DE3935563A1

DE3935563A1 - Frostschutzeinrichtung fuer eine kraftfahrzeug-windschutzscheibe

Info

Publication number: DE3935563A1
Application number: DE3935563A
Authority: DE
Inventors: Hirohisa Takada
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1990-05-03
Also published as: US5057666A; GB8923977D0; JPH02120158A; GB2225456A; JP2717424B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Frostschutzeinrichtung für die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, wobei insbesondere Allzwecksensoren zur Erfassung von Frostbedingungen ein setzbar sind.

Es wurden bereits verschiedene Frostschutzeinrichtungen für die Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Bei einer in der Praxis verwendeten Antifrosteinrichtung wird ein Reif- oder Eisbelag auf der Windschutzscheibe durch Strom zum Schmelzen gebracht, der von der Lichtma schine des Fahrzeugs geliefert wird. Dabei ist ein dünner metallischer Widerstandsfilm in die Windschutzscheibe lami niert und wird durch Betätigen eines Schalters nach dem Anlassen des Fahrzeugmotors aktiviert.

Die vorgenannte Einrichtung ist eine Enteisungseinrichtung. Da die Windschutzscheibe über 0°C erwärmt werden muß, muß im Fahrzeug eine Stromversorgung (eine Lichtmaschine und ein Regler) vorgesehen sein, die eine hohe Spannung und eine hohe Leistung (z. B. 50-60 V und mehr als 1500 W) liefern kann, so daß die Spezifikationen der Energieversor gungsanlage geändert werden müssen. Ein Beispiel einer sol chen Einrichtung ist in der JP-OS 58-1 74 046 beschrieben.

Wegen der oben angegebenen Nachteile wurde in der JP-OS 1-1 14 559 bereits eine Antifrosteinrichtung vorgeschlagen, die die Reif- bzw. Eisbildung verhindert. Diese Einrichtung ist keine Enteisungseinrichtung. Wenn dabei die Temperatur und die Feuchte der die Windschutzscheibe umgebenden Atmo sphäre Werte annehmen, die zur Frostbildung führen können, wird durch eine Regeleinheit ein in die Windschutzscheibe eingebautes Heizelement aktiviert, wodurch die Bildung von Reif bzw. Eis auf der Windschutzscheibe verhindert wird.

Die vorstehend angegebene Einrichtung umfaßt einen Tempe ratur- und einen Feuchtesensor. Dabei handelt es sich um spezielle Sensoren. Der Feuchtesensor ist z. B. ein spe zieller Sensor zur Erfassung der Feuchte auf der Wind schutzscheibe und muß an dieser montiert sein. Ausgangs signale dieser Sensoren werden der Regeleinheit zugeführt. Wenn die Temperatur- und Feuchtebedingungen auf die Gefahr einer Frostbildung auf der Windschutzscheibe hinweisen, wird die Regeleinheit wirksam und aktiviert das in die Windschutzscheibe eingebaute Heizelement.

Wie oben erwähnt, benötigt die bekannte Einrichtung spe zielle Sensoren. Damit diese Sensoren die Witterungsbedin gungen richtig erfassen können, sind die Einbaumöglichkei ten für diese Sensoren sehr beschränkt. Wegen der Konstruk tion von Kraftfahrzeugen können ideale Stellen nicht ohne weiteres gewählt werden, so daß Bedingungen, die zur Reif bildung führen, manchmal nicht richtig erfaßbar sind. Mit anderen Worten stellt die Einschränkung hinsichtlich der möglichen Einbaustellen ein Hindernis für die richtige Erfassung von Witterungsbedingungen dar.

Ferner muß entweder zusätzlich zu der Batterie für die Brennkraftmaschine eine weitere Batterie ausschließlich zur Speisung des Heizelements in der Windschutzscheibe einge baut werden, oder es muß eine sehr große Batterie eingebaut werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Frost schutzeinrichtung, bei der eine relativ große Wahlfreiheit hinsichtlich der Einbaustellen jedes Sensors gegeben ist und Reifbildungsbedingungen korrekt erfaßt werden, so daß die Bildung einer Reif- bzw. Eisschicht auf der Wind schutzscheibe sicher verhindert wird.

Gemäß der Erfindung ist eine Frostschutzeinrichtung für die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, mit einem in die Windschutzscheibe eingebauten Heizelement, mit einer Stromversorgung zur Speisung des Heizelements, und mit einer Regeleinheit, die dem Heizelement Strom zu führt und dieses aktiviert, wenn Bedingungen zur Reif- bzw. Eisbildung auf der Windschutzscheibe erfüllt sind, wobei die Einrichtung aufweist: einen Lufttemperatursensor, der ein Lufttemperatursignal liefert; einen Feuchtesensor, der ein die relative Feuchte bezeichnendes Signal liefert; einen Windschutzscheiben-Temperatursensor, der ein Wind schutzscheiben-Temperatursignal liefert; einen Rechner, der aufgrund des Lufttemperatursignals und des Feuchtesignals eine Sattdampftemperatur berechnet und ein Sattdampftempe ratursignal erzeugt; und Betriebsmittel, die aufgrund des Sattdampftemperatursignals und des Windschutzscheiben-Tem peratursignals die Stromzufuhr zu den Heizmitteln entspre chend der Feststellung von Reifbildungsbedingungen auf der Windschutzscheibe aktivieren.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frostschutzeinrichtung für ein Kraftfahr zeug gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der Regelein heit; und

Fig. 3 ein Diagramm, das den Betrieb der Frostschutz einrichtung zeigt.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Windschutzscheibe 11 eines Kraft fahrzeugs aus Verbundglas und enthält ein Heizelement 12 in Form einer durch Aufdampfen im Vakuum hergestellten Dünn schicht. Der Strom zur Aktivierung des Heizelements 12 wird von einer Stromversorgung bzw. Batterie 13 über einen Be triebsschalter 14 und eine Regeleinheit 20 geliefert, um die Bildung einer Reif- bzw. Eisschicht auf der Windschutz scheibe 11 zu verhindern.

Ausgangssignale eines Lufttemperatursensors 21, eines Sen sors 22 für die relative Feuchte (kurz: Feuchtesensor) und eines Windschutzscheiben-Temperatursensors 23 werden der Regeleinheit 20 zugeführt.

Die Einzelheiten der Regeleinheit 20 sind in Fig. 2 ge zeigt. Der Lufttemperatursensor 21 und der Feuchtesensor 22 liefern ihre jeweiligen Ausgangssignale an ein Sattdampf temperatur-Rechenglied X der Regeleinheit 20 mit einer Map Ma. Die Map Ma repräsentiert die Dampfdichte/Temperatur- Beziehung. Aufgrund der so eingegebenen Lufttemperatur und relativen Feuchte liefert die Map Ma eine Dampfdichte (absolute Feuchte) und eine Sattdampftemperatur T ₁. Ein die Sattdampftemperatur T ₁ bezeichnendes Signal wird einem in der Regeleinheit 20 befindlichen Operationsglied Y zuge führt.

Ferner wird dem Operationsglied Y ein Ausgangssignal zuge führt, das die vom Windschutzscheiben-Temperatursensor 23 gemessene Windschutzscheibentemperatur T bezeichnet. Je nachdem, ob die Bedingung T ₁ < 0°C oder T ₁ 0°C gilt, wer den die nachstehend beschriebenen verschiedenen Operationen durchgeführt.

Der Ausgang des Operationsglieds Y ist mit der Basis eines Transistors T r ₁ verbunden, der von einem Ausgangssignal des Operationsglieds Y ein- bzw. ausgeschaltet wird. Der Kol lektor des Transistors T r ₁ ist über einen Elektromagneten L ₁ und den Schalter 14 mit der positiven Klemme der Batte rie 13 verbunden, wogegen der Emitter des Transistors T r ₁ mit der negativen Klemme der Batterie 13 verbunden ist. Wenn der Elektromagnet L ₁ erregt bzw. entregt ist, wird ein Relaisschalter S ₁ ein- bzw. ausgeschaltet, um die Stromzu fuhr zu dem Heizelement 12 in der Windschutzscheibe 11 zu zulassen bzw. zu unterbrechen.

Wenn die Sattdampftemperatur T ₁ über 0°C liegt, liefert das Operationsglied Y ein Signal zum Einschalten des Tran sistors T r ₁, wenn T _g = 0°C, während das Operationsglied Y das Signal zum Einschalten des Transistors T r ₁ ausgibt, wenn Tg = 1°C oder höher. Wenn andererseits die Sattdampf temperatur T ₁ gleich oder kleiner als 0°C ist, liefert das Operationsglied Y das Signal zum Einschalten des Transi stors Tr ₁, wenn Tg = T ₁°C, während das Operationsglied Y das Signal zum Ausschalten des Transistors T r ₁ liefert, wenn Tg = (T ₁+1°C) oder höher.

Wenn der Transistor T r ₁ eingeschaltet ist, wird der Elek tromagnet L ₁ erregt, so daß der Relaisschalter S ₁ geschlos sen wird, wodurch das Heizelement 12 in der Windschutz scheibe 11 mit Strom versorgt und aktiviert wird.

Die vom Sensor 23 erfaßte Windschutzscheibentemperatur T _g wird vom Sattdampftemperatur-Rechenglied X zugeführt, wenn die Windschutzscheibentemperatur auf oder unter 1°C sinkt, und durch die Zuführung des Signals vom Sensor 23 zum Re chenglied X kann dieses die Signale vom Lufttemperatursen sor 21 und vom Feuchtesensor 22 empfangen.

Nachstehend wird der Betrieb des bevorzugten Ausführungs beispiels der Erfindung erläutert.

Wenn die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 über 0°C liegt, besteht keine Gefahr der Bildung eines Reif- bzw. Eisbelags auf der Windschutzscheibe 11, so daß die Regel einheit 20 unwirksam ist.

Wenn die Lufttemperatur sinkt und die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 auf 1°C sinkt, beginnt das Sattdampf temperatur-Rechenglied X mit der Zuführung der Signale vom Lufttemperatursensor 21 und vom Feuchtesensor 22. Das Re chenglied X wird dann wirksam und liefert eine Sattdampf temperatur T ₁ auf der Basis der Map Ma und übermittelt die Temperatur T ₁ an das Operationsglied Y. Gleichzeitig wird die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 in das Opera tionsglied Y eingeführt.

Das Operationsglied Y führt dann die folgende Operation aus. Wenn die Sattdampftemperatur T ₁ höher als 0°C (Ge frierpunkt von Wasser) ist, besteht die Gefahr einer Eis bildung auf der Windschutzscheibe 11 nur, wenn die Tempe ratur Tg der Windschutzscheibe 11 auf oder unter 0°C sinkt. Solange also die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 über 0°C liegt, schaltet das Operationsglied Y den Transistor T r ₁ nicht ein, so daß das Heizelement 12 nicht aktiviert wird. Wenn die Temperatur Tg der Windschutzschei be 11 auf oder unter 0°C sinkt, schaltet das Operations glied Y den Transistor T r ₁ ein, so daß das Heizelement 12 aktiviert wird, um eine Eisbildung zu verhindern. Wenn die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 auf 1°C ansteigt, verschwindet die Gefahr der Eisbildung, so daß das Opera tionsglied Y den Transistor T r ₁ abschaltet, wodurch das Heizelement 12 unwirksam gemacht wird.

Wenn die Sattdampftemperatur T ₁ gleich oder niedriger als 0°C ist, erfolgt eine Eisbildung nur, wenn die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 gleich oder niedriger als die Sattdampftemperatur T ₁ ist. Wenn daher festgestellt wird, daß die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 bei oder unter T ₁ liegt, schaltet das Operationsglied Y den Transi stor T r ₁ ein, so daß das Heizelement 12 aktiviert wird, um eine Eisbildung zu verhindern. Wenn die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 auf T ₁+1°C ansteigt, verschwindet die Eisbildungsgefahr, so daß das Operationsglied Y den Tran sistor T r ₁ abschaltet, um das Heizelement 12 unwirksam zu machen.

Das Diagramm von Fig. 3 zeigt die Funktionsweise der Ein richtung nach der Erfindung. Es ist ersichtlich, daß die Windschutzscheibentemperatur Tg innerhalb eines Bereichs von 1°C mit dem Ein-Aus-Betrieb des Transistors T r ₁ schwankt und daß kurz nach Sonnenaufgang die Temperatur Tg der Windschutzscheibe 11 steil ansteigt. Ferner ist er sichtlich, daß die Sattdampftemperatur T ₁ bei Bodenfrost allmählich sinkt.

Die vorliegende Erfindung bietet folgende Vorteile:

a) Da der Feuchtesensor nur die relative Feuchte der Außenluft erfassen soll, braucht die Feuchte auf der Ober fläche der Windschutzscheibe nicht ständig erfaßt zu wer den. Die Einbaustelle für den Feuchtefühler kann willkür lich gewählt werden, solange der Feuchtefühler mit der Umgebungsluft in Kontakt steht. Die Wahlfreiheit für die Montage des Feuchtesensors wird dadurch verbessert.
b) Eine Eisbildung wird bereits im voraus verhindert, so daß keine Abtauzeit erforderlich ist.
c) Die Spezifikationen der Stromversorgungsanlage des Kraftfahrzeugs müssen nicht geändert werden.

Claims

1. Frostschutzeinrichtung für die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, mit einem in die Windschutzscheibe (11) eingebauten Heizelement (12), mit einer Stromversorgung (13), die das Heizelement (12) speist, und mit einer Regel einheit (20), die die Energiezufuhr zum Heizelement zu dessen Aktivierung veranlaßt, wenn Bedingungen zur Reif- bzw. Eisbildung auf der Windschutzscheibe erfüllt sind, gekennzeichnet durch
einen Lufttemperatursensor (21), der ein Lufttemperatur signal erzeugt;
einen Feuchtesensor (22), der ein die relative Feuchte bezeichnendes Signal erzeugt;
und einen Windschutzscheiben-Temperatursensor (23), der die Temperatur (Tg) der Windschutzscheibe mißt und ein Windschutzscheiben-Temperatursignal erzeugt;
wobei die Regeleinheit (20) umfaßt:
ein Rechenglied (X), das aufgrund des Lufttemperatursi gnals und des die relative Feuchte bezeichnenden Signals eine Sattdampftemperatur (T ₁) berechnet und ein Sattdampf temperatursignal liefert; und
ein Operationsglied (Y), das aufgrund des Sattdampftem peratursignals und des Windschutzscheiben-Temperatursignals die Stromzufuhr zu dem Heizelement (12) nach Maßgabe der Feststellung von zur Eisbildung auf der Windschutzscheibe (11) führenden Bedingungen bewirkt.

2. Frostschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Operationsglied (Y) die Stromzufuhr zu dem Heiz element (12) veranlaßt, wenn die Windschutzscheibentempe ratur (Tg) auf 0°C sinkt und gleichzeitig die Sattdampf temperatur (T ₁) über 0°C liegt, und wenn die Windschutz scheibentemperatur (Tg) auf oder unter eine Temperatur sinkt, die gleich der Sattdampftemperatur (T ₁) ist, und gleichzeitig die Sattdampftemperatur (T ₁) gleich oder nied riger als 0°C ist.

3. Frostschutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Operationsglied (Y) die Stromzufuhr abschaltet, wenn die Windschutzscheibentemperatur (Tg) auf oder über 1°C ansteigt und gleichzeitig die Sattdampftemperatur (T ₁) über 0°C liegt, und wenn die Windschutzscheibentemperatur (Tg) auf oder über eine Temperatur ansteigt, die um mehr als 1°C höher als die Sattdampftemperatur (T ₁) ist, und gleichzeitig die Sattdampftemperatur (T ₁) gleich oder nied riger als 0°C ist.

4. Frostschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenglied (X) das Windschutzscheiben-Temperatur signal liefert und mit dem Empfang des Lufttemperatursi gnals und des die relative Feuchte bezeichnenden Signals beginnt, wenn die Windschutzscheibentemperatur (Tg) auf 1°C oder niedriger gesunken ist.