abstract

Die vorliegende betrifft ein Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem, umfassend: einen Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) zur Speicherung von Scheibenwischwasser; einen Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters (1); ein Lufttemperaturerfassungssystem zur Bestimmung der Lufttemperatur des nächsten Tages an der Position des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters (1); und eine Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist: anhand des aktuellen Gehalts an Frostschutzmittel in dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter (1) erfolgende Berechnung des Gefrierpunktes des Scheibenwischwassers in dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1); Vergleich des berechneten Gefrierpunkts mit der Lufttemperatur des nächsten Tages; sowie im Falle einer Unterschreitung des genannten Gefrierpunkts durch die Lufttemperatur des nächsten Tages erfolgende Steuerung des Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein das betreffende Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem umfassendes Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die automatische Steuerung der Temperatur des Scheibenwischwassers und verhindert das Absinken der Temperatur des Scheibenwischwassers unter den Gefrierpunkt, was die Fahrsicherheit des Fahrers weiter gewährleistet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem und ein das betreffende Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem enthaltendes Fahrzeug.
  • Scheibenwischwasser wird umfassend zur schnellen Entfernung von Schmutz und zur Bewirkung von Glanz für Scheiben und Rückspiegel von Fahrzeugen sowie für Glas, Fenster und Dekorglas in Haushalt und Büro verwendet. Für Fahrzeuge ist bedeutsam, dass im Winter die Temperaturen in gewissen Regionen auf unter 0°C sinken. Wenn das Scheibenwischwasser des Fahrzeugs in solchen Fällen keinen Frostschutz erfährt, wird das Scheibenwischwasser nach Absinken der Lufttemperatur erstarren/zu Eis gefrieren und eine Volumenausdehnung erfahren, was leicht zum Bersten des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters führen kann.
  • Wenn der Fahrer außerdem im Falle von bereits zu Eis gefrorenem Scheibenwischwasser in Unkenntnis der Lage den Scheibenwischer anschaltet, wird der Elektromotor des Fahrzeugs leicht eine Beschädigung infolge des nicht erfolgten Wasseraustritts erfahren.
  • Wenn das Scheibenwischwasser gefroren ist und der Fahrer während der Fahrt auf Wetter mit Regen und Schnee trifft, besteht keine Möglichkeit zur Reinigung der Windschutzscheibe mit Scheibenwischwasser, was das Sichtfeld des Fahrers beeinträchtigt und somit ein Risiko hinsichtlich der Fahrsicherheit bedeutet.
  • Zur Verhinderung des Erstarrens des Scheibenwischwassers geben einige Fahrer im Winter Frostschutz-Scheibenwischwasser hinzu, aber wenn das Scheibenwischwasser im Sommer nicht aufgebraucht ist, findet eine Vermischung von Scheibenwischwasser des Sommers mit Frostschutz-Scheibenwischwasser statt.
  • Der Gefrierpunkt von gegenwärtig am Markt üblicherweise vertriebenem Frostschutz-Scheibenwischwasser beträgt normalerweise ungefähr zwischen -25°C bis -40°C, wobei der Frostschutz hauptsächlich durch die Zugabe von Ethylenglycol unterschiedlicher Konzentrationen bewirkt wird. Wenn dieses Frostschutz-Scheibenwischwasser mit dem Scheibenwischwasser des Sommers vermischt wird, liegt der Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers bei einem unbekannten Wert, wobei der konkrete Gefrierpunkt mit der Konzentration des Ethylenglycols nach der Vermischung zusammenhängt. Nach dieser Vermischung kann im Winter nicht garantiert werden, dass das Scheibenwischwasser nicht gefriert.
  • Außerdem wird gelegentlich nicht ordnungsgemäßes Frostschutz-Scheibenwischwasser gekauft, was ebenfalls zum Problem der Erstarrung führt und somit eine Gefährdung oder wirtschaftlichen Schaden des Fahrers bewirkt.
  • Zur Lösung des Problems des Gefrierens des Scheibenwischwassers sind nach dem Stand der Technik Lösungen durch Zugabe von Frostschutzmittel zur Absenkung des Gefrierpunkts des Scheibenwischwassers vorgesehen. Bei diesen Lösungen besteht allerdings keine Möglichkeit einer exakten Steuerung der zu dem Scheibenwischwasser zugegebenen Menge von Frostschutzmittel, was zu den Problemen von Überdosierung oder Unterdosierung bei der Zugabe von Frostschutzmittel zum Scheibenwischwasser führen kann. Es ist offensichtlich dass eine Unterdosierung von Frostschutzmittel leicht zum Problem des Gefrierens des Scheibenwischwassers führen kann. Umgekehrt kann eine Überdosierung von Frostschutzmittel zur Vergeudung von Frostschutzmittel führen, wobei ein vorzeitiges Aufbrauchen des Frostschutzmittels stattfindet. Wenn der Fahrer keine Kenntnis von dem vorzeitigen Aufbrauchen des Frostschutzmittels hat, führt dies zur Unmöglichkeit der weiteren Absenkung des Gefrierpunkts des Scheibenwischwassers, was wiederum zum Bersten des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters führen kann.
  • Die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der beim Stand der Technik bestehenden Probleme und/oder Mängel, insbesondere in der Bereitstellung eines Scheibenwischwasser-Frostschutzsystems zur Verhinderung des Gefrierens von Scheibenwischwasser sowie eines das betreffende Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem umfassenden Fahrzeugs.
  • Hierzu erfolgt nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Scheibenwischwasser-Frostschutzsystems, umfassend:
    • einen Scheibenwischwasser-Speicherbehälter zur Speicherung von Scheibenwischwasser; einen Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters;
    • ein Lufttemperaturerfassungssystem zur Bestimmung der Lufttemperatur des nächsten Tages, beziehungsweise folgenden Tages, an der Position des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters;
    • eine Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist: Aufzeichnung des Gehalts an Frostschutzmittel, beispielsweise Ethylenglycol, in dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter und anhand des Gehalts an Frostschutzmittel erfolgende Berechnung des Gefrierpunktes des Scheibenwischwassers in dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter;
  • Vergleich des berechneten Gefrierpunkts mit der Lufttemperatur des nächsten Tages; sowie
    im Falle einer Unterschreitung des genannten Gefrierpunkts durch die Lufttemperatur des nächsten Tages erfolgende Steuerung des Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt. Weiter ist vorgesehen, dass bei der vorliegenden Erfindung durch das Lufttemperaturerfassungssystem die automatische Erfassung der Lufttemperatur des nächsten Tages an der Position des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters erfolgt, wobei die Steuerungsvorrichtung anhand des Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem genannten Gefrierpunkt und der Lufttemperatur des nächsten Tages automatisch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt steuern kann, so dass die automatische Steuerung der Temperatur des Scheibenwischwassers realisiert wird, um zu verhindern, dass die Temperatur des Scheibenwischwassers unter den Gefrierpunkt absinkt. Somit wird auch ein Bersten des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters verhindert, was die Fahrsicherheit des Fahrers weiter gewährleistet.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem außerdem einen Frostschutzmittel-Speicherbehälter zur Speicherung von Frostschutzmittel umfasst, wobei der Frostschutzmittel-Speicherbehälter unter Möglichkeit des Öffnens und Schließens mit dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter durchgängig verbunden ist. Somit kann der Fahrer bei Bedarf der Zugabe von Frostschutzmittel die durchgängige Verbindung zwischen dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter und dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter veranlassen, so dass der Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers durch die Zugabe von Frostschutzmittel zum Scheibenwischwasser abgesenkt wird, was ein Gefrieren des Scheibenwischwassers verhindert.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Frostschutzmittel-Speicherbehälter über ein Flusssteuerungsventil unter Möglichkeit des Öffnens und Schließens mit dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter durchgängig verbunden ist, wobei die Steuerungsvorrichtung außerdem dazu ausgebildet ist, im Falle der Unmöglichkeit der Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt durch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus die Steuerung des Flusssteuerungsventils zum Öffnen vorzunehmen, um eine gewisse Menge Frostschutzmittel aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter in den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter zuzuführen, so dass der genannte Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur unter der Lufttemperatur des nächsten Tages gesenkt wird. Dies gewährleistet weiter die automatische Funktion des Systems zur Verhinderung des Gefrierens des Scheibenwischwassers.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung außerdem dazu ausgebildet ist, anhand der nachstehend aufgeführten Gleichung die Berechnung der Menge des aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter in den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter zuzuführenden Frostschutzmittels vorzunehmen: Δ T = Tf* Tf = Kf × bB
    Figure DE102022003269A1_0001
    wobei Tf* der Erstarrungspunkt von Wasser, Tf der Erstarrungspunkt des Scheibenwischwassers, bB die Massen-Molkonzentration des Frostschutzmittels in dem Scheibenwischwasser und Kf die Absenkungskonstante des Erstarrungspunkts von Wasser ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind die präzise Berechnung und Steuerung der Menge des zuzuführenden Frostschutzmittels vorgesehen, so dass nicht nur das Problem des durch eine Unterdosierung von Frostschutzmittel hervorgerufenen Gefrierens des Scheibenwischwassers, sondern auch das Problem des durch eine Überdosierung des Frostschutzmittels hervorgerufenen vorzeitigen Aufbrauchens des Frostschutzmittels verhindert wird. Außerdem können auf diese Weise enorme Mengen an zuzugebendem Frostschutzmittel, beispielsweise Ethylenglycol, eingespart werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus eine außen um den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter vorgesehene Erwärmungs- und Warmhaltungsschicht umfasst.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem als Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem für Verkehrsmittel dient, wobei die betreffenden Verkehrsmittel Verbrennungsmotoren und/oder Batterien aufweisen, wobei der Mechanismus mit Erwärmungs- und Warmhaltungsschicht derart ausgebildet ist, dass die Betriebsrestwärme des Verbrennungsmotors und/oder der Batterie erhalten werden kann und/oder die elektrische Erwärmung durch die Batterie erfolgen kann.
  • Durch diese Lösung kann nicht nur die Temperatur von Verbrennungsmotor oder Batterie abgesenkt werden, sondern es ist auch eine Rückgewinnung von Betriebsrestwärme des Verbrennungsmotors und/oder der Batterie möglich, was Energie einspart. Außerdem erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Erwärmung des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters durch Anlagen des Fahrzeugs nach dem Stand der Technik, so dass keine neuen Erwärmungsvorrichtungen zusätzlich vorgesehen werden müssen, was Platz und Kosten einspart.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Lufttemperaturerfassungssystem eine Empfangsvorrichtung mit Möglichkeit des Netzwerkempfangs der Wettervorhersage und ein GPS-System zur Bestimmung der Position des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters umfasst. Hierbei kann das Lufttemperaturerfassungssystem über ein Netzwerk, beispielsweise das Fahrzeugnetzwerk, die Wettervorhersage für den nächsten Tag empfangen und unter Berücksichtigung der durch das GPS-System bestimmten geographischen Position des Fahrzeugs die Lufttemperatur des nächsten Tages an der betreffenden geographischen Position erfassen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei dem Frostschutzmittel um Ethylenglycol oder Alkohol handelt.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem außerdem eine Rohrleitung zur Verbindung des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters mit dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter umfasst, wobei das Flusssteuerungsventil an der Rohrleitung vorgesehen ist.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines das betreffende Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem umfassenden Fahrzeugs.
  • Anhand der beigefügten Figur erfolgt die detaillierte Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verdeutlichung von Zielsetzung, Vorteilen und Merkmalen der vorliegenden Erfindung, ohne allerdings eine diesbezügliche Beschränkung der vorliegenden Erfindung zu bedeuten.
    • 1 zeigt das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches beispielsweise für Fahrzeuge verwendet wird. Das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem kann umfassen: einen Scheibenwischwasser-Speicherbehälter 1 zur Speicherung von Scheibenwischwasser, beispielsweise einen Wasserbehälter; einen Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus (beispielsweise eine außen an dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter vorgesehene Erwärmungs- und Warmhaltungsschicht) zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters 1; ein Lufttemperaturerfassungssystem zur Bestimmung der Lufttemperatur des nächsten Tages an der Position des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Lufttemperaturerfassungssystem eine Empfangsvorrichtung für die Wettervorhersage über das Fahrzeugnetzwerk und ein GPS-System zur Bestimmung der Position des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters 1 oder des Fahrzeugs umfassen kann, so dass das Lufttemperaturerfassungssystem über das Fahrzeugnetzwerk die Wettervorhersage für den nächsten Tag empfangen und unter Berücksichtigung der durch das GPS-System bestimmten geographischen Position des Fahrzeugs die Lufttemperatur des nächsten Tages an der betreffenden geographischen Position erfassen kann.
  • Das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem umfasst außerdem eine Steuerungsvorrichtung, beispielsweise die Gesamtfahrzeug-Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist:
    • Aufzeichnung des Gehalts an Frostschutzmittel, beispielsweise Ethylenglycol, in dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter und anhand des aktuellen Gehalts an Frostschutzmittel in dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter 1 erfolgende Berechnung des Gefrierpunktes des Scheibenwischwassers in dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter 1;
  • Vergleich des berechneten Gefrierpunkts mit der Lufttemperatur des nächsten Tages; sowie im Falle einer Unterschreitung des genannten Gefrierpunkts durch die Lufttemperatur des nächsten Tages erfolgende Steuerung des Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt.
  • Weiter ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass durch das Lufttemperaturerfassungssystem die automatische Erfassung der Lufttemperatur des nächsten Tages an der Position des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters 1 erfolgt, wobei die Steuerungsvorrichtung anhand des genannten Gefrierpunkts und anhand der Lufttemperatur des nächsten Tages automatisch die Steuerung des Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt vornimmt. Hierbei wird der Betrieb des Systems nur gestattet, wenn die Temperatur des Scheibenwischwassers den Gefrierpunkt überschreitet, was ein Bersten des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters verhindert und die Fahrsicherheit des Fahrers weiter gewährleistet.
  • Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem außerdem umfasst: einen Frostschutzmittel-Speicherbehälter 2, auch Hilfsbehälter genannt, zur Speicherung von Frostschutzmittel. Optional kann eine Rohrleitung 3 zur Verbindung des Frostschutzmittel-Speicherbehälters mit dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter vorgesehen sein, ebenso wie ein an der Rohrleitung 3 befindliches Ventil, welches geöffnet und geschlossen werden kann, so dass der Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter unter Möglichkeit des Öffnens und Schließens mit dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter durchgängig verbunden ist.
  • Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist im Falle der Unmöglichkeit der Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers in dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter 1 auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt durch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus vorgesehen, dass der Fahrer durch Öffnen des Ventils dem Scheibenwischwasser Frostschutzmittel zur Absenkung des Gefrierpunkts des Scheibenwischwassers zuführen kann, was ein Gefrieren des Scheibenwischwassers verhindert.
    Es ist selbstverständlich vorstellbar, dass zwischen dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter 1 und dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter 2 auch eine Verbindung ohne die Rohrleitung 3, sondern eine unmittelbare Verbindung, vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann der Frostschutzmittel-Speicherbehälter 2 oberhalb oder an der Seitenwand des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters 1 vorgesehen sein, während das Ventil zwischen dem Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter 1 und dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter 2 vorgesehen sein kann. Somit kann das Ventil bei erforderlicher Zugabe von Frostschutzmittel geöffnet werden, um Frostschutzmittel, beispielsweise mittels Schwerkraft, aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter 2 unmittelbar in den Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter 1 zuzuführen.
  • Ebenso ist es vorstellbar, dass ein Temperatursensor zur Echtzeitmessung der Temperatur des Scheibenwischwassers vorgesehen wird, so dass im Falle eines bevorstehenden Absinkens der gemessenen Temperatur des Scheibenwischwassers auf den Gefrierpunkt die Steuerungsvorrichtung den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt steuert und/oder durch eine Erwärmung des Frostschutzmittels der Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers abgesenkt wird, um das Gefrieren des Scheibenwischwassers zu verhindern.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei dem Ventil um eine Flusssteuerungsventil 4 handelt, wobei der Frostschutzmittel-Speicherbehälter 2 über das Flusssteuerungsventil 4 unter Möglichkeit des Öffnens und Schließens mit dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter 1 durchgängig verbunden ist. Somit ist die Steuerungsvorrichtung außerdem dazu ausgebildet ist, im Falle der Unmöglichkeit der Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt durch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus die Steuerung des Flusssteuerungsventils 4 zum Öffnen vorzunehmen, um eine gewisse Menge Frostschutzmittel aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter 2 in den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter 1 zuzuführen, so dass der genannte Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur unter der Lufttemperatur des nächsten Tages gesenkt wird. Somit kann das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem ohne irgendeine erforderliche manuelle Betätigung durch den Fahrer die automatische Zugabe von Frostschutzmittel, beispielsweise Ethylenglycol, unter Regulierung der Konzentration vornehmen. Dies gewährleistet weiter die automatische Funktion des Systems zur Verhinderung des Gefrierens des Scheibenwischwassers.
  • Selbstverständlich kann die Steuerungsvorrichtung nach Bedarf auch den Öffnungsgrad des Flusssteuerungsventils 4 steuern, um die Geschwindigkeit der Zufuhr von Frostschutzmittel aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter in den Scheibenwaschwasser-Speicherbehälter 1 zu steuern.
    Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung außerdem dazu ausgebildet ist, anhand der nachstehend aufgeführten Gleichung die Berechnung der Menge des aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter in den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter 1 zuzuführenden Frostschutzmittels vorzunehmen: Δ T = Tf * Tf = Kf × bB
    Figure DE102022003269A1_0002
    wobei Tf* der Erstarrungspunkt von Wasser, Tf der Erstarrungspunkt des Scheibenwischwassers, bB die Massen-Molkonzentration des Frostschutzmittels B in dem Scheibenwischwasser und Kf die Absenkungskonstante des Erstarrungspunkts von Wasser, beziehungsweise die Lösungsmittelkonstante ist (dieser Zahlenwert steht nur in Beziehung zu der Beschaffenheit des Lösungsmittels), also Kf = 1,86.
  • Wenn beispielsweise Ethylenglycol als Frostschutzmittel verwendet wird und der Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers auf -20°C abgesenkt werden soll, ergibt sich durch Berechnung die folgende dem Scheibenwischwasser zuzuführende Menge an Ethylenglycol: 0 ( 20 ) = 20 = Kf × bB = 1,86 × bB
    Figure DE102022003269A1_0003
    bB = 20/1,86 = 10,75mol/kg
  • Somit kann durch die Zugabe von 10,75mol Ethylenglycol in ein Kilogramm Wasser eine Absenkung des Gefrierpunkts auf -20°C erfolgen.
  • Auf diese Weise sind bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die präzise Berechnung und Steuerung der Menge des zuzuführenden Frostschutzmittels vorgesehen, so dass nicht nur das Problem des durch eine Unterdosierung von Frostschutzmittel hervorgerufenen Gefrierens des Scheibenwischwassers, sondern auch das Problem des durch eine Überdosierung des Frostschutzmittels hervorgerufenen vorzeitigen Aufbrauchens des Frostschutzmittels verhindert werden. Wenn das Frostschutzmittel ohne Kenntnis des Fahrers bereits aufgebraucht ist, ist eine weitere Absenkung des Gefrierpunkts des Scheibenwischwassers unmöglich, was zu einem Gefrieren des Scheibenwischwassers und möglichem Bersten des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters 1 führen kann.
  • Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass der Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus, beispielsweise die Erwärmungs- und Warmhaltungsschicht, derart ausgebildet ist, dass die Betriebsrestwärme des Verbrennungsmotors und/oder der Batterie erhalten werden kann und/oder die elektrische Erwärmung durch die Batterie erfolgen kann.
  • Durch diese Lösung kann nicht nur die Temperatur von Verbrennungsmotor oder Batterie abgesenkt werden, sondern es ist auch eine Rückgewinnung von Betriebsrestwärme des Verbrennungsmotors und/oder der Batterie möglich, was Energie einspart. Außerdem erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Erwärmung des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters durch Anlagen des Fahrzeugs nach dem Stand der Technik, so dass keine neuen Erwärmungsvorrichtungen zusätzlich vorgesehen werden müssen, was Platz und Kosten einspart.
  • Zwar betreffen die genannten Beschreibungen sämtlich die Anwendung des Scheibenwischwasser-Frostschutzsystems in Fahrzeugen, aber es versteht sich, dass das betreffende Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem auch bei anderen Anlagen, beispielsweise anderen Verkehrsmitteln, beispielsweise Flugzeugen, angewendet werden kann.
  • Außerdem wurde bei der genannten beispielhaften Ausführungsform zwar beschrieben, dass lediglich im Falle der Unmöglichkeit der Erwärmung und Warmhaltung der Temperatur des Scheibenwaschwasser-Speicherbehälters 1 auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt durch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus durch Öffnen des Ventils Frostschutzmittel zum Scheibenwischwasser zugegeben wird, um den Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers abzusenken, aber es versteht sich, dass auch zunächst die Zugabe von Frostschutzmittel zum Scheibenwischwasser zur Absenkung des Gefrierpunkts des Scheibenwischwassers gewählt werden kann, um erst im Falle eines zu geringen Gehalts an Frostschutzmittel oder aufgebrauchtem Frostschutzmittel durch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus die Erwärmung und Warmhaltung der Temperatur des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem Gefrierpunkt vorzunehmen. Selbstverständlich können die Erwärmung und Warmhaltung durch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus auch gleichzeitig mit der Zugabe von Frostschutzmittel vorgenommen werden, was ebenfalls unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fällt.
  • Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, dass trotz des Vorsehens des Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus in der genannten beispielhaften Ausführungsform das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystems auch ohne einen solchen Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus vorgesehen sein kann, wobei das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem lediglich durch die Zugabe von Frostschutzmittel in das Scheibenwischwasser den Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers absenkt.
  • Außerdem ist bei der genannten beispielhaften Ausführungsform vorgesehen, dass eine Berücksichtigung der Lufttemperatur des nächsten Tages an der geographischen Position des Fahrzeugs erfolgt, aber es ist vorstellbar, dass das Lufttemperaturerfassungssystem auch die Lufttemperatur irgendeines künftigen Zeitraums, beispielsweise 72 Stunden, 48 Stunden, 24 Stunden, 12 Stunden usw. erfassen kann, wobei die Steuerungsvorrichtung anhand der Lufttemperatur des künftigen Zeitraums die Steuerung des Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung und/oder die Steuerung der Zugabe von Frostschutzmittel vornimmt.
  • Außerdem ist zu verstehen, dass es sich bei dem Frostschutzmittel der vorliegenden Erfindung um ein beliebiges geeignetes Frostschutzmittel handeln kann, ohne dass diesbezüglich eine Beschränkung auf Ethylenglycol besteht.
  • Es ist hervorzuheben, dass ohne Abweichung vom in den Patentansprüchen definierten Umfang der vorliegenden Erfindung für einen Fachmann des betreffenden technischen Gebietes offensichtliche Modifikationen und/oder Verbesserungen und/oder Kombinationen unterschiedlicher beispielhafter Ausführungsformen möglich sind.

Claims (10)

  1. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem, dadurch gekennzeichnet, dass dieses umfasst: einen Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) zur Speicherung von Scheibenwischwasser; einen Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters (1); ein Lufttemperaturerfassungssystem zur Bestimmung der Lufttemperatur des nächsten Tages an der Position des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters (1); und eine Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist: Aufzeichnung des Gehalts an Frostschutzmittel in dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) und anhand des Gehalts an Frostschutzmittel erfolgende Berechnung des Gefrierpunktes des Scheibenwischwassers in dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1); Vergleich des berechneten Gefrierpunkts mit der Lufttemperatur des nächsten Tages; sowie im Falle einer Unterschreitung des genannten Gefrierpunkts durch die Lufttemperatur des nächsten Tages erfolgende Steuerung des Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus zur Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt.
  2. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem außerdem einen Frostschutzmittel-Speicherbehälter (2) zur Speicherung von Frostschutzmittel umfasst, wobei der Frostschutzmittel-Speicherbehälter (2) unter Möglichkeit des Öffnens und Schließens mit dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) durchgängig verbunden ist.
  3. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Frostschutzmittel-Speicherbehälter (2) über ein Flusssteuerungsventil (4) unter Möglichkeit des Öffnens und Schließens mit dem Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) durchgängig verbunden ist, wobei die Steuerungsvorrichtung außerdem dazu ausgebildet ist, im Falle der Unmöglichkeit der Erwärmung und Warmhaltung des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur über dem genannten Gefrierpunkt durch den Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus die Steuerung des Flusssteuerungsventils (4) zum Öffnen vorzunehmen, um eine gewisse Menge Frostschutzmittel aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter (2) in den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) zuzuführen, so dass der genannte Gefrierpunkt des Scheibenwischwassers auf eine Temperatur unter der Lufttemperatur des nächsten Tages gesenkt wird.
  4. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung außerdem dazu ausgebildet ist, anhand der nachstehend aufgeführten Gleichung die Berechnung der Menge des aus dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter (2) in den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) zuzuführenden Frostschutzmittels vorzunehmen: Δ T = Tf * Tf = Kf × bB
    Figure DE102022003269A1_0004
    wobei Tf* der Erstarrungspunkt von Wasser, Tf der Erstarrungspunkt des Scheibenwischwassers, bB die Massen-Molkonzentration des Frostschutzmittels in dem Scheibenwischwasser und Kf die Absenkungskonstante des Erstarrungspunkts von Wasser ist.
  5. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungs- und Warmhaltungsmechanismus eine außen um den Scheibenwischwasser-Speicherbehälter (1) vorgesehene Erwärmungs- und Warmhaltungsschicht umfasst.
  6. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem als Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem für Verkehrsmittel dient, wobei die betreffenden Verkehrsmittel Verbrennungsmotoren und/oder Batterien aufweisen, wobei der Mechanismus mit Erwärmungs- und Warmhaltungsschicht derart ausgebildet ist, dass die Betriebsrestwärme des Verbrennungsmotors und/oder der Batterie erhalten werden kann und/oder die elektrische Erwärmung durch die Batterie erfolgen kann.
  7. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1-4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lufttemperaturerfassungssystem eine Empfangsvorrichtung mit Möglichkeit des Netzwerkempfangs der Wettervorhersage und ein GPS-System zur Bestimmung der Position des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters (1) umfasst.
  8. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1-4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Frostschutzmittel um Ethylenglycol handelt.
  9. Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem außerdem eine Rohrleitung (3) zur Verbindung des Scheibenwischwasser-Speicherbehälters (1) mit dem Frostschutzmittel-Speicherbehälter (2) umfasst, wobei das Flusssteuerungsventil (4) an der Rohrleitung (3) vorgesehen ist.
  10. Ein Scheibenwischwasser-Frostschutzsystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1-9 umfassendes Fahrzeug.
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