WO2007059926A1 - Scheibenwischwassersystem - Google Patents

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WO2007059926A1
WO2007059926A1 PCT/EP2006/011176 EP2006011176W WO2007059926A1 WO 2007059926 A1 WO2007059926 A1 WO 2007059926A1 EP 2006011176 W EP2006011176 W EP 2006011176W WO 2007059926 A1 WO2007059926 A1 WO 2007059926A1
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WO
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water
antifreeze
windscreen wiper
water system
container
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PCT/EP2006/011176
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhold Wein
Friedhelm Bednarz
Original Assignee
Frötek-Vermögensverwaltung Gmbh
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Priority to JP2008541630A priority patent/JP2009516616A/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/46—Cleaning windscreens, windows or optical devices using liquid; Windscreen washers
    • B60S1/48—Liquid supply therefor
    • B60S1/50—Arrangement of reservoir
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2514—Self-proportioning flow systems

Definitions

  • the invention relates to a windshield wiper water system for vehicles of all kinds.
  • Conventional windscreen wiper water systems used in motor vehicles today usually only consist of a container with a spray pump.
  • the container must be manually filled with water and antifreeze / cleaning fluid.
  • the spray pump transports the mixture to the disc to be cleaned.
  • the maximum concentration of the antifreeze mixture is filled in the original equipment of the vehicle in the wiping washing container regardless of country and season. Also the refilling by the
  • the mop water contains a high concentration of antifreeze; when the mixture is sprayed onto the glass, the ethyl alcohol evaporates and penetrates into the vehicle through the ventilation system. the refill intervals are often too short depending on the weather.
  • DE 37 34 130 A1 discloses a possible technical realization. With the help of a density meter, a correct mixing ratio of frost protection and water is generated as a function of the outside temperature. The electromechanical realization of the frost protection measurement in the collecting tank corresponds to the technical possibilities at the end of the 1980s. The technical flawless function is undisputed. An economic implementation with the density measurement is hardly possible. In practice, no such technical solution has been able to prevail so far.
  • the object of the invention is to improve conventional wiper water collection devices or windscreen wiper water systems in vehicles or other window cleaning systems.
  • the wiper-washing system consists of a wiping water collection device for vehicles of all kinds, with filtering and cleaning of the recovered water, production of a dependent of the outside temperature mop water antifreeze mixture for cleaning vehicle windows.
  • the invention is based in particular on a multi-stage filter with wax absorber and desalinator and an electrical sensor for antifreeze concentration measurement. This ensures that a functional and economically justifiable technical solution can be realized under all climatic conditions.
  • the inventively provided at least semi-automatic refilling of the wiper-washing tank prolongs the intervals between any additionally required manual refills. Ideally, manual refilling is completely unnecessary.
  • a valve can close the supply line.
  • the water When closing the valve, the water can flow into the environment.
  • This water is initially filtered in the drip pan roughly one-stage or multi-stage.
  • the rough filtering is done with sieves descending hole sizes.
  • This water is finely filtered via another filter or a filter element and chemically cleaned. Sediments are separated.
  • the fine filtering is done with filter elements descending hole sizes, with sediment dreams are provided between the filter screens
  • This water is removed via a mixed-bed demineralizer in one or more stages minerals and salts.
  • the mixed-bed demineralizer is an ion exchanger, also known as cation and anion exchanger.
  • This water is removed via a wax absorber in one or more stages of liquid wax.
  • the wax absorber consists of fine filter paper, chromatography paper and / or fleece.
  • the purified water enters a wiper-wash tank.
  • the water from the mop washer can be mixed with antifreeze and surfactants from a separate antifreeze container.
  • the two containers are connected. Depending on the level of the antifreeze container and the wiper-wash tank, this water is mixed with antifreeze and surfactants in the correct dosage depending on the temperature.
  • An electronic control system detects the mixing ratio in the water tank between water and antifreeze and thus the freezing point of the mixture via an antifreeze sensor.
  • Control electronics detect the outside temperature via the outside temperature signal through the CAN bus interface.
  • An electronic control unit controls the water supply valve and switches on the mixing pump as required to ensure a correct and, under all operating conditions, a frost-resistant water / alcohol ratio in the wiper system, depending on the outside temperature and the level of the antifreeze container detected by a sensor. Make washing container.
  • the measurement of the antifreeze content of the wiping water of the container by the antifreeze sensor is carried out via the conductance and the density of the alcohol-water mixture.
  • the dielectric and the resistance in the sensor are changed. This change is converted by means of a connected RC oscillator into a variable frequency (output Q), which is measured by a control unit (microprocessor).
  • the control unit stores the characteristic curve of the linearization sensor so that the concentration of the antifreeze and the associated frost resistance of the mop wash mixture in the tank are calculated.
  • the outside temperature is compared via the CAN bus signal of the vehicle from the control unit with the freezing point temperature of the liquid of the wiper-wash tank.
  • the antifreeze sensor is constructed as shown in Figure 2 and consists of a capacitive variable part and a variable resistance part.
  • a fiberglass-like fabric is used as a dielectric.
  • control unit activates the mixing pump, which feeds further antifreeze from the antifreeze tank to the wiper / washer tank.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a windscreen wiper water system for a motor vehicle with a multi-stage filtration of the collected water and with an antifreeze sensor
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of an antifreeze sensor used in the windscreen wiper water system according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a circuit used to evaluate a frost protection sensor according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a filter unit used in the windscreen wiper water system according to FIG. 1 for filtering the collected water.
  • the antifreeze sensor 8 shown in more detail in FIG. 2 is composed of at least the following parts: From two metallic pole plates 20, a dielectric 21, resistive layers 22, an electrical connection 23, an insulating layer 24, a connection 25 to the capacitor pole, a middle connection 26 between capacitor and resistive layer 22 and from a connection 27 to the resistive layer 22. With 28 is a plan view referred to the perforated pole plates 20.
  • the measuring circuit / RC oscillator shown in FIG. 3 has the following parts:
  • the filter unit according to FIG. 4 is a compact arrangement designed as a filter / water conditioner. It comprises the following parts:
  • a water inlet 40 for contaminated water filter elements 41 in three stages, Sedimentsammlung 42, a wax filter 43, a desalter 44 and a water outlet 45 for purified water.
  • the system according to the invention has at least two containers.
  • One of them stores a commercial antifreeze, which may be partially mixed with detergent.
  • the other stores a mixed depending on the outside temperature wash water for window cleaning.
  • Water that falls onto the car is collected, filtered in several stages and cleaned or prepared for further use in the vehicle wash system.
  • the frequency of manual filling of the wiper water is thereby greatly reduced.
  • the water is collected in the drip pan 1, roughly filtered and passes through one or more purification stages 4 before it enters the mop wash tank 5 of the vehicle.
  • a valve 3 controls the flow of water to be purified as a function of the level in the wiper wash tank 5 of the vehicle.
  • a linear level sensor 8 detects the liquid level in the wiper-washing container 5. When the desired level in the wiping washing container 5 is reached, the inlet valve 3 closes and the further collected water is discharged to the outside.
  • the inlet valve 3 also closes when at minus temperatures another linear level sensor detects 9 that no antifreeze in the antifreeze is more available. This prevents dilution of the existing antifreeze-water mixture in the container 5 and prevents the freezing of the cleaning water.
  • Refilled drinking water contains salts and minerals.
  • road salt from the vehicle window reaches the wash water via the wiper water collection device 1 during the winter season. This salt would be applied to the vehicle window again during the cleaning process, where it would lead to streaking during the windshield washing process and thus put the usability or customer acceptance in question.
  • this use restriction is remedied in particular by chemically purifying the water by means of a single-stage or multistage mixed bed demineralization.
  • the functional and cleanability of the mixed-bed Vollentsalzers 4 decreases after a certain time or a certain mineral throughput. Water from car washes is added in the last wash with liquid wax. This wax is removed from vehicle windows during washing plant operation by hand with flow cloths. If waxy water reaches the wiping washing container 5, this can lead to streaks on the vehicle window during the windscreen cleaning process, because wax is repeatedly conveyed by spraying cleaning liquid.
  • the water is purified by a wax absorber 4 one or more stages.
  • the wax absorption is achieved by fine filter paper and / or pressed fleece, which is arranged in several layers. Wax forms in emulsion micelles of different sizes. These amphiphilic molecules are too large to penetrate the filter paper or pressed fleece.
  • the multi-stage filter / Entwachser 4 is realized as a replaceable cartridge, so that a change without great effort in a short time can be performed.
  • the wiper-washing container 5 is supplied from one or two separately arranged containers 6 with antifreeze and cleaning agent.
  • the electronic control unit 12 receives information about the current outside temperature 14 via the CAN bus interface 13 of the vehicle. Taking into account this outside temperature, the antifreeze concentration with a sensor 8 is measured for the temperature-appropriate admixture of the antifreeze in the wiping water of the wiping washing container 5. The signal of the sensor 8 is detected by the control unit 12. This controls according to predetermined parameters, the mixing pump 1 1 of frost protection preven- container 6, the antifreeze pumped into the mop-washing container 5. Thus, only as much antifreeze is supplied, as it requires the outside temperature (signal from the CAN bus 14). There is an economical use of this resource. This also serves to protect the environment, as less antifreeze is distributed in the area.
  • the pump 7 delivers the wiper water to the spray nozzles.
  • the antifreeze sensor 8 will be described in more detail below with reference to Figures 2 and 3.
  • the antifreeze sensor consists essentially of two insulated pole plates 20 and a dielectric 21, which preferably consists of an absorbent material, such as glass fiber fabric, with a low resistance.
  • the dielectric 21 is applied between the two pole plates 20.
  • a wire 25 is connected, which is connected to the feedback output (R) of the RC oscillator 29.
  • the lower pole plate is connected via a wire 26 to the C input (C) of the RC oscillator 29 and has a further connection 23 to the left resistive layer 22, which is located on the sensor, in particular on an underside of the lower pole plate 20.
  • another wire 27 is connected to the R input of the RC oscillator 29.
  • Mode of operation The two pole plates 20 together with the dielectric 21 form an electrical capacitor.
  • the dielectic 21 changes its ⁇ r value, which is the factor of the multiple of air, by which the capacity is higher than in air between the pole plates 20, if the pure or purified water is an antifreeze (eg Etyhl alcohol). is supplied.
  • the conductance which is different for pure water or pure alcohol, is detected via the resistance layer 22 on the sensor. The resistance change and the capacitance change, depending on the mixing ratio, from the connected RC oscillator 29 in a tapped off at the Q output
  • Converted output signal with a variable frequency which is measured by the controller 12 (eg, a microprocessor unit).
  • the controller 12 eg, a microprocessor unit
  • To linearize the characteristic of the sensor 8 is stored in the control unit 12, so that the concentration of antifreeze and the associated frost resistance of the mop wash mixture are detected.
  • the outside temperature 14 is compared by the controller 12 with the freezing point temperature. If the outside temperature drops, the control unit supplies additional antifreeze by activating the mixing pump 11.
  • the filter unit designed as a filter and water treatment cartridge will be explained in more detail below with reference to FIG. 4 and partly also to FIG.
  • the filter and water treatment cartridge is fed from the pipeline 2 water with impurities.
  • the collected water is purified in two, three or more stages.
  • the sediment space 42 absorbs the impurities.
  • the filter housing consists of an oil- and acid-resistant housing made of metal or plastic.
  • the water flows through a wax absorber 43, in which the wax, which in the last wash z. B. in car washes, is filtered out through a fine filter paper (eg., Chromatographiepapier) and / or pressed fleece.
  • a fine filter paper eg., Chromatographiepapier
  • a mixed-bed volatizer 44 also known as a cation and anion exchanger, which makes it possible to neutralize both positively charged minerals and negatively charged acid residues.
  • the water leaving the filter may be referred to as completely purified, demineralized and dewaxed water.
  • This water flows into the mixing container 5 for reuse as a medium for cleaning the window.

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Abstract

Das für Fahrzeuge aller Art bestimmte Scheibenwischwassersystem umfasst eine Wasserauffangvorrichtung (1) zum Sammeln von auf das Fahrzeug fallendem Regen- oder Waschanlagenwasser als aufgefangenes Wasser, Mittel (4) zur Filterung und Reinigung von aufgefangenem Wasser, einen Wisch-Waschbehälter (5), eine Zulaufleitung (2) zur Zuführung des aufgefangenen Wassers zum Wisch-Waschbehälter (5) und Mittel zur Herstellung (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) eines von der Außentemperatur abhängigen Wischwaschwasser-Frostschutzgemisches zur Reinigung von Fahrzeugscheiben.

Description

Scheibenwischwassersystem
Die Erfindung betrifft ein Scheibenwischwassersystem für Fahrzeuge aller Art.
Heutzutage in Kraftfahrzeugen verwendete herkömmliche Scheibenwisch- wassersysteme bestehen meist nur aus einem Behälter mit Spritzpumpe. Der Behälter muss manuell mit Wasser und Frostschutz/Reinigungsflüssigkeit befüllt werden. Die Spritzpumpe befördert das Gemisch auf die zu rei- nigende Scheibe.
Die Nachteile des aktuell in der Automobilindustrie verwendeten Systems sind:
- Einfrieren des Wischwaschgemisches bei zu geringer Frostschutzdosierung und Unterschreitung des Gefrierpunkts der Lösung.
in den Wisch- Waschbehälter wird in der Erstausrüstung des Fahrzeugs Länder- und Jahreszeitenunabhängig die maximale Konzentration des Frostschutzgemisches gefüllt. Auch die Nachbefullung durch die
Werkstätten erfolgt mit hochkonzentriertem Wasser-Frostschutz- Reinigungszusatz-Gemisch. Von Frühjahr bis Herbst ist diese Praxis als höchst unökonomisch als auch unökologisch zu bezeichnen.
- starke Geruchsbelästigung und gesundheitliche Beeinträchtigung durch Einatmen von Alkohol dämpfen. Das Wischwasser enthält eine hohe Frostschutzkonzentration, bei Aufspritzen des Gemisches auf die Scheibe verdunstet der Ethylalkohol und dringt durch die Lüftung ins Fahrzeuginnere. die Nachfüllintervalle sind abhängig von der Witterung häufig zu kurz.
Wie aus der DE 199 12 294 Al bekannt, kann der Nachteil der kurzen Nachfullintervalle des Wischwassers im Behälter dadurch reduziert werden, dass das auf das Fahrzeug auftreffende Wasser teilweise aufgefangen und dem Wischwaschbehälter zugeführt wird.
Mit dem von der Windschutzscheibe zurückgeführten Wasser werden im Winter Mineralien (Streusalz) in den Sammelbehälter gespült, die beim Reinigungseinsatz auf der Windschutzscheibe Schlieren und Flecken erzeugen und den Reinigungsvorgang stark beeinträchtigen bzw. unmöglich machen. Eine Abhilfe hierfür ist der DE 199 22 535 Al zu entnehmen. Das in den Sammelbehälter einfließende Wasser wird einstufig durch Einsatz eines Ionentauschers gereinigt.
Die gängige Praxis bei Autowaschanlagen sieht vor, im letzten Waschgang Flüssigwachs auf das Fahrzeug aufzubringen. Dieses Flüssigwachs würde beim Rückführen des Wassers in den Wischwassersammelbehälter mit aufgefangen. Bei Einsatz des Wassers als Reinigungsflüssigkeit auf der Fahrzeugscheibe führt das Wachs im Wasser zu Schlieren, was den Reinigungsvorgang erschwert bzw. unmöglich macht.
Um ein Einfrieren des Wischwaschfrostschutzgemisches zu vermeiden, gibt die DE 37 34 130 Al eine mögliche technische Realisierung bekannt. Mit Hilfe eines Dichtemessgeräts wird ein korrektes Mischungsverhältnis aus Frostschutz und Wasser in Abhängigkeit von der Außentemperatur erzeugt. Die elektromechanische Realisierung der Frostschutzmessung im Sammelbehälter entspricht den technischen Möglichkeiten zum Ende der 1980er Jahre. Die technische einwandfreie Funktion ist unbestritten. Eine wirtschaftliche Umsetzung mit der Dichtemessung ist aber kaum möglich. In der Praxis hat sich bisher keine solche technische Lösung durchsetzen können.
Eine Wiederverwendung von Regenwasser zur Reinigung von Fahrzeugscheiben ist also bereits bekannt. Eine serienmäßige Umsetzung dieser Idee ist bis zum heutigen Tage in der Fahrzeugindustrie aus zwei Gründen nicht erfolgt. Es gibt derzeit kein Gesamtsystem, welches zum einen ganzjährig in den wichtigsten Absatzmärkten Europa/USA/Japan zufrieden stellend funktioniert und zum anderen in einem sinnvollen Kosten-Nutzen- Verhältnis herstellbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, herkömmliche Wischwasser- Sammeleinrichtungen oder Scheibenwischwassersysteme in Fahrzeugen oder andere Scheibenreinigungssysteme zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Scheibenwischwassersystem entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Aus- gestaltungen des erfϊndungsgemäßen Scheibenwischwassersystems ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Wisch- Waschsystem besteht aus einer Wischwas- sersammeleinrichtung für Fahrzeuge aller Art, mit Filterung und Reinigung des wieder gewonnenen Wassers, Herstellung eines von der Außentemperatur abhängigen Wischwaschwasser-Frostschutzgemisches zur Reinigung von Fahrzeugscheiben. Die Erfindung beruht insbesondere auf einem mehrstufigen Filter mit Wachsabsorber und Entsalzer und einem elektrischen Sensor zur Frost- schutzkonzentrationsmessung. Damit wird sichergestellt, dass unter allen klimatischen Bedingungen eine funktionsfähige und wirtschaftlich vertret- bare technische Lösung realisiert werden kann.
Die erfindungsgemäß vorgesehene zumindest teilautomatische Wiederbe- füllung des Wisch- Waschbehälters verlängert die Intervalle zwischen gegebenenfalls zusätzlich erforderlichen manuellen Nachbefüllungen. Im Idealfall erübrigt sich eine manuelle Nachbefüllung komplett.
Im Folgenden sind jeweils alternative oder besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Scheibenwischwassersystems angegeben.
Es handelt sich um eine Wischwassersammeleinrichtung für Fahrzeuge aller Art, Filterung und Reinigung des wieder gewonnenen Wassers, Herstellung eines von der Außentemperatur abhängigen Wischwaschwasser- Frostschutzgemisches zur Reinigung von Fahrzeugscheiben, wobei das Regen- oder Waschanlagenwasser, das auf das Fahrzeug fällt und über eine Wasserauffangvorrichtung gesammelt und einem Wisch- Waschbehälter über eine Zulaufleitung zugeführt wird, unabhängig davon, ob das Fahrzeug steht oder fährt.
Ein Ventil kann die Zulaufleitung verschließen.
Bei Verschluss des Ventils kann das Wasser in die Umgebung abfließen.
Dieses Wasser wird in der Auffangwanne zunächst grob einstufig oder mehrstufig gefiltert. Die grobe Filterung erfolgt mit Sieben absteigender Lochgrößen.
Dieses Wasser wird über einen weiteren Filter bzw. ein Filterelement fein gefiltert und chemisch gereinigt. Sedimente werden abgeschieden.
Die feine Filterung erfolgt mit Filterelementen absteigender Lochgrößen, wobei zwischen den Filtersieben Sedimenträume vorgesehen sind
Diesem Wasser werden über einen Mischbett- Vollentsalzer in einer oder in mehreren Stufen Mineralien und Salze entzogen.
Der Mischbett- Vollentsalzer ist ein Ionenaustauscher, auch als Kationen- und Anionen-Tauscher bekannt.
Diesem Wasser wird über einen Wachsabsorber in einer oder mehreren Stufen Flüssigwachs entzogen.
Der Wachsabsorber besteht aus feinem Filterpapier, Chromatographie- papier und/oder Flies.
Das gereinigte Wasser gelangt in einen Wisch- Waschbehälter.
Das Wasser des Wisch- Waschbehälters kann mit Frostschutz und Tensiden aus einem separaten Frostschutzbehälter versetzt werden. Die beiden Behälter sind verbunden. Dieses Wasser bekommt temperaturabhängig und abhängig vom Füllstand des Frostschutzbehälters und des Wisch- Waschbehälters Frostschutz und Tenside in der korrekten Dosierung zugemischt.
Eine Steuerelektronik erkennt über einen Frostschutzsensor das Mischungsverhältnis im Wischwassersammelbehälter zwischen Wasser und Frostschutz und damit den Gefrierpunkt des Gemisches.
Eine Steuerelektronik erkennt die Außentemperatur über das Außentempe- ratursignal durch das CAN-Bus Interface.
Eine Steuerelektronik steuert das Ventil für den Wasserzufluss und schaltet die Mischpumpe nach Bedarf ein, um in Abhängigkeit von der Außentemperatur und dem Füllstand des Frostschutzbehälters, der mit einem Sensor erkannt wird, ein korrektes und unter allen Betriebsbedingungen frostbeständiges Wasser- Alkohol-Mischungsverhältnis im Wisch- Waschbehälter herzustellen.
Die Messung des Frostschutzgehalts des Wischwassers des Behälters durch den Frostschutz-Sensor erfolgt über den Leitwert und die Dichte des Alkohol-Wasser-Gemisches .
In Abhängigkeit vom Frostschutz/Wasser-Mischungsverhältnis werden das Dielektrikum sowie der Widerstand im Sensor verändert. Diese Änderung wird mittels eines angeschlossenen RC-Oszillators in eine veränderliche Frequenz (Ausgang Q) umgewandelt, die von einem Steuergerät (Mikroprozessor) gemessen wird. Im Steuergerät ist die Kennlinie des Sensors zur Linearisierung abgelegt, sodass die Konzentration des Frostschutzes und die damit verbundene Frostsicherheit des Wischwaschgemisches im Behälter berechnet werden.
Die Außentemperatur wird über das CAN-Bus-Signal des Fahrzeugs vom Steuergerät mit der Gefrierpunkt-Temperatur der Flüssigkeit des Wisch- Waschbehälters verglichen.
Der Frostschutzsensor ist wie in Figur 2 aufgebaut und besteht aus einem kapazitiv veränderlichen Teil und aus einem Widerstands veränderlichen Teil.
Im kapazitiv veränderlichen Teil des Frostschutzsensors wird ein glasfaserartiges Gewebe als Dielektrikum verwendet.
Bei sinkender Außentemperatur wird vom Steuergerät die Mischpumpe aktiviert, die weiteres Frostschutzmittel aus dem Frostschutzbehälter dem Wisch- Waschbehälter zuführt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Scheibenwischwassersystems für ein Kraftfahrzeug mit einer mehrstufigen Filterung des aufgefangenen Wassers und mit einem Frostschutzsensor,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines in dem Scheibenwischwassersys- tem gemäß Figur 1 eingesetzten Frostschutzsensors, Figur 3 eine zur Auswertung eines Frostschutzsensors gemäß Figur 1 und 2 eingesetzte Schaltung und
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer in dem Scheibenwischwassersys- tem gemäß Figur 1 zur Filterung des aufgefangenen Wassers eingesetzten Filtereinheit.
In Figur 1 ist die gesamte Anordnung eines automatisierten Wisch- Wasch- Systems (= AWW-System) gezeigt. Dieses System umfasst die folgenden in Figur 1 dargestellten Teile:
Eine Auffangwanne 1 , in der Regenwasser, das am Fahrzeug auftrifft, gesammelt wird, ein Zuführungsrohr 2 zu einem Wisch- Waschbehälter 5, ein Ventil 3, welches den Zufluss verschlissen kann, eine mehrstufige Filtereinheit 4 (Filter, Wasseraufbereiter und Entwachser), einen Frostschutzbehälter 6 für ein Frostschutz-/Tensidegemisch, eine Spritzpumpe 7, einen Frostschutzsensor 8 zur Wasser- Alkohol-Konzentrat-Messung im Wisch- Waschbehälter 5 mit zusätzlicher Füllstandsfunktion, einen Füllstandssen- sor 9 für das Frostschutz-/Tensidegemisch im Frostschutzbehälter 6, eine vom Frostschutzbehälter 6 über eine Mischpumpe 1 1 zum Wisch- Waschbehälter 5 verlaufende Schlauchverbindung 10, eine Steuerelektronik 12, eine CAN-Bus-Schnittstelle (= Interface) 13, einen CAN-Bus 14 des Fahrzeugs zur Übertragung eines Außentemperatursignals und einen vom Wisch- Waschbehälter 5 zu den Spritzdüsen verlaufenden Schlauch 15.
Der aus Figur 2 näher ersichtliche Frostschutzsensor 8 setzt sich zumindest aus folgenden Teilen zusammen: Aus zwei metallischen Polplatten 20, einem Dielektrikum 21, Widerstandsschichten 22, einer elektrischen Verbindung 23, einer Isolierschicht 24, einem Anschluss 25 zum Kondensatorpol, einem Mittelanschluss 26 zwischen Kondensator und Widerstandsschicht 22 und aus einem Anschluss 27 zur Widerstandsschicht 22. Mit 28 ist eine Draufsicht auf die gelochten Polplatten 20 bezeichnet.
Der in Figur 3 gezeigte Messkreis/RC-Oszillator hat folgende Teile:
Einen Oszillatorbaustein 29 und einen in Form eines Funktionsschaltbilds dargestellten Frostschutzsensor 30.
Die Filtereinheit gemäß Figur 4 ist eine als Filter/Wasseraufbereiter ausgeführte kompakte Anordnung. Sie umfasst folgende Teile:
Einen Wassereintritt 40 für verunreinigtes Wasser, Filterelemente 41 in drei Stufen, Sedimenträume 42, ein Wachsfilter 43, einen Entsalzer 44 sowie einen Wasseraustritt 45 für gereinigtes Wasser.
Wie im Folgenden anhand von Figur 1 näher beschrieben, hat das erfindungsgemäße System mindestens zwei Behältnisse. Einer davon bevorratet ein handelsübliches Frostschutzmittel, das teilweise mit Reinigungsmittel versetzt sein kann. Der andere bevorratet ein in Abhängigkeit von der Außentemperatur gemischtes Waschwasser zur Scheibenreinigung. Wasser, welches auf das Auto fällt, wird gesammelt, in mehreren Stufen gefiltert und zur weiteren Verwendung im Fahrzeug- Waschsystem gereinigt bzw. aufbereitet. Die Häufigkeit des manuellen Auffüllens des Wischwassers wird dadurch stark reduziert. Das Wasser wird in der Auffangwanne 1 gesammelt, grob gefiltert und durchläuft eine oder mehrere Reinigungsstufen 4, bevor es in den Wisch- Waschbehälter 5 des Fahrzeugs gelangt.
Ein Ventil 3 steuert den Fluss des zu reinigenden Wassers in Abhängigkeit vom Füllstand im Wischwaschbehälter 5 des Fahrzeugs. Ein linearer Füllstandssensor 8 erfasst den Flüssigkeitsstand im Wisch- Waschbehälter 5. Ist der SOLL-Füllstand im Wischwaschbehälter 5 erreicht, schließt das Zu- laufventil 3 und das weitere aufgefangene Wasser wird nach außen abgelei- tet.
Das Zulaufventil 3 schließt ebenfalls, wenn bei Minus-Temperaturen ein weiterer linearer Füllstandssensor 9 erkennt, dass kein Frostschutzmittel im Frostschutzbehälter mehr vorhanden ist. Dies verhindert eine Verdünnung des vorhandenen Frostschutz- Wassergemischs im Behälter 5 und beugt dem Einfrieren des Wischwassers vor.
Nachgefülltes Trinkwasser enthält Salze und Mineralien. Zusätzlich gelangt in der Winterzeit Streusalz von der Fahrzeugscheibe über die Wisch- wassersammeleinrichtung 1 in das Waschwasser. Dieses Salz würde beim Reinigungsvorgang wieder auf die Fahrzeugscheibe aufgebracht werden, dort beim Scheibenwaschvorgang zu Schlieren führen und damit die Brauchbarkeit bzw. die Kundenakzeptanz in Frage stellen.
Erfindungsgemäß wird diese Nutzungseinschränkung insbesondere behoben, indem das Wasser durch eine ein- oder mehrstufige Mischbett- Vollentsalzung chemisch gereinigt wird. Die Funktions- bzw. Reinigungsfähigkeit des Mischbett- Vollentsalzers 4 lässt nach einer gewissen Zeit bzw. einem bestimmten Mineraliendurchsatz nach. Wasser aus Autowaschanlagen wird im letzten Waschgang mit Flüssigwachs versetzt. Dieses Wachs wird von Fahrzeugscheiben beim Waschanlagenbetrieb per Hand mit Fliesstüchern entfernt. Gelangt wachsbeauf- schlagtes Wasser in den Wisch- Waschbehälter 5, kann dies beim Scheibenreinigungsvorgang zu Schlieren auf der Fahrzeugscheibe führen, da Wachs durch Aufspritzen von Reinigungsflüssigkeit immer wieder nachgefördert wird.
Vorzugsweise wird dem dadurch Rechnung getragen, dass das Wasser durch einen Wachsabsorber 4 ein- oder mehrstufig gereinigt wird. Die Wachsabsorbtion wird durch feines Filterpapier und/oder gepresstes Flies erreicht, welches in mehreren Schichten angeordnet ist. Wachs bildet in Emulsion Micellen unterschiedlicher Größe. Diese amphiphilen Moleküle sind zu groß, um das Filterpapier oder gepresstes Flies zu durchdringen.
Zweckmäßigerweise wird der mehrstufige Filter/Entwachser 4 als austauschbare Patrone realisiert, sodass ein Wechsel ohne großen Aufwand in kurzer Zeit durchgeführt werden kann.
Der Wisch- Waschbehälter 5 wird aus einem oder zwei getrennt angeordneten Behältern 6 mit Frostschutz- und Reinigungsmittel versorgt. Über die CAN-Bus-Schnittstelle 13 des Fahrzeugs erhält die elektronische Steuereinheit 12 eine Information über die aktuelle Außentemperatur 14. Unter Berücksichtigung dieser Außentemperatur wird zur temperaturgerechten Beimischung des Frostschutzes im Wischwasser des Wisch- Waschbehälters 5 die Frostschutzkonzentration mit einem Sensor 8 gemessen. Das Signal des Sensors 8 wird von der Steuereinheit 12 erfasst. Diese steuert nach vorgegebenen Parametern die Mischpumpe 1 1 des Frostschutzbevorra- tungsbehälters 6, die Frostschutzmittel in den Wisch- Waschbehälter 5 pumpt. Damit wird nur soviel Frostschutzmittel zugeführt, wie es die Außentemperatur (Signal vom CAN-Bus 14) erforderlich macht. Es erfolgt ein sparsamer Umgang mit dieser Ressource. Dies dient zusätzlich dem Umweltschutz, da weniger Frostschutzmittel in der Umgebung verteilt wird.
Die Pumpe 7 fördert das Wischwasser an die Spritzdüsen.
Der Frostschutzsensor 8 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 näher beschrieben.
Aufbau: Der Frostschutzsensor besteht im Wesentlichen aus zwei isolierten Polplatten 20 und einem Dielektrikum 21 , das vorzugsweise aus einem saugfähigen Material, wie zum Beispiel Glasfasergewebe, besteht, mit einem niederohmigen Widerstand.
Anordnung: Das Dielektrikum 21 wird zwischen den beiden Polplatten 20 angebracht. An die obere Polplatte 20 wird ein Draht 25 angeschlossen, der mit dem Rückkoppelausgang (R) des RC-Oszillators 29 verbunden ist. Die untere Polplatte ist über einem Draht 26 mit dem C-Eingang (C) des RC- Oszillators 29 verbunden und hat eine weitere Verbindung 23 zur linken Widerstandsschicht 22, die sich auf dem Sensor, insbesondere an einer Unterseite der unteren Polplatte 20, befindet. Von der rechten Widerstands- schicht 22, die von der unteren Polplatte 20 mittels der Isolierschicht 24 isoliert wird, geht ein weiterer Draht 27 an den R-Eingang des RC-Oszillators 29. Funktionsweise: Die beiden Polplatten 20 bilden zusammen mit dem Dielektrikum 21 einen elektrischen Kondensator. Das Dielektikum 21 verändert seinen εr-Wert, der der Faktor des Vielfachen von Luft ist, um den die Kapazität höher ist als bei Luft zwischen den Polplatten 20, wenn dem reinen oder gereinigten Wasser ein Frostschutzmittel (z. B. Etyhl- alkohol) zugeführt wird. Zusätzlich wird der Leitwert, der bei reinem Wasser oder reinem Alkohol unterschiedlich ist, über die Widerstandsschicht 22 am Sensor erfasst. Die Widerstandsänderung und die Kapazitätsänderung werden, in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis, vom angeschlossenen RC-Oszillator 29 in ein am Q- Ausgang abgreifbares
Ausgangssignal mit einer veränderlichen Frequenz umgewandelt, die von dem Steuergerät 12 (z. B. einer Mikroprozessor-Einheit) gemessen wird. Zur Linearisierung ist im Steuergerät 12 die Kennlinie des Sensors 8 abgelegt, sodass die Konzentration des Frostschutzmittels und die damit verbundene Frostsicherheit des Wischwaschgemisches erkannt werden. Die Außentemperatur 14 wird vom Steuergerät 12 mit der Gefrierpunkt-Temperatur verglichen. Sinkt die Außentemperatur, wird vom Steuergerät weiteres Frostschutzmittel zugeführt, indem es die Mischpumpe 11 aktiviert. Die als Filter- und Wasseraufbereitungspatrone ausgeführte Filtereinheit wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 4 und teilweise auch auf Figur 1 näher erläutert.
Der Filter- und Wasseraufbereitungspatrone wird aus der Rohrleitung 2 Wasser mit Verunreinigungen zugeführt. Über einen Feinfilter 41 (= erste Hauptstufe) wird das aufgefangene Wasser in zwei, drei oder mehr Unterstufen gereinigt. Der Sedimentraum 42 nimmt dabei die Verunreinigungen auf. Das Filtergehäuse besteht aus einem öl- und säurebeständigen Gehäuse aus Metall oder Kunststoff.
In einer zweiten Hauptstufe fließt das Wasser durch einen Wachsabsorber 43, in dem das Wachs, welches im letzten Waschgang z. B. bei Autowaschanlagen beigemischt wird, durch ein durch feines Filterpapier (z. B. Chromatographiepapier) und/oder gepresstes Flies herausgefiltert wird.
In einer dritten Hauptstufe fließt das Wasser durch einen Mischbett- VoIl- entsalzer 44, auch als Kationen- und Anionen-Tauscher bekannt, der es ermöglicht, sowohl positiv geladene Mineralstoffe als auch negative geladene Säurereste zu neutralisieren.
Das Wasser, welches den Filter verlässt, kann als vollständig gereinigtes, vollentsalztes und entwachstes Wasser bezeichnet werden. Dieses Wasser fließt in den Mischbehälter 5 zur Weiterverwendung als Medium zur Scheibenreinigung.

Claims

Patentansprüche
1. Scheibenwischwassersystem für Fahrzeuge aller Art umfassend: eine Wasserauffangvorrichtung (1) zum Sammeln von auf das Fahrzeug fallendem Regen- oder Waschanlagenwasser als aufgefangenes Wasser,
Mittel (4) zur Filterung und Reinigung von aufgefangenem Wasser, einen Wisch- Waschbehälter (5), - eine Zulaufleitung (2) zur Zuführung des aufgefangenen Wassers zum Wisch- Waschbehälter (5) und
- Mittel (8, 9, 10, 11 , 12, 13, 14) zur Herstellung eines von der Außentemperatur abhängigen Wischwaschwasser-Frostschutzgemisches zur Reinigung von Fahrzeugscheiben.
2. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (3) zum Verschließen der Zulaufleitung (2) vorgesehen ist.
3. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abflussmittel zum Ableiten des Wassers in die Umgebung bei Verschluss des Ventils (3) vorgesehen sind.
4. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Wasserauffangvorrichtung (1) zur ein- oder mehrstufigen
Grobfϊlterung des aufgefangenen Wassers ausgelegt ist.
5. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur groben Vorfilterung Siebe mit in einer Wasserflussrichtung abnehmenden Lochgrößen vorgesehen sind.
6. Scheibenwischwassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Filter oder ein weiteres Filterelement (4) zur Feinfilterung und zur chemischen Reinigung des aufgefangenen Wassers sowie zur Sedimentabscheidung aus dem aufgefangenen Wasser vorgesehen ist.
7. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feinfilterung mehrere Filterelemente mit in einer Wasserflussrichtung abnehmenden Lochgrößen und zwischen den Filterelementen Sedimenträume vorgesehen sind.
8. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein ein- oder mehrstufiger Mischbett- Vollentsalzer zur Entziehung von Mineralien und Salzen aus dem aufgefangenen Wasser vorgesehen ist.
9. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbett- Vollentsalzer ein Ionenaustauscher, insbesondere ein Kationen- und Anionen-Tauscher, ist.
10. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein ein- oder mehrstufiger Wachsabsorber zur Entziehung von Flüssigwachs aus dem aufgefangenen Wasser vorgesehen ist.
11. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wachsabsorber ein feines Filterpapier, ein Chromatographiepapier oder ein Flies enthält.
12. Scheibenwischwassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Wisch- Waschbehälter (5) verbundener separater Frostschutzbehälter (6) zur Aufnahme eines Frostschutzmittels und insbesondere von Tensiden vorgesehen ist, wobei das in dem Wisch- Waschbehälter (5) befindliche Wasser mit dem Frostschutzmittel und den Tensiden aus dem Frostschutzbehälter (6) versetzbar ist.
13. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Mischung des in dem Wisch- Waschbehälter (5) befindlichen Wassers mit dem Frostschutzmittel und den Tensiden in Abhängigkeit von einer Temperatur, einem Füllstand des Frost- schutzbehälters(9) und einem Füllstand des Wisch- Waschbehälters (5) sowie in einer vorgegebenen oder vorgebbaren Dosierung vorgesehen sind.
14. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik (12) und ein Frostschutzsensor (8) zur Erkennung eines in dem Wisch- Waschbehälter (5) vorliegenden Mischungsverhältnisses zwischen dem Wasser und dem Frostschutz- mittel und damit zur Erkennung des Gefrierpunkts des Gemisches aus dem Wasser und dem Frostschutzmittel vorgesehen sind.
15. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine an eine CAN-Bus-Schnittstelle (13) angeschlosse- ne Steuerelektronik (12) zur Erkennung einer Außentemperatur anhand eines auf einem CAN-Bus des Fahrzeugs übertragenen Außentemperatursignals (14) vorgesehen ist.
16. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 2 und 13 , dadurch gekennzeichnet, dass eine das Ventil (3) zum Verschließen der Zulaufleitung (2) steuernde Steuerelektronik (12), eine Mischpumpe (11) und ein Sensor (9) zur Erkennung eines Füllstand des Frostschutzbehälters (6) vorgesehen sind und die Steuerelektronik (12) zur bedarfsorientier- ten Einschaltung der Mischpumpe (11) ausgelegt ist, sodass in Abhängigkeit von einer Außentemperatur (14) und dem Füllstand des Frostschutzbehälters (6) ein vorgegebenes oder vorgebbares und unter allen Betriebsbedingungen frostbeständiges Wasser- Alkohol-Mischungsverhältnis im Wisch- Waschbehälter (5) einstellbar ist.
17. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Frostschutzsensor (8) zur Ermittlung eines Frostschutzgehalts des in dem Wisch- Waschbehälter (5) befindlichen Gemisches anhand eines elektrischen Leitwerts und einer Dichte des in dem Wisch- Waschbehälter (5) befindlichen Gemisches ausgelegt ist.
18. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Frostschutzsensor (8) ein in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis des in dem Wisch- Waschbehälter (5) befindlichen Gemisches sich änderndes Dielektrikum und einen sich ebenso ändernden Widerstand aufweist, der Frostschutzsensor (8) an einen eine Widerstandsänderung in eine veränderliche Frequenz umwandelnden RC-Oszillator (29) angeschlossen ist und die Steuerelektronik (12) zur Erfassung dieser veränderlichen Frequenz ausgelegt ist.
19. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerelektronik (12) zur Linearisierung eine Kennlinie des Frostschutzsensors (8) abgelegt ist, sodass eine Konzen- tration des Frostschutzmittels und eine damit verbundene Frostsicherheit des in dem Wisch- Waschbehälter (5) befindlichen Gemisches berechenbar sind.
20. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 14 und 15, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Steuerelektronik (12) zu einem Vergleich der anhand des auf dem CAN-Bus des Fahrzeugs übertragenen Außentemperatursignals (14) ermittelten Außentemperatur mit einer Gefrierpunkt-Temperatur des in dem Wisch- Waschbehälter (5) befindlichen Gemisches ausgelegt ist.
21. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Frostschutzsensor (8) einen kapazitiv veränderlichen Teil (20,21) und einen widerstandsveränderlichen Teil (22) um- fasst.
22. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der kapazitiv veränderliche Teil ein glasfaserartiges Gewebe (21) als Dielektrikum enthält.
23. Scheibenwischwassersystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (12) zur Aktivierung der Mischpumpe (11) bei sinkender Außentemperatur ausgelegt ist, wodurch dem Wisch- Waschbehälter (5) weiteres Frostschutzmittel aus dem Frostschutzbehälter (6) zuführbar ist.
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