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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugklimaanlage
zum Steuern einer Kühleinrichtung
und einer Heizeinrichtung, um die Temperatur und die Feuchtigkeit
in einem Fahrgastabteil einzustellen, ohne dass das Fensterglas
beschlägt.
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Fahrzeugklimaanlagen
besitzen in Kombination einen Verdampfer zum Kühlen und zum Entfeuchten von
Luft unter Verwendung der Verdampfungswärme eines Kühlmittels und einen Heizer,
um Luft mit der Wärme
eines Motorkühlmittels
zu erwärmen,
um die Temperatur und die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil eines Fahrzeugs
einzustellen.
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Wenn
die Fahrzeugklimaanlage so gesteuert wird, um die Kühlungsfähigkeit
des Verdampfers bei einer niedrigen Lufttemperatur abzusenken, kondensiert,
da die Entfeuchtungsfähigkeit
des Verdampfers ebenfalls abgesenkt wird, der Wasserdampf im Fahrgastabteil
möglicherweise
u.a. auf dem Fensterglas, wenn die Lufttemperatur niedrig ist und
die Luft feuchtigkeit hoch ist.
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Um
den obigen Nachteil zu beseitigen, wurde bekanntlich eine Fahrzeugklimaanlage
zum Aufrechterhalten einer ausreichenden Entfeuchtungsfähigkeit,
um zu verhindern, dass das Fensterglas aufgrund von Kondensation
beschlägt
und um außerdem
ein nicht notwendiges Kühlen
zu verhindern, um Energie zu sparen, entwickelt (siehe beispielsweise bezüglich Details
japanisches Patent Nr. 32 98 151).
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Die
herkömmliche
Fahrzeugklimaanlage schätzt
die Temperatur der Oberfläche
eines Fensterglases und berechnet eine notwendige Feuchtigkeit ausgestoßener Luft,
welche die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil zeigt, die keine Fensterglaskondensation
bei der geschätzten
Temperatur veranlassen wird. Die herkömmliche Fahrzeugklimaanlage
bestimmt außerdem
einen Taupunkt von Luft, der die berechnete notwendige Feuchtigkeit
von ausgestoßener
Luft zeigt, und stellt eine niedrigere Temperatur einer notwendigen
Temperatur ausgestoßener
Luft und einen Taupunkt als Steuerungstemperatur des Verdampfers
ein, um die Temperatur im Fahrgastabteil bei der vorgewählten Temperatur
zu steuern. Die herkömmliche
Fahrzeugklimaanlage verwendet eine vorgewählte Feuchtigkeit im Fahrgastabteil
und Feuchtigkeit im Fahrgastabteil, welche durch einen Feuchtigkeitssensor
ermittelt wird, der im Fahrgastabteil installiert ist, um die notwendige
Feuchtigkeit der ausgestoßenen
Luft zu berechnen.
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Wenn
die Temperatur ausgestoßener
Luft, die zum Steuern der Temperatur im Fahrgastabteil notwendig
ist, bei der vorgewählten
Temperatur niedriger ist als die Temperatur der ausgestoßenen Luft, welche
die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil erzeugt, welche keine Fensterglaskondensation
veranlassen wird, können
sich, sogar dann, da die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil hoch ist,
sogar wenn die Temperatur im Fahrgastabteil in der Nähe der vorgewählten Temperatur
ist, die Insassen im Fahrzeuginnenraum unwohl fühlen.
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Wenn
die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil niedriger ist als die Feuchtigkeit,
welche Fensterglaskondensation verursacht, und die Temperatur niedriger
ist als die augenblickliche Temperatur, die durch die Insassen mitgebracht
wird, und die Feuchtigkeit niedriger ist als die Feuchtigkeit, welche
den Insassen ein unangenehmes Gefühl verleiht, kann, da das Fahrgast
abteil nicht weiter gekühlt
oder entfeuchtet werden muss, die Kühlfähigkeit des Verdampfers weiter
gesteuert werden, um Energie zu sparen.
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Wenn
die Feuchtigkeit von Außenluft,
welche in das Fahrgastabteil eintritt, beim Verfahren zum Bestimmen
der Temperatur ausgestoßener
Luft nicht in Betracht gezogen wird, welche die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil
erzeugt, die keine Fensterglaskondensation veranlassen wird, kann,
da die notwendige Feuchtigkeit ausgestoßener Luft nicht hochgenau
in bezug auf eine Feuchtigkeitsänderung
berechnet werden kann, welche durch die Feuchtigkeit der zugeführten Außenluft
veranlasst wird, die Kühlfähigkeit
des Verdampfers möglicherweise übermäßig gesteuert
werden oder die notwendige Menge an Entfeuchtung nicht erhalten
werden.
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Eine
allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, welche in der Lage ist, den
Innenraum eines Fahrgastabteils bei einer geeigneten Temperatur
und Feuchtigkeit zu steuern, Kondensation auf dem Fensterglas zu
vermeiden und die Energiekompensation auf ein erforderliches Minimum
zu begrenzen, sowie auf ein Verfahren zum Steuern dieser Fahrzeugklimaanlage.
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Eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugklimaanlage
bereitzustellen, die in der Lage ist, die Temperatur und die Feuchtigkeit
in einem Fahrgastabteil ohne die Fenster zu beschlagen zu steuern
unter Verwendung einer geforderten minimalen Kühlleistung eines Kompressors,
und auf ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Fahrzeugklimaanlage.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrzeugklimaanlage
bereitzustellen, welche in der Lage ist, die Temperatur und die
Feuchtigkeit in einem Fahrzeugabteil zu steuern, wobei die Feuchtigkeit
von Außenluft
in betracht gezogen wird, die in das Fahrzeugabteil eingeführt wird,
sowie auf ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Fahrzeugklimaanlage.
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Die
obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher, wenn diese
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hergenommen wird,
bei denen eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mittels eines Ausführungsbeispiels gezeigt ist.
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1 ist eine schematische
Ansicht – teilweise
in Blockform – eines
Fahrzeugs mit einer Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische
Ansicht – teilweise
in Blockform – einer
Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist ein Flussdiagramm
einer Verarbeitungssequenz der Fahrzeugklimaanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist ein Diagramm, welches
ein psychrometrisches Diagramm zeigt; und
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5 ist ein Diagramm, welches
die Energie zeigt, die pro Zeiteinheit durch einen Kompressor in bezug
auf die Außenlufttemperatur
gemäß der vorliegenden
Erfindung verbraucht wird, im Vergleich zu der Energie, die durch
eine herkömmliche
Klimaanlage verbraucht wird.
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1 zeigt schematisch ein
Fahrzeug 12 mit einer Fahrzeugklimaanlage 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung, und 2 zeigt
die Fahrzeugklimaanlage 10 im Detail. Wie in 1 gezeigt ist, weist das Fahrzeugklimagerät 10 eine
Klimatisierungs-ECU (elektronische Steuereinheit) 14 auf,
und eine Klimatisierungseinheit 16, welche durch die Klimatisierungs-ECU 14 gesteuert
wird, um die Temperatur und die Feuchtigkeit von Luft und die Menge
von gelieferter Luft einzustellen. Die Klimatisierungseinheit 16 wird
mit einem Kühlmittel
von einem Motor 18 beliefert, welcher das Fahrzeug 12 antreibt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist
mit der Klimatisierungs-ECU 14 eine Konsolen-/Anzeigeeinheit 20 verbunden,
welche Steuerungseingangssignale empfängt, die für eine Temperatureinstellung,
eine Einstellung der Menge gelieferter Luft, einen Modusauswahl,
usw. bezeichnend sind, die durch einen Insassen im Fahrzeug 12 eingegeben
werden, wobei eine eingestellte Temperatur, eine Einstellungsmenge
gelieferter Luft und ein Auswahlmodus angezeigt werden.
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Mit
der Klimatisierungs-ECU 14 ist außerdem ein Außenluft-Temperatursensor 22 verbunden, um
die Temperatur der Außenluft
um das Fahrzeug 12 herum zu ermitteln, ein Sonnenstrahlsensor 24, um
die Menge an Sonnenstrahlung zu ermitteln, die dem Fahrzeug 12 ausgesetzt
ist, einen Kühlmitteltemperatursensor 26,
um die Temperatur des Kühlmittels,
welches vom Motor 18 geliefert wird, zu ermitteln, einen
Fahrgastabteil-Temperatursensor 28, um die Temperatur im
Fahrgastabteil des Fahrzeugs 12 zu ermitteln, und einen
Innenabteilfeuchtigkeitssensor 30, um die Feuchtigkeit
im Fahrzeugabteil des Fahrzeugs 12 zu ermitteln. Wenn notwendig
kann ein Fensterglas-Temperatursensor 21 zum unmittelbaren
Ermitteln der Temperatur der Oberfläche eines Fensterglases, das
dem Innenraum des Fahrzeugabteils zugewandt ist, mit der Klimatisierungs-ECU 14 verbunden
sein.
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Die
Klimatisierungseinheit 16 besitzt eine Außen-/Innen-Luftumschalt-Drehklappenantrieb 32, einen
Ventilatorantrieb 34, einen Luftmisch-Drehklappenantrieb 36 und
einen Modusauswahl-Drehklappenantrieb 38, die sämtlich mit
der Klimatisierungs-ECU 14 verbunden sind. Die Klimatisierungseinheit 16 besitzt
außerdem
einen Kanal 48, welcher einen Außen-/Innen-Lufteinlass 40 aufweist,
um Außenluft
oder Innenluft zuzuführen,
und einen Entfrosterauslass, eine Frontauslass und einen Fußauslass 42, 44 und 46,
um Luft, deren Temperatur, Feuchtigkeit und gelieferte Menge eingestellt
wurden, in vorher festgelegte Bereiche zu liefern, d.h., in einen
Entfrosterbereich, einen Frontbereich und einen Fußbereich
im Fahrgastabteil. Der Außen-/Innen-Lufteinlass 40 ist
mit einer Außen-/Innen-Luftschaltdrehklappe 50 kombiniert,
die durch den Außen-/Innen-Luftumschalt-Drehklappenantrieb 32 betätigt wird,
um zwischen Außenluft
und Innenluft umzuschalten. Der Entfrosterauslass, der Frontauslass und
der Fußauslass 42, 44 und 46 sind
mit Modusauswahldrehklappen 52, 54 kombiniert,
welche durch den Modusauswahl-Drehklappenantrieb 38 betätigt werden,
um zwischen dem Entfrosterauslass, dem Frontauslass und dem Fußauslass 42, 44 und 46 umzuschalten.
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Im
Kanal 48 ist ein Ventilator 56 eng am Außen-/Innen-Lufteinlass 40 angeordnet
und durch einen Ventilatorantrieb 34 betreibbar. Im Kanal 48 ist außerdem ein
Verdampfer 58, der stromabwärts des Ventilators 56 angeordnet
ist, in bezug auf die Richtung der Luft, welche durch den Ventilator 56 geliefert wird,
in einem Zwischenbereich des Kanals 48 untergebracht. Der
Verdampfer 58 dient dazu, Luft, welche durch den Ventilator 56 geliefert
wird, abzukühlen und
zu entfeuchten. Zwischen dem Verdampfer 58 und den Auslässen 42, 44, 46 ist
ein Heizer 60 angeordnet, um Luft, welche durch den Verdampfer 58 gelaufen
ist, mit dem Kühlmittel,
welches vom Motor 18 geliefert wird, zu erwärmen. Eine
Luftmischdrehklappe 62 ist zwischen dem Verdampfer 58 und
dem Heizer 60 angeordnet und wird durch den Luftmisch-Drehklappenantrieb 36 betätigt, um
die Menge an Luft, welche durch den Verdampfer 58 gelaufen ist,
einzustellen und zum Heizer 60 zu liefern.
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Ein
Verdampferauslass-Temperatursensor 66 zum Ermitteln der
Temperatur von Luft, welche von einem Luftauslass des Verdampfers 58 entladen wird,
ist in der Nähe
des Luftauslasses des Verdampfers 58 angeordnet. Der Verdampferauslass-Temperatursensor 66 ist
mit der Klimatisierungs-ECU 14 verbunden.
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Die
Klimatisierungseinheit 16 besitzt außerdem einen Kompressor 68,
der durch die Drehleistung vom Motor 18 betätigt wird,
um ein Kühlmittel
zu komprimieren, einen Kühler 70,
um das Kühlmittel
zu kondensieren, welches durch den Kompressor 68 komprimiert
wurde, einen Gas-Flüssigkeits-Separator 72,
um das Kühlmittel,
welches durch den Kühler 70 getrennt
wurde, in eine Flüssigkomponente
und eine Gaskomponente zu trennen, und ein Erweiterungsventil 74,
um die Gaskomponente des Kühlmittels,
die durch den Gas-Flüssigkeits-Separator 72 getrennt
wurde, zu expandieren und um die expandierte Gaskomponente zum Verdampfer 58 zu
liefern. Das Kühlmittel,
welches zum Verdampfer 58 geliefert wird, wird dem Kompressor 68 in
einer Schleife zugeführt.
Wenn der Kompressor 68 ein Kompressor mit variabler Leistung
ist, wird dieser mit der Klimatisierungs-ECU 14 verbunden,
welche die Leistung des Kompressors 68 steuert. Wenn der
Kompressor 68 ein Kompressor mit fester Leistung ist, wird
eine Kupplungssteuerung 71 zum Steuern einer Kupplung 69,
welche selektiv den Motor 18 und den Kompressor 68 verbindet
und löst,
mit der Klimatisierungs-ECU 14 verbunden, welche den Kompressor 68 über die
Kupplungssteuerung 71 steuert.
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Die
Fahrzeugklimaanlage 10 ist grundsätzlich so aufgebaut, wie oben
beschrieben wurde. Die Arbeitsweise der Fahrzeugklimaanlage 10 wird
anschließend
mit Hilfe des Flussdiagramms, welches in 3 gezeigt ist, beschrieben.
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Ein
Insasse im Fahrzeug 12 betätigt die Konsolen-/Anzeigeeinheit 20,
um die Spannungsversorgung der Fahrzeugklimaanlage 10 einzustellen,
und wählt
eine Temperatur, eine Menge zu liefernder Luft und einen Modus.
Die Klimatisierungs-ECU 14 liest die Sensorinformation
vom Außenluft-Temperatursensor 22,
dem Sonnenstrahlsensor 24, dem Kühlmitteltemperatursensor 26,
dem Fahrgastabteil-Temperatursensor 28, dem Innenabteil-Feuchtigkeitssensor 30 und
dem Verdampfungsauslass-Temperatursensor 66 im Schritt
S1.
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Die
Klimatisierungs-ECU 14 ermittelt die absolute Feuchtigkeit
Xrmax des Fensterglas-Taupunkts des Innenabteils, welche eine absolute Feuchtigkeit
einer Grenze des Innenabteils ist, bei der kein Wasserdampf auf
der Oberfläche
eines Fensterglases kondensiert, welches dem Innenraum des Fahrgastabteils
zugewandt ist, im Schritt S2.
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Wenn
das Fahrzeug 12 läuft,
wird eine Oberflächentemperatur
Tg des Fensterglases des Innenabteils, welche die Temperatur der
Oberfläche
eines Fensterglases ist, die dem Innenraum eines Fahrgastabteils
zugewandt ist, als im Wesentlichen gleich einer Außenlufttemperatur
Tam angesehen. Unter Verwendung eines psychrometrischen Diagramms, welches
in 4 gezeigt ist, kann
eine absolute Feuchtigkeit Xrmax eines Fensterglas-Taupunkts des Innenabteils
von einer Außenlufttemperatur
Tam (= Tg) bestimmt werden, welche durch den Außenluft-Temperatursensor 22 ermittelt
wird. Alternativ kann der Fensterglas-Temperatursensor 21 auf
der Oberfläche
eines Fensterglases befestigt werden, welches dem Innenraum des
Fahrgastabteils zugewandt ist, und eine absolute Feuchtigkeit Xrmax
eines Fensterglas-Taupunkts
des Innenabteils kann unter Verwendung einer Oberflächentemperatur
Tg eines Fensterglases des Innenabteils bestimmt werden, die unmittelbar
durch den Fensterglas-Temperatursensor 21 ermittelt wird.
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Das
psychrometrische Diagramm, welches in 4 gezeigt
ist, zeigt die Beziehung zwischen physikalischen Zuständen, beispielsweise
der Lufttemperatur (°C),
der absoluten Luftfeuchtigkeit (kg/kg), der relativen Luftfeuchtigkeit
(%) und der Enthalpie. Eine absolute Feuchtigkeit Xrmax eines Fensterglas-Taupunkts
für das
Innenabteil kann durch Ausdrücken
der Beziehung zwischen der Lufttemperatur und der absoluten Luftfeuchtigkeit
als relative Feuchtigkeit von 100% in Form eines Polynoms und der
Berechnung des Polynoms unter Verwendung einer Außenlufttemperatur
Tam (= Tg) als Variable bestimmt werden. Alternativ kann die Beziehung als
Nachschlagetabelle in einem Speicher 23 der Klimatisierungs-ECU 14 gespeichert
werden, und die absolute Feuchtigkeit Xrmax des Fensterglas-Taupunkts
für das
Innenabteil kann aus der Nachschlagetabelle auf der Basis einer
Außenlufttemperatur Tam
oder einer Oberflächentemperatur
Tg des Fensterglases für
das Innenabteil bestimmt werden, die erfasst wird.
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Danach
bestimmt die Klimatisierungs-ECU 14 eine festgelegte absolute
Feuchtigkeit Xset des Innenabteils innerhalb eines Bereichs, bei
dem das Fensterglas nicht beschlägt
und sich der Insasse im Fahrgastabteil wohl fühlt (Schritte S3 bis S6).
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Insbesondere
bestimmt die Klimatisierungs-ECU 14 eine temporäre festgelegte
absolute Feuchtigkeit Xset des Innenabteils (temporäre Xset) aus
dem psychrometrischen Diagramm, welches in 4 gezeigt ist, unter Verwendung einer
festgelegten Innenabteiltemperatur Tset, die mit der Konsolen-Anzeigeeinheit 20 durch
den Insassen festgelegt wurde, und einer vorher festgelegten relativen
Luftfeuchtigkeit für
die obere Grenze im Schritt S3. Die obere Grenze für die relative
Luftfeuchtigkeit des Innenabteils kann auf eine relative Feuchtigkeit
von ungefähr
60% eingestellt werden, welche eine obere Grenze in bezug auf die
Feuchtigkeit ist, bei der ein Mensch normalerweise sich im Fahrzeugabteil
wohl fühlt.
Die obere Grenze für
die relative Feuchtigkeit des Innenabteils kann durch den Insassen
mit einem Wählorgan
auf der Konsolen-/Anzeigeeinheit 20 eingestellt werden.
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Die
Beziehung zwischen zwei Variablen, die die Lufttemperatur und die
relative Luftfeuchtigkeit zeigen, und der absoluten Feuchtigkeit
können
durch ein Polynom ausgedrückt
werden, und eine temporäre
festgelegte absolute Feuchtigkeit Xset des Innenabteils (temporäre Xset)
kann durch Berechnung des Polynoms unter Verwendung der oberen Grenze
der relativen Luftfeuchtigkeit des Innenabteils als Variable verwendet
werden. Alternativ kann die Beziehung bei jeder relativen Luftfeuchtigkeit
als Nachschlagetabelle im Speicher 23 der Klimatisierungs-ECU 14 gespeichert
sein, und eine temporäre
festgelegte absolute Feuchtigkeit Xset des Innenabteils (temporäre Xset)
kann aus der Nachschlagetabelle auf der Basis der ausgewählten relativen
Luftfeuchtigkeit bestimmt werden.
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Dann
vergleicht die Klimatisierungs-ECU 14 die absolute Feuchtigkeit
Xrmax des Fensterglas-Taupunkts des Innenabteils und die temporäre festgesetzte
Absolutfeuchtigkeit Xset des Innenabteils (temporäre Xset)
miteinander im Schritt S4. Wenn Xrmax > temporär Xset, dann wird, sogar wenn die
Luft, welche die festgelegte Absolutfeuchtigkeit Xset für das Innenabteil
(temporär
Xset) in der Nähe des
Fensterglases hat, abgekühlt
wird, das Fensterglas nicht beschlagen, da die Luft die relative
Feuchtigkeit von 100% nicht übersteigt.
Wenn dagegen Xrmax ≥ temporär Xset,
wird, wenn Luft, welche die temporäre festgelegte absolute Feuchtigkeit
Xset für das
Innenabteil (temporär
Xset) in der Nähe
des Fensterglases hat, abgekühlt,
da die Luft die relative Feuchtigkeit von 100% übersteigt, das Fensterglas beschlagen.
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Wenn
Xrmax > temporär Xset,
legt dann die Klimatisierungs-ECU 14 die eingestellte absolute Feuchtigkeit
Xset des Innenabteils auf die temporäre eingestellte absolute Feuchtigkeit
Xset des Innenabteils (temporäre
Xset) (Xset = temporäre
Xset) im Schritt S5 fest. Wenn Xrmax = temporär Xset, legt die Klimatisierungs-ECU 14 die
festgelegte absolute Feuchtigkeit Xset des Innenabteils auf die
absolute Feuchtigkeit Xrmax (Xset = Xrmax) des Fensterglas-Taupunkts
des Innenabteils im Schritt S6 fest. Durch derartiges Festsetzen
der festgelegten absoluten Feuchtigkeit Xset für das Innenabteil wird, wenn die
Abkühlungsleistung
des Kompressors als erforderliches Minimum verwendet wird, das Fensterglas nicht
beschlagen, und es wird eine wohltuende Feuchtigkeit im Fahrgastabteil
erreicht.
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Danach
berechnet die Klimatisierungs-ECU 14 eine erforderliche
Auslasslufttemperatur Tao und eine erforderliche Auslassluft-Absolutfeuchtigkeit Xao
am Auslass 42, 44 oder 46, die erforderlich
sind, die festgesetzte Temperatur des Innenabteils Tset und die
festgelegte absolute Feuchtigkeit Xset des Innenabteils zu erreichen
(Schritt S7).
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Eine
erforderliche Auslasslufttemperatur Tao wird von der festgelegten
Innenabteiltemperatur Tset, welche durch den Fahrgast festgelegt
wird, der Innenabteiltemperatur Tr, die durch den Fahrgastabteil-Temperatursensor 28 ermittelt
wird, der Außenlufttemperatur
Tam, welche durch den Außenlufttemperatursensor 22 ermittelt
wird, und der Menge Ts der Sonnenstrahlung, die durch den Sonnenstrahlsensor 24 ermittelt
wird, gemäß der folgenden
Gleichung (1) berechnet: Tao = Ktset·Tset – Ktr·Tr – Ktam·Tam – Kts·Ts – Ct (1)wobei Ktset
ein festgesetzter Innenabteil-Temperaturkoeffizient ist;
Ktr
ein Innenabteil-Temperatursensorkoeffizient ist;
Ktam ein Außenluft-Temperatursensorkoeffizient
ist;
Kts ein Sonnenstrahlsensorkoeffizient ist; und
Ct
ein Temperaturberechungskoeffizient ist.
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Die
Außenlufttemperatur
Tam wird so angesehen, dass sie ungefähr proportional zur Außenluftfeuchtigkeit
ist, und eine erforderliche absolute Feuchtigkeit Xao der Außenluft
wird von der eingestellten absoluten Feuchtigkeit Xset des Innenabteils, die
im Schritt S5 oder S6 bestimmt wurde, von der absoluten Feuchtigkeit
Xr des Innenabteils, die durch den Feuchtigkeitssensor 30 für das Innenabteil
ermittelt wird, und der Außenlufttemperatur
Tam, welche durch den Außenluft-Temperatursensor 22 ermittelt wird,
gemäß der folgenden
Gleichung (2) berechnet: Xao = Kxset·Xset – Kxr·Xr – Kxam·Tam – Cx1 (2)wobei Kxset
der festgesetzte absolute Feuchtigkeitskoeffizient des Innenabteils
ist;
Kxr der absolute Feuchtigkeitskoeffizient des Innenabteils
ist;
Kxam der absolute Feuchtigkeitskoeffizient für die Außenluft
ist; und
Cx1 ein Feuchtigkeitsberechnungskoeffizient ist.
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Wenn
der Feuchtigkeitssensor 30 für das Innenabteil ein Sensor
zum Ermitteln der relativen Feuchtigkeiten ist, kann die absolute
Feuchtigkeit Xr des Innenabteils von dem psychrometrischen Diagramm
bestimmt werden, welches in 4 gezeigt ist,
wobei die Innenabteiltemperatur Tr verwendet wird, welche durch
den Temperatursensor 28 des Fahrgastabteils ermittelt wird,
und die relative Feuchtigkeit, welche durch den Feuchtigkeitssensor 30 für das Innenabteil
ermittelt wird.
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Unter
Verwendung der erforderlichen Temperatur Tao der Auslassluft und
der erforderlichen absoluten Feuchtigkeit Xao der Auslassluft, die
somit berechnet wurde, berechnet die Klimatisierungs-ECU 14 eine
Steuerungstemperatur Tea zum Minimieren des Arbeitsgrads des Kompressors 68.
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Wenn
der Kompressor 68 eine feste Leistung hat und zwischen
dem Motor 18 und der Kupplung 69 verbunden ist,
steuert die Klimatisierungs-ECU 14 den ermittelten Wert
des Auslasstemperatursensors 66 des Verdampfers bei der
Steuerungstemperatur Tea, wenn der Kompressor 68 vom Motor 18 gelöst wird,
und sie steuert außerdem
den ermittelten Wert des Auslasstemperatursensors 66 des
Verdampfers bei der Steuerungstemperatur Tea + ε (ε : eine Konstante), wenn der
Kompressor 68 mit dem Motor 18 verbunden ist.
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Die
Klimatisierungs-ECU 14 vergleicht die absolute Feuchtigkeit
Xrmax des Fensterglas-Taupunkts für das Innenabteil, die im Schritt
S2 erfasst wurde, mit der absoluten Feuchtigkeit Xr des Innenabteils,
die durch die absolute Feuchtigkeit Xr des Innenabteils ermittelt
wurde, die durch den Feuchtigkeitssensor 30 des Innenabteils
ermittelt wurde (Schritt S8). Wenn Xrmax = Xr, kann, wenn die Luft im
Fahrgastabteil in der Nähe
des Fensterglases abgekühlt
wird, das Fensterglas beschlagen werden. Um folglich die Entfeuchtungsfähigkeit
des Verdampfers 58 zu maximieren, legt die Klimatisierungs-ECU 14 die
Steuerungstemperatur Tea auf eine niedrigere Grenzfeuchtigkeit min
fest, bei der der Verdampfer 58 nicht überfroren wird (Schritt S9).
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Wenn
im Schritt 8 Xrmax > Xr,
wird dann, sogar wenn die Luft im Fahrgastabteil in der Nähe des Fensterglases
abgekühlt
wird, da die Luft die relative Feuchtigkeit von 100% nicht übersteigt,
das Fensterglas nicht beschlagen. Wenn eine Grenze für die Temperatur
durch δ dargestellt
wird und eine Grenze für
die Feuchtigkeit durch γ,
und wenn (Tset – δ) > Tr (Schritt S10) und
(Xset – γ) > Xr (Schritt S11),
setzt, da das Fahrgastabteil nicht weiter entfeuchtet und aktuell
gekühlt
werden muss, die Klimatisierungs-ECU 14 Tea = β (beispielsweise
auf ungefähr 20°C), um die
Arbeit des Kompressors 68 zu minimieren (Schritt S12).
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Wenn
Xrmax > Xr (Schritt
S8), (Tset – δ) = Tr (Schritt
S10) und (Xset – δ) > Xr (Schritt S13),
beurteilt die Klimatisierungs-ECU 14, dass das Fahrgastabteil
abgekühlt
werden muss. Wenn eine Grenze für die
erforderliche Temperatur Tao der Auslassluft durch α dargestellt
wird, legt die Klimatisierungs-ECU 14 Tea = Tao – α fest (Schritt
S14).
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Wenn
Xrmax > Xr (Schritt
S8), (Tset – δ) > Tr (Schritt S10) und
(Xset – δ) = Xr (Schritt
S11), beurteilt die Klimatisierungs-ECU 14, dass das Fahrgastabteil
entfeuchtet werden muss. Wenn die Temperatur, bei der die erforderliche
absolute Feuchtigkeit Xao der Auslassluft mit der relativen Feuchtigkeit
von 100% erreicht ist, durch T(Xao) dargestellt wird und ein Berechnungskoeffizient
für die
Temperatur T(Xao) durch η,
setzt die Klimatisierungs-ECU 14 Tea = T(Xao) – η im Schritt
S15 fest.
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Wenn
Xrmax > Xr (Schritt
S8), (Tset – δ) = Tr (Schritt
S10) und (Xset – γ) = Xr (Schritt
S13), beurteilt die Klimatisierungs-ECU 14, dass das Fahrgastabteil
abgekühlt
und entfeuchtet werden muss. Die Klimatisierungs-ECU 14 vergleicht
Tao – α und T(Xao) – η miteinander
(Schritt S16) und setzt den kleineren Wert als Steuerungstemperatur
Ta fest (Schritt S14 oder S15).
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Nachdem
die Steuerungstemperatur Tea somit festgelegt ist, stellt, wenn
der Kompressor 68 eine variable Leistung hat, die Klimatisierungs-ECU 14 die Leistung
des Kompressors 68 ein (Schritt S17). Dann berechnet die
Klimatisierungs-ECU 14 die Öffnung der Luftmischdrehklappe 62 (Schritt
S18) und betätigt
den Luftmisch-Drehklappenantrieb 36, um die Öffnung der
Luftmischdrehklappe 62 einzustellen. Die Klimatisierungs-ECU 14 berechnet
eine Spannung, die an den Ventilatorantrieb 34 angelegt
werden soll, um zu bewirken, dass der Ventilator 56 eine erforderliche
Menge an Luft liefert (Schritt S19) und betreibt den Ventilatorantrieb 34 bei
der berechneten Spannung. Die Klimatisierungs-ECU 14 berechnet somit
die Position der Modusauswahldrehklappe 52 oder 54 gemäß dem Modus,
der durch die Konsolen-/Anzeigeeinheit 20 eingestellt wurde
(Schritt S20) und betätigt
den Modusauswahl-Drehklappenantrieb 38,
um die Modusauswahldrehklappe 52 oder 54 einzuschalten.
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Dann
wird die Klimatisierungseinheit 16 beim Luftzustand des
Fahrgastabteils betrieben, um die Temperatur im Fahrgastabteil mit
der eingestellten Temperatur Tset des Innenabteils gleich zu machen, und
außerdem
die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil und die fest gelegte absolute
Feuchtigkeit Xset im Innenabteil gleich zu machen. Das Fahrgastabteil
wird somit auf einen Klimatisierungszustand eingestellt, bei dem
verhindert wird, dass das Fensterglas beschlägt, und es wird verhindert,
dass die Feuchtigkeit im Fahrgastabteil eine obere Grenze zwecks
einer wohltuenden Feuchtigkeit übersteigt.
Da der Kompressor 68 mit einer erforderlichen minimalen
Antriebsleistung gesteuert wird, um das Fahrgastabteil im obigen
klimatisierten Zustand zu halten, wird Energie, welche durch den
Kompressor 68 verbraucht wird, eingespart. 5 zeigt einen Vergleich der Energie,
welche pro Zeiteinheit durch den Kompressor 68 verbraucht
wird, in bezug auf die Außenlufttemperatur
Tam, wenn die Steuerungstemperatur Tea gemäß der Gleichung (2) berechnet
wurde, wobei der Ausdruck Kxam Tam ignoriert wurde und die Klimatisierungseinheit 16 gesteuert
wurde (wie durch die gestrichelte Kurve angedeutet), und wenn die
Steuerungstemperatur Tea gemäß der Gleichung
(2) berechnet wurde und die Klimatisierungseinheit 16 unter
diesen Zuständen
gesteuert wurde (wie durch die durchgezogene Kurve angedeutet),
unter Zuständen, dass
die Außenfeuchtigkeit
normal war (beispielsweise 50%), die festgelegte Temperatur Tset
des Innenabteils 25°C
betrug und die obere Grenze der relativen Feuchtigkeit des Innenabteils
60% betrug. Wie in 5 gezeigt
ist, ist die Leistung, welche durch den Kompressor 68 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verbraucht wurde, kleiner als die beim herkömmlichen System.