DE10350345A1

DE10350345A1 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE10350345A1
Application number: DE10350345A
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Kariya Ichishi; Tatsuya Kariya Ito; Tatsumi Kariya Kumada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2004-05-13
Also published as: US20040089005A1; US7246656B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage (100A, 100B, 100C, 100) mit einem IR-Sensor (70, 70E, 70F, 70G, 131), der die Temperatur von Luft innerhalb einer Fahrgastzelle misst. Der IR-Sensor ist auf einem Instrumentenbrett (50, IS) derart angeordnet, dass der Sensor über Schalter (53-63, 82, 83, 85, 135, 136, 160) und einer Gesichtsausblasöffnung (21, 31, 105c) auf dem Instrumentenbrett zu liegen kommt. Dadurch wird verhindert, dass der Umfangsbereich des IR-Sensors mit den Händen eines Fahrers oder Beifahrers selbst dann in störenden Eingriff gelangt, wenn die Schalter durch den Fahrer (bzw. Beifahrer) betätigt werden. Die Klimaanlage ist dadurch in der Lage, die Klimatisierung stabil durchzuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage, die auf Grundlage einer Lufttemperatur automatisch gesteuert wird, die durch einen kontaktfreien Temperatursensor ermittelt wird.

Die US-2002-0053601 A1 offenbart eine Klimaanlage für ein Fahrzeug. Die Klimaanlage weist einen Infrarot-Temperatursensor, eine Steuereinheit und einen Schalter auf. Der Infrarot-Temperatursensor ist im Zentrum eines Instrumentenbretts des Fahrzeugs angeordnet. Der Sensor ermittelt eine Temperatur im Bereich eines Fahrers und von Fahrgästen an der Fahrgastzelle. Die Steuereinheit steuert die Klimaanlage auf Grundlage der ermittelten Temperatur. Der Schalter ist auf dem Instrumentenbrett so angeordnet, dass er durch den Fahrer und Fahrgäste bzw. den Beifahrer betätigbar ist.

Das US-Patent Nr. 6 397 615 offenbart eine weitere Klimaanlage für ein Fahrzeug. Die Klimaanlage weist einen Thermosäulen-Infrarot-Temperatursensor, eine Klimatisierungseinheit und eine elektronische Steuereinheit auf. Der Sensor ermittelt die Temperatur im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste. Die Klimatisierungseinheit steuert die Temperatur des Luftvolumens der klimatisierten Luft. Die klimatisierte Luft wird aus einer Ausblasöffnung ausgetragen, die auf einer gegenüberliegenden Platte einer Fahrgastzelle angeordnet ist (beispielsweise auf der Vorderseite des Instrumentenbretts). Die Steuereinheit steuert die Klimatisierungseinheit auf Grundlage der durch den Infrarot-Temperatursensor ermittelten Temperatur, wenn, wie in 7 gezeigt, in derartigen Klimaanlagen der Schalter auf dem Instrumentenbrett durch den Fahrer und die Fahrgäste betätigt wird, kommt der Ermittlungsbereich 70b des Infrarotsensors in störenden Eingriff mit den Händen des Fahrers und der Fahrzeuginsassen. Dies ist deshalb der Fall, weil der Infrarotsensor (ein kontaktfreier Sensor) im Zentrum des Instrumentenbretts zu liegen kommt. In einer derartigen Klimaanlage ist der Infrarotsensor nicht in der Lage, die Temperatur im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste genau zu ermitteln. Hierdurch vermag die Klimaanlage die klimatisierte Luft nicht komfortabel zu steuern.

Wenn der Thermosäulen-Infrarot-Temperatursensor unter der Ausblasöffnung zu liegen kommt, wird der Sensor außerdem durch gekühlte Luft beeinträchtigt, die aus der Ausblasöffnung bläst. Dies ist deshalb der Fall, weil die gekühlte Luft aus der Ausblasöffnung nach unten strömt, während die Klimaanlage in einer Kühlbetriebsart arbeitet.

Ein Thermosäulen-Infrarot-Temperatursensor umfasst üblicherweise einen büchsenartiges Gehäuse, einen Infrarot-Absorptionsfilm und ein Thermoelement. Das büchsenartige Gehäuse weist ein Fenster auf. Der Infrarot-absorbierende Film ist in dem Gehäuse angeordnet. Der Film absorbiert einfallende Infrarotstrahlen durch das Fenster und setzt sie in Wärme um.

Die Wärme verursacht eine Temperaturdifferenz zwischen einem heißseitigen und einem kaltseitigen Anschluss des Thermoelements. Die Temperaturdifferenz ruft zwischen den Anschlüssen eine thermoelektromotorische Kraft hervor.

Die einfallenden Infrarotstrahlen von dem Temperaturermittlungsbereich in dem Fahrzeug ruft eine Temperaturdifferenz zwischen den heißen und kalten Anschlüssen der Thermosäule hervor. Die Temperaturdifferenz ruft eine thermoelektromotorische Kraft bzw. eine elektrische Potentialdifferenz hervor, aus welcher die Temperatur des Temperaturermittlungsbereichs ermittelt wird.

Der Sensor wird jedoch durch die gekühlte Luft beeinträchtigt, so dass eine ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem büchsenartigen Gehäuse auftritt. Aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Temperatur in dem büchsenartigen Gehäuse tritt eine Temperaturdifferenz auf. Hierdurch wird der Klimatisierungsvorgang im Fahrzeug gestört.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, die dazu geeignet ist, selbst dann stabil zu klimatisieren, wenn ein Fahrer oder ein Fahrgast bzw. Beifahrer in dem Fahrzeug einen Schalter auf dem Instrumentenbrett betätigt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Temperaturdetektor zu schaffen, der einen kontaktfreien Temperatursensor aufweist, dessen Temperaturerfassungsfenster nicht so ohne weiteres verschmutzen kann und der in der Lage ist, die Temperatur im Bereich des Fahrers und des Fahrgasts genau zu ermitteln.

Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage zu schaffen, welche die Luft in einem Fahrzeug unter Verwendung eines kontaktfreien Temperatursensors in geeigneter Weise bzw. korrekt steuert.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Fahrzeugklimaanlage einen kontaktfreien Temperatursensor auf, der auf dem Instrumentenbrett über dem Schalter zum Wählen einer Temperatur und eines Luftvolumens in einer Fahrgastzelle zu liegen kommt.

Wenn eine Hand eines Fahrers oder Fahrgasts bzw. Beifahrers in einem Fahrgastsitz bzw. Beifahrersitz auf dem Fahrzeug eine Temperaturermittlungsbereichs des kontaktfreien Temperatursensors abdeckt, ist der Temperatursensor nicht in der Lage, die Temperatur des Fahrers bzw. Fahrgasts bzw. im Bereich derselben zu messen, wodurch eine stabile Klimatisierung unmöglich ist. Der kontaktfreie Temperatursensor der erfindungsgemäßen Klimaanlage ist über den Schaltern zur Wahl der Temperatur und des Luftvolumens in der Fahrgastzelle angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass ein Ermittlungsbereich des kontaktfreien Temperatursensors mit den Händen des Fahrers oder eines Fahrgasts in der Fahrgastzelle auch dann nicht in störenden Eingriff kommt, wenn dieser den Schalter zum Wählen der Temperatur bzw. des Luftvolumens entsprechend seiner Option betätigt. Die Klimaanlage ist dadurch in der Lage, stabil zu klimatisieren.

Da der kontaktfreie Temperatursensor der erfindungsgemäßen Klimaanlage auf dem Instrumentenbrett eines Fahrzeugs vorgesehen ist, können derartige Instrumentenbretter mit kontaktfreien Temperatursensoren problemlos als Modul zu Fahrzeugherstellern geliefert werden, was zu einer Verringerung der Montagekosten führt. Da der kontaktfreie Temperatursensor außerdem in der Nähe des Mikrocomputers der Steuereinheit der Klimaanlage angeordnet werden kann, kann ein entsprechender Verbindungspfad bzw. eine entsprechende Verbindungsleitung kurz gemacht werden. Dies verbessert die Beständigkeit des Temperatursensors gegenüber Rauschen und die Stabilität bei der Klimatisierung. Dies trägt außerdem zur Kostenverringerung bei.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Fahrzeugklimaanlage eine Klimatisierungseinheit, einen kontaktfreien Temperatursensor und eine Steuereinheit auf. Die Klimatisierungseinheit klimatisiert die Luft in der Fahrgastzelle und die klimatisierte Luft wird in die Fahrgastzelle durch eine Ausblasöffnung geblasen. Der kontaktfreie Temperatursensor ermittelt die Temperatur in einem Temperaturermittlungsbereich. Die Steuereinheit steuert die Temperatur der klimatisierten Luft in Reaktion auf die ermittelte Temperatur, die durch den kontaktfreien Temperatursensor ermittelt wird. Der kontaktfreie Temperatursensor ist über der Ausblasöffnung angeordnet.

Da der kontaktfreie Temperatursensor nicht durch die klimatisierte Luft beeinträchtigt wird, die aus der Ausblasöffnung ausströmt, kann die Temperatur in dem Temperaturermittlungsbereich genau ermittelt werden. Die Klimaanlage ist' deshalb in der Lage, die Luft in der Fahrgastzelle in der gewünschten Weise zu klimatisieren.

In Übereinstimmung mit einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Fahrzeugklimaanlage eine Klimatisierungseinheit, einen kontaktfreien Temperatursensor und eine Steuereinheit auf. Die Klimatisierungseinheit klimatisiert die Luft in der Fahrgastzelle und die klimatisierte Luft wird in die Fahrgastzelle durch eine Ausblasöffnung geblasen. Der kontaktfreie Temperatursensor ermittelt die Temperatur in einem Temperaturermittlungsbereich. Die Steuereinheit steuert die Temperatur der klimatisierten Luft in Reaktion auf die ermittelte Temperatur, die durch den kontaktfreien Temperatursensor ermittelt wird. Der kontaktfreie Temperatursensor ist auf einer Seite der Ausblasöffnung in horizontaler Richtung angeordnet.

Der kontaktfreie Temperatursensor wird durch die klimatisierte Luft deshalb selbst dann nicht beeinträchtigt, wenn die klimatisierte Luft seitwärts aus der Ausblasöffnung geblasen wird. Dadurch vermag er die Temperatur der Luft innerhalb des Temperaturermittlungsbereichs genau zu ermitteln. Die Klimaanlage ist deshalb in der Lage, die Luft in der Fahrgastzelle in erwünschter Weise zu klimatisieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
1A eine perspektivische Ansicht eines Instrumentenbretts eines Fahrzeugs, das mit einer Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist,
1B eine Vorderansicht eines Steuerpults für die Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
2 schematisch ein Gesamtaufbau der Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
3 eine Vorderansicht des Instrumentenbretts in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
4 ein Flussdiagramm des durch eine ECU der Klimaanlage in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform ausgeführten Steuerprogramms,
5 eine Kennlinie einer Beziehung zwischen einer Zielausblastemperatur (TAO) und einer Gebläsesteuerspannung der Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
6 eine Kennlinie einer Beziehung zwischen TAO und der Ausblasöffnungsbetriebsart der Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
7 eine Darstellung der Temperaturermittlungsbereiche der Infrarot-(R)-Sensoren, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind,
8 ein Flussdiagramm zum Berechnen von TAO in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
9 eine perspektivische Ansicht eines Instrumentenbretts eines mit einer Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Fahrzeugs,
10 ein Flussdiagramm zum Berechnen von TAO in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform,
11 eine perspektivische Ansicht eines Instrumentenbretts eines Fahrzeugs, das mit einer Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist,
12 eine Vorderansicht eines Steuerpults in Übereinstimmung mit einer zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung,
13 eine Schnittansicht des Instrumentenbretts im Bereich des IR-Sensors und eine Vorderansicht des IR-Sensors in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
14A eine Schnittansicht eines Instrumentenbretts im Bereich eines weiteren IR-Sensors und eine Vorderansicht des IR-Sensors in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
14B eine perspektivische Ansicht des mit einer Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform ausgerüsteten Instrumentenbretts,
15 eine Schnittansicht eines Instrumentenbretts im Bereich eines weiteren IR-Sensors und eine Vorderansicht des IR-Sensors in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
16 eine Schnittansicht eines Instrumentenbretts im Bereich eines weiteren IR-Sensors und eine Vorderansicht des IR-Sensors in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
17 eine Vorderansicht eines Instrumentenbretts einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung,
18 eine Schnittansicht eines Instrumentenbretts im Bereich eines Sensors in Übereinstimmung mit einem Vergleichsbeispiel,
19 eine schematische Ansicht des gesamten Aufbaus einer Automatikklimaanlage in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
20 eine perspektivische Ansicht eines mit einer Automatikklimaanlage mit einem IR-Sensor in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform ausgerüsteten Instrumentenbretts,
21 eine perspektivische Ansicht eines Ausblasöffnungsaufbaus, eine Schnittansicht des Ausblasöffnungsaufbaus und eine Vorderansicht des IR-Sensors in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
22 eine Ansicht eines Temperaturermittlungsbereichs des IR-Sensors in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
23 ein Flussdiagramm eines Steuerprogramms, das durch eine ECU in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform ausgeführt wird,
24 eine Kennlinie einer Beziehung zwischen TAO und einer Gebläsesteuerspannung in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
25 eine Kennlinie einer Beziehung zwischen TAO und einer Ansaugbetriebsart in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
26 eine Kennlinie einer Beziehung zwischen TAO und einer Ausblasöffnungsbetriebsart in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
27 ein experimentelles Ergebnis der Klimaanlage in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
28 ein experimentelles Ergebnis einer Klimaanlage in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik,
29 eine perspektivische Ansicht eines Instrumentenbretts, das mit einer Automatikklimaanlage mit einem weiteren IR-Sensor in Übereinstimmung mit der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, und
30 ein experimentelles Ergebnis der Klimaanlage in Übereinstimmung mit der siebten Ausführungsform.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. In der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugsziffern dieselben Bestandteile und Einrichtungen.
[ Erste Ausführungsform ]
Eine Automatikklimaanlage 100A in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf 1A bis 8 erläutert. Wie in 1A gezeigt, ist die Automatikklimaanlage 100A in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Klimaanlage 100A klimatisiert die Luft in ei ner Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist einen Motor für den Antrieb des Fahrzeugs auf.
Wie in 2 gezeigt, weist die Automatikklimaanlage 100A eine Klimatisierungseinheit 1 und eine elektronische Klimatisierungssteuereinheit (A/C-ECU) 10 auf. Die ECU 10 steuert Stellorgane für die Klimatisierungseinheit 1.
Die Fahrgastzelle weist eine vorderseitige Klimatisierungszone und eine beifahrerseitige bzw. fahrgastseitige Klimatisierungszone auf. Die fahrerseitige Klimatisierungszone umfasst einen Rücksitz auf der rechten Seite des Fahrzeugs. Die beifahrerseitige Klimatisierungszone umfasst einen Rücksitz auf der linken Seite des Fahrzeugs. Die Klimatisierungseinheit 1 steuert die Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, und eine Ausblasöffnungsbetriebsart. Die Klimatisierungseinheit 1 steuert die Temperatur der Luft und die Ausblasöffnungsbetriebsart der Fahrerseite und der Beifahrerseite der Klimatisierungszonen getrennt.
Die Klimatisierungseinheit 1 weist einen Luftkanal 2 auf, der in der Vorderseite der Fahrgastzelle angeordnet ist. Eine Innen-/Außenluftumschaltklappe 3 und ein Gebläse 4 sind stromaufwärts im Kanal 2 vorgesehen. Die Innen-/Außenluftumschaltklappe 3 wird durch ein Stellorgan, wie etwa einen Servomotor 5 angetrieben, um eine Ansaugöffnungsbetriebsart zu ändern. Das heißt, die Innen-/Außenluftumschaltklappe 3 ändert die Öffnung bzw. den Öffnungsgrad einer Innenluftansaugöffnung 6 und einer Außenluftansaugöffnung 7. Die Innenluft wird durch die Innenluftansaugöffnung 6 angesaugt. Außenluft wird durch die Außenluftansaugöffnung 7 angesaugt.
Bei dem Gebläse 4 handelt es sich um einen Zentrifugallüfter, der durch einen Gebläsemotor 9 angetrieben wird. Der Gebläsemotor 9 wird durch eine Gebläsetreiberschaltung 8 gesteuert. Das Gebläse 4 erzeugt einen Luftstrom, der in Richtung zur Innenseite der Fahrgastzelle in den Luftkanal 2 strömt.
Ein Verdampfer 41 ist in der Mitte des Luftkanals 2 vorgesehen, um die durch den Luftkanal 2 strömende Luft zu kühlen. Ein Heizerkern 42 ist stromabwärts vom Verdampfer 41 vorgesehen. Der Heizer 42 heizt die Luft mit der Wärme des Kühlwassers, die durch einen ersten Durchlass 11 und einen zweiten Durchlass 12 strömt.
Ein Teil des Luftkanals 2 ist durch eine Trennwand 14 in einen ersten Durchlass 11 und einen zweiten Durchlass 12 unterteilt. Der Verdampfer 41 kann durch ein Peltierelement ersetzt werden, falls die Automatikklimaanlage 100A auf Elektrofahrzeuge angewendet ist.
Eine vorderseitige Luftmischklappe 15 und eine beifahrerseitige Luftmischklappe 16 sind unmittelbar stromaufwärts vom Heizerkern 42 vorgesehen. Die Luftmischklappe 15, 16 steuern getrennt die Temperaturen der vorderseitigen Klimatisierungszone und der beifahrerseitigen Klimatisierungszone.
Die Luftmischklappen 15, 16 werden durch ihre jeweiligen Stellorgane, wie etwa Servomotoren 17, 18, angetrieben. Die Luftmischklappen 15, 16 stellen die Temperatur der klimatisierten Luft ein, die in Richtung auf die vorderseitige Klimatisierungszone und die beifahrerseitige Klimatisierungszone strömt. Die klimatisierte Luft wird insbesondere in Richtung auf die Innenseite einer Windschutzscheibe bzw. Fensterscheibe des Fahrzeugs strömen gelassen.
Der Verdampfer 41 stellt einen Bestandteil eines Kühl- bzw. Kältekreislaufs dar. Der Kältekreislauf weist einen (nicht gezeigten) Verdichter, einen Kondensator (nicht gezeigt), einen Sammelbehälter (nicht gezeigt), ein Expansionsventil (nicht gezeigt) und den Verdampfer 41 auf. Der Verdichter wird durch den (Fahr-)Motor des Fahrzeugs angetrieben, um ein Kühlmittel bzw. Kältemittel zu verdichten und auszutragen. Der Kondensator kondensiert das Kältemittel, das aus dem Verdichter ausgetragen wird, in eine teilweise gasförmiges, teilweise flüssiges Kältemittel. Der Sammelbehälter trennt flüssiges Kältemittel von dem Zwei-Phasen-Kältemittel ab. Das Expansionsventil lässt das flüssige Kältemittel adiabatisch expandieren. Der Verdampfer 41 lässt das teilweise gasförmige, teilweise flüssige Zwei-Phasen-Kältemittel verdampfen.
Der Verdichter wird durch eine (nicht gezeigte) elektromagnetische Kupplung diskontinuierlich angetrieben, die zwischen dem Motor und dem Verdichter vorgesehen und durch die ECU 10 vorgesehen ist und durch die ECU 10 gesteuert wird.
Wenn die Kupplung eingeschaltet bzw. eingerückt wird, startet der Verdichter. Daraufhin kühlt der Verdampfer 41 und entfeuchtet die Luft, die durch den Luftkanal 2 strömt. Die Temperatur in der Fahrgastzelle wird dadurch niedriger und Nebel, falls ein solcher vorhanden ist, bzw. Beschlag auf den Innenseiten der Fenster wird entfernt.
Bei dem Verdichter handelt es sich um einen Verdichter variabler Kapazität mit einem elektromagnetischen Kapazitätssteuerventil. Das Ventil regelt die Kapazität des Verdichters in Übereinstimmung mit einem Steuersignal, das auf Grundlage des Vergleichs zwischen der Zielverdampferauslasstemperatur TEO hinter dem Verdampfer 41 und der Lufttemperatur TE erzeugt wird, die durch einen Nachverdampferlufttemperatursensor 74 ermittelt wird, die hinter dem Verdampfer 41 angeordnet ist.
Eine fahrerseitige Entfrosterausblasöffnung 20, eine fahrerseitige zentrale Gesichtsausblasöffnung 21, eine seitliche Gesichtsausblasöffnung 22 für die Fahrerseite und eine fahrerseitige Fußausblasöffnung 23 sind an stromabwärtigen Enden von jedem Ausblaskanal vorgesehen. Die Ausblaskanäle sind mit dem Abschlussende des ersten Durchlasses 11 verbunden.
Eine beifahrerseitige Entfrosterausblasöffnung 30, eine beifahrerseitige zentrale Gesichtsausblasöffnung 31, eine seitliche Gesichtsauslaasöffnung 32 für die Beifahrerseite und eine beifahrerseitige Fußauslassöffnung 33 sind an stromabwärtigen Enden von jedem Ausblaskanal vorgesehen. Die Ausblaskanäle sind mit dem Abschlussende des zweiten Durchlasses 12 verbunden.
Die Entfrosterausblasöffnungen 20 und 30 blasen klimatisierte Luft (hauptsächlich heiße Luft) auf die Windschutzscheibe. Die seitlichen Gesichtsausblasöffnungen 22 und 32 blasen klimatisierte Luft (hauptsächlich heiße Luft) auf die Seitenfenster.
Ausblasöffnungsumschaltklappen 24, 25, 26 sind in dem ersten Durchlass 11 zur Änderung der Ausblasöffnungsbetriebsart für die fahrerseitige Klimatisierungszone vorgesehen. Ausblasöffnungsumschaltklappen 34, 35, 36 sind in dem zweiten Durchlass 12 vorgesehen, um die Ausblasöffnungsbetriebsart für die beifahrerseitige Klimatisierungszone zu ändern.
Die Ausblasöffnungsumschaltklappen 24 bis 26 und 34 bis 36 werden von Stellorganen, wie etwa Servomotoren 28, 29, 38 und 39, angetrieben. Die Ausblasöffnungsumschaltklappen 24 bis 26 und 34 bis 36 ändern die Ausblasöffnungsbetriebsarten für die Fahrerseite und die Beifahrerseite.
Die Ausblasöffnungsbetriebsarten für sowohl die Fahrerseite wie die Beifahrerseite umfassen eine GESICHTS-Betriebsart, eine B/L-Betriebsart, eine FUß-Betriebsart, eine F/D-Betriebsart, eine DEF-Betriebsart bzw. Entfroster-Betriebsart sowie weitere Betriebsarten.
Die Ausblasöffnungsumschaltklappen 24 und 34 öffnen und schließen die Entfroster-Ausblasöffnungen 20 und 30 getrennt.
Die ECU 10 beginnt mit der arithmetischer Verarbeitung bzw. Berechnung und einer Steuerverarbeitung, wenn ein Zündschalter des Motors eingeschaltet wird (IG ON bzw. ZÜND. EIN) und Gleichstrom wird von der Batterie (nicht gezeigt) des Fahrzeugs der ECU 10 zugeführt.
Die Automatikklimaanlage 100A ist mit einem Steuerpult 51 versehen, das in einer Installationshöhlung des Instrumentbretts 50 des Fahrzeugs vorgesehen ist. Verschiedene Signale werden von Schaltern auf dem Steuerpult 51 in die ECU 10 eingegeben.
Wie in 1B gezeigt, weist das Steuerpult 51 eine Flüssigkristallanzeige (LCD) 52, einen REC/FRS-Schalter 53 zum Umschalten zwischen der Innenluft und der Außenluft, einen Fr-DEF-Schalter 54 für den vorderen Entfroster und einen Rr-DEF-Schalter 55 für den hinteren Entfroster auf. Das Steuerpult 51 weist einen DUAL-Schalter 56, einen MODE-Schalter 57 zum Umschalten der Ausblasöffnungsbetriebsart, einen Gebläseschalter 58 zum Ändern des Luftvolumens, einen A/C-Schalter 59, einen AUTO-Schalter 60 und einen AUS-Schalter 61 auf. Das Steuerpult 51 weist außerdem einen FAHRER- bzw. DRIVER-Schalter 62 zum Einstellen der Temperatur der Fahrerseite der Fahrgastzelle, einen BEIFAHRER- bzw. PASSENGER-Schalter 63 zum Wählen der Temperatur der Beifahrersitzseite der Fahrgastzelle auf und dergleichen.
Der DUAL-Schalter 56 ermöglicht die Temperaturwahl auf der Fahrerseite und auf der Beifahrerseite getrennt voneinander.
Der Fr-DEF-Schalter 54 dient zum Befehlen, ob der Strom bzw. die Energie zum Beschlagentfernen erhöht wird oder nicht, und gibt die Ausblasöffnungsbetriebsart in die DEF-Betriebsart ein.
Der MODE-Schalter 57 ändert die Ausblasöffnungsbetriebsart zwischen der FACE- bzw. GESICHTS-Betriebsart, der B/L-Betriebsart, der FOOT- bzw. FUß-Betriebsart und der F/D-Betriebsart in Reaktion auf eine Betätigung durch den Fahrer bzw. Beifahrer.
Die LCD 52 weist einen Bereich zur Anzeige der Solltemperatur bzw. Einstelltemperatur der fahrerseitigen Klimatisierungszone und der beifahrerseitigen Klimatisierungszone, einen Bereich zum Anzeigen der Ausblasöffnungsbetriebsart mit einem Icon, einen Bereich zum graphischen Anzeigen des Luftvolumens und dergleichen auf. Die LCD 52 kann außerdem die Außentemperatur außerhalb des Fahrzeugs, die Ansaugbetriebsart, die Zeit und dergleichen anzeigen. Die vorstehende Schalter können außerdem durch Berührungsschalter ersetzt sein, die auf der LCD 52 angeordnet sind.
Der A/C-Schalter 59 schaltet den Kühl- bzw. Kältezyklus (den Verdichter) ein. Wenn er gedrückt wird, um den Verdichter auszuschalten, wird der Kältekreislauf ausgeschaltet und der Motor wird von der Klimatisierungslast befreit. Dies erhöht die Kraftstoffausbeute des Fahrzeugs. Wenn der A/C-Schalter 59 einmal gedrückt wird, wird der Kältekreislauf eingeschaltet und seine LED 59a schaltet ein bzw. leuchtet auf. Wenn der A/C-Schalter 59 erneut gedrückt wird, wird der Kältekreislauf ausgeschaltet und seine LED 59a schaltet aus bzw. erlischt.
Wenn der Gebläseschalter 58 (der Schalter zum Ändern des Luftvolumens) in einem Ausschaltzustand des Gebläseschalters 58 eingeschaltet oder der OFF-Schalter bzw. AUS-Schalter 61 gedrückt wird, gehen der A/C-Schalter 59 und seine LED 59a aus, um den Verdichter zu stoppen.
Der DRIVER- bzw. FAHRER-Schalter 62 weist einen Erhöhungsschalter 62a und einen Erniedrigungsschalter 62b. Der DRIVER- bzw. FAHRER-Schalter 62 stellt die Temperatur der fahrerseitigen Klimatisierungszone mit einem gewünschten Pegel ein.
Der PASSENGER- bzw. BEIFAHRER-Schalter 63 weist einen ERhöhungsschalter 63a und einen Erniedrigungsschalter 63b auf. Der PASSENGER- bzw. BEIFAHRER-Schalter 63 wählt die Temperatur der beifahrerseitigen Klimatisierungszone mit einem gewünschten Pegel.
Die ECU 10 weist eine CPU, einen Speicher 10a, I/O-Anschlüsse und dergleichen auf. Der Speicher 10a weist eine ROM (EEPROM) und einen RAM auf. Analoge Signale von verschiedenen Sensoren werden in die ECU 10 durch die I/O-Anschlüsse eingegeben. Die analogen Signale werden in Digitalsignale durch einen A/D-Wandler umgesetzt und in die CPU eingegeben. Insbesondere sind ein kontaktfreier Infrarot-Temperatursensor (IR-Sensor) 70 und ein Außenlufttemperatursensor 72 elektrisch mit der ECU 10 verbunden. Der IR-Sensor 70 erfasst die Temperatur des Fahrers bzw. des Beifahrers bzw. von Fahrgästen oder im Bereich von diesen. Der Außenlufttemperatursensor 72 erfasst die Temperatur außerhalb des Fahrzeugs.
Wie in 1B gezeigt, ist der IR-Sensor 70, der auch als Sensor zum Erfassen der Temperatur im Fahrzeug dient, auf dem Instrumentenbrett 50 angeordnet. Insbesondere ist der IR-Sensor 0 auf Seiten der Decke angeordnet, d.h., über den Schaltern 62, 63 und 58, wie nachfolgend näher erläutert. Außerdem existiert eine Anzeige "IR SENSOR" auf der rechten Seite des IR-Sensors 70, um dessen Vorhandensein anzuzeigen.
Wie in 13 gezeigt, wird der IR-Sensor 70 von 1 und 3 in einem Loch bzw. einer Höhlung 705 angeordnet, das bzw. die in einer Kunstharz-Stirnplatte 50a des Instrumentenbretts 50 gebildet ist. Der IR-Sensor 70 weist ein Kunstharzgehäuse 701, einen durchlässigen bzw. permeablen Film 702 und ein Infrarot-Ermittlungselement 703 auf. Der durchlässige Film 702 dient als Linse und Filter. Der durchlässige Film 702 und das Infrarot-Ermittlungselement 703 werden in den Innenraum 706 des Kunstharzgehäuses 701 eingesetzt.
Die Frontplatte des Kunstharzgehäuses 701 weist eine Schrägfläche (eine Schrägung) 704 auf, die Kegelstumpfform hat. Der durchlässige Film 702 ist am Boden einer schalenförmigen Frontplatte 704 angeordnet. Ein Symbol "θ" bezeichnet den Winkel des Erfassungsbereichs des IR-Sensors 70. Die einfallenden Infrarotstrahlen von den Oberflächen von Objekten im Erfassungsbereich durchsetzen den durchlässigen Film 702 und erreichen das Infrarot-Ermittlungselement 703.
Aufgrund der Kegelstumpfform der Frontplatte 704 fällt Fremdmaterial, wie etwa Staub, der auch auf die Bodenfläche 704a der Frontplatte 704 gefallen ist, herunter und gleitet und fällt von der Frontplatte 704 herunter. Staub sammelt sich dadurch nicht auf der Frontplatte 704 und blockiert damit nicht die einfallenden Infrarotstrahlen.
Da der IR-Sensor 70 im inneren Teil einer Höhlung bzw. Bohrung 705 der Kunstharz-Stirnplatte 50a derart angebracht ist, dass sein Erfassungswinkelbereich θ nicht gestört ist, werden der Fahrer und der Beifahrer bzw. die Fahrgäste wirksam daran gehindert, den durchlässigen Film 702 zu berühren. Dadurch wird wirksam unterbunden, dass der durchlässige Film 702 verschmutzt wird.
Unter Bezug auf die Installation des IR-Sensors 70 weist der IR-Sensor 70 zumindest ein Infrarot-Ermittlungselement 703 und den durchlässigen Film 702 auf, wobei der durchlässige Film 702 im inneren Teil der Höhlung 705 angeordnet ist. Der IR-Sensor 70 misst Infrarotstrahlen von den Insassen und Fenstern der Fahrgastzelle zum Messen von Oberflächentemperaturen der Objekte in der Fahrgastzelle.
Da der IR-Sensor 70 im inneren Teil der Höhlung 705 angeordnet ist, wird der IR-Sensor 70 durch Finger und dergleichen nicht verschmutzt. Da die Frontplatte 704 des Kochs 705 Kegelstumpfform besitzt, gleitet Fremdmaterial und fällt die Schräge der kegelstumpfförmigen Frontplatte 704 herunter. Fremdmaterialien fallen dadurch auf die Bodenfläche bzw. Unterseite 704a und sammelt sich darauf nicht an. Es ist er wünscht, die Frontplatte 704 in Kegelstumpfform derart zu bilden, dass der Winkel des Temperaturermittlungsbereichs θ sichergestellt werden kann.
Unter erneutem Bezug auf 2 ist die ECU 10 außerdem elektrisch mit dem Nachverdampfungslufttemperatursensor 74, einem Wassertemperatursensor 75, einem Hygrometersensor 76 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor versehen. Der Temperatursensor 74 ermittelt die Temperatur der Luft unter dem Verdampfer 41. Der Wassertemperatursensor 75 ermittelt die Temperatur des Kühlwassers des Motors. Der Hygrometersensor 76 ermittelt die relative Feuchtigkeit der Luft in der Fahrgastzelle. Der Hygrometersensor 76 ist in einem Eintiefungsabschnitt angeordnet. Der Eintiefungsabschnitt ist in dem Instrumentenbrett 50 im Bereich des Fahrersitzes angeordnet. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ermittelt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Der Außenlufttemperatursensor 72, der Nachverdampferlufttemperatursensor 74 und der Wassertemperatursensor 75 sind mit Temperaturermittlungselementen, wie etwa Thermistoren, versehen.
Die ECU 10 ist mit einem Drucksensor 77 elektrisch verbunden. Der Drucksensor 77 ermittelt einen Druck des Kältemittels auf der Hochdruckseite des Kältekreislaufs. Der Drucksensor 77 ist zwischen dem Sammelbehälter und dem Expansionsventil angeordnet.
Mit Bezug auf 4 bis 8 wird nunmehr die Arbeitsweise der Automatikklimaanlage 100A erläutert.
Wenn der Zündschalter des Motors eingeschaltet wird, wird der ECU 10 Gleichstrom zugeführt. Die CPU arbeitet in Übereinstimmung mit einem Steuerprogramm, das in 4 gezeigt in dem ROM gespeichert ist.
Im Schritt S1 von 4 wird der RAM der ECU 10, bei dem es sich um den Speicher für die Datenverarbeitung handelt, initialisiert.
Im Schritt S2 werden Signale aus den Schaltern des Steuerpults 51 und Daten (Ermittlungswerte) in den ROM gelesne. Die Daten, die in den ROM gelesen werden, umfassen einen Nachverdampferlufttemperaturwert TE, einen Wassertemperaturwert TW und einen Mittelwert TIR (16).
Eine von dem Temperatursensor 74 zu erfassender Lufttemperatur hinter dem Verdampfer 41 ausgegebenes analoges Signal wird in ein digitales Signal durch Analog-/Digital(A/D)-Umsetzung umgesetzt. Das digitale Signal wird in dem Nachverdampferlufttemperaturwert TE umgesetzt, der in dem RAM gespeichert wird.
Ein analoges Signal, das von dem Wassertemperatursensor 75 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers des Motors ausgegeben wird, wird in ein digitales Signal unter A/D-Umsetzung bzw. -Wandlung umgesetzt bzw. gewandelt. Das digitale Signal wird daraufhin in den Wassertemperaturwert TW umgesetzt, der in dem RAM gespeichert ist.
Die mittlere Temperatur TIR (16) im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste bzw. des Beifahrers wird in Schritt S13 von 8 berechnet.
Der Prozessablauf bzw. die Verarbeitung in den Schritten S11 bis S14 von 8 wird ausgeführt, während die Verarbeitung der Schritte S1 bis S10 von 4 ausgeführt wird.
Im Schritt S11 von 8 wird der Temperaturwert im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste, ermittelt durch den IR-Sensor 70, in den RAM jeweils nach 250 ms eingegeben.
Im Schritt S12 sind die Temperaturwerte des Schritts S11 mit TIR (1) gewählt.
Im Schritt S13 wird der mittlere Temperaturwert TIR (16) von 16 Temperaturwerten TIR berechnet.
Im Schritt S14 werden Zielausblastemperaturen TAODr und TAOPa unter Verwendung der nachfolgend angeführten Gleichungen #1 und #2 berechnet. Die TAODr ist die Zielausblastemperatur der klimatisierten Luft, die in die fahrerseitige Klimatisierungszone geblasen wird, die TAOPa ist die Zielausblastemperatur der klimatisierten Luft, die in die beifahrerseitige Klimatisierungszone geblasen wird. TAODr = Kset × TSETDr – KIR × TIR (16) – Kam × TAMdisp + C (#1) TAOPa = Kset × TSETPa – KIR × TIR (16) – Kam × TAMdisp + C (#2)
In den Gleichungen steht "TSETDr" für die Solltemperatur auf der vorderseitigen Klimatisierungszone. "TSETPa" steht für die Solltemperatur auf der beifahrersitzseitigen Klimatisierungszone. Der Koeffizient für die Wahltemperatur bzw. Solltemperatur "Kset" beträgt 7,0. Der Koeffizient für IR "KIR" beträgt 5,1. "TIR" (°C) ist der Ermittlungswert durch den IR-Sensor. Der Koeffizient für die Temperatur der Luft außerhalb des Fahrzeugs "Kam" beträgt 1,0. "TAMdisp" (°C) ist die Lufttemperatur außerhalb des Fahrzeugs. Die Korrekturkonstante "C" beträgt –45.
Unter erneutem Bezug auf 4 werden im Schritt S3 die Zielausblastemperatur TAODr und TAOPa, berechnet im Schritt S14 von 8, in den RAM gespeichert.
Im Schritt S4 werden die Gebläserate (Luftvolumen pro Zeiteinheit) des Gebläses 4 (die Gebläsesteuerspannungen VADr und VAPa, die an den Motor 9 des Gebläses 4 angelegt werden) auf Grundlage von TAODr und TAOPa berechnet.
Mehr im einzelnen wird die Gebläsesteuerspannung VA zur Anlage an den Motor 9 des Gebläses 4 wie folgt berechnet.
Die Gebläsesteuerspannungen VADr und VAPa entsprechend TAODr und TAOPa werden auf Grundlage der Kennlinie von 5 ermittelt. Die Gebläsesteuerspannungen VADr und VAPa werden daraufhin gemittelt.
Im Schritt S5 werden ein Öffnungsgrad SWDr (%) der fahrerseitigen Luftmischklappe 15 und ein Öffnungsgrad SWPa (%) der beifahrerseitigen Luftmischklappe 16 unter Verwendung der Gleichungen #3 und #4 berechnet. SWDr = {TAODr – TE} × {100 / (TW – TE)} (#3) SWPa = {TAOPa – TE} × {100 / (TW – TE)} (#4)wobei TAODr die Zielausblastemperatur auf der fahrerseitigen Klimatisierungszone ist, wobei TAOPa die Zielausblastempera tur auf der beifahrerseitigen Klimatisierungszone ist, wobei TE der Nachverdampferlufttemperaturwert, ermittelt durch den Nachverdampferlufttemperatursensor 74 zum Erfassen der Lufttemperatur hinter dem Verdampfer 41 ist, und wobei TW der Wassertemperaturwert, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 75, zum Erfassen der Kühlwassertemperatur des Motors ist.
Im Schritt S6 wird die Zielaustragrate des Verdichters durch Rückkopplungssteuerung (PI-Steuerung) derart ermittelt, dass die Nachverdampferlufttemperatur TE gleich der Zielverdampferauslasstemperatur TEO hinter dem Verdampfer 41 ist.
Mehr im einzelnen wird ein Solenoidstrom (Steuerstrom I_n), bei dem es sich um den Zielwert eines Steuerstroms handelt, der an das Solenoid eines Kapazitätssteuersolenoidventils angelegt werden soll, das an dem Verdichter vorgesehen ist, unter Verwendung der Gleichungen #5 und #6 berechnet. En = TE – TEO (#5) In = In – 1 – Kp { (En – En – 1) + (θ / Ti) × En} (#6)wobei TE die aktuelle Nachverdampferlufttemperatur, ermittelt durch den Nachverdampferlufttemperatursensor 74 ist, wobei TEO die Zielverdampferauslasstemperatur ist, wobei Kp eine proportionale Konstante (beispielsweise 0,03) ist, wobei θ eine Abtastzeit (beispielsweise ein Sekunde) ist, wobei Ti eine Integrationskonstante (beispielsweise 1000) ist, wobei E_n eine Temperaturabweichung (°C) von dieser Zeit ist, wobei E_{n – 1} eine Temperaturabweichung (°C) einer vorausgehenden Zeit ist, wobei In ein Steuerstrom (A) zu dieser Zeit bzw. diesem Zeitpunkt ist, wobei I_{n – 1} ein Steuerstrom (A) der vorausgehenden Zeit bzw. dem vorausgehenden Zeitpunkt ist.
Im Schritt S7 werden Steuersignale in die Gebläsetreiberschaltung 8 eingegeben, um Gebläsesteuerspannung VADr und VA-Pa des Schritts S4 durchzuführen. Im Schritt S8 werden Steuersignale in die Servomotoren 17 und 18 eingegeben, um die Öffnungsgrade SWDr und SWPa des Schritts S5 zu verwirklichen.
Im Schritt S9 werden Ausblasöffnungsbetriebsarten entsprechend TAODr und TAOPa auf Grundlage der Kennlinie von 6 gewählt und an die Stellorgane 28, 29, 38 und 39 ausgegeben.
Im Schritt 510 wird der Solenoidstrom I_n, ermittelt durch Schritt S6, an das Solenoid des Kapazitätssteuersolenoidventils ausgegeben, das an dem Verdichter vorgesehen ist, und der Prozessablauf kehrt zum Schritt S2 zurück.
Die mit der Automatikklimaanlage 100A gemäß der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile werden nunmehr dargestellt.
(1) Der IR-Sensor 70 ist über dem FAHRER- bzw. DRIVER-Schalter 62, dem BEIFAHRER- bzw. PASSENGER-Schalter 63 und dem Gebläseschalter 58 auf dem Instrumentenbrett 150 angeordnet.
Wenn deshalb der Fahrer bzw. Beifahrer im Beifahrersitz den DRIVER-Schalter 62 oder den PASSENGER-Schalter 63 betätigt, gelangt seine Hand nicht in störenden Eingriff mit dem Temperaturermittlungsbereich 70a des IR-Sensors 70 (siehe 7).
Der IR-Sensor 70 ist deshalb dazu in der Lage, die Temperatur des Fahrers oder Beifahrers bzw. im Bereich desselben exakt zu ermitteln, wodurch kein Luftvolumen-Nacheilen nach einem hervorgerufen wird und eine komfortable Klimatisierung bereitgestellt wird.
(2) Auf einer Seite des IR-Sensors 70 befindet sich die Bezeichnung "IR SENSOR", um sein Vorhandensein anzuzeigen.
Der Fahrer und der Beifahrer in dem Beifahrersitz werden deshalb davor gewarnt, nicht in störenden Eingriff mit dem Temperaturermittlungsbereich 70a während der Betätigung des FAH-RER- bzw. DRIVER-Schalters 62, des BEIFAHRER- bzw. PASSENGER-Schalters 63 und des Gebläseschalters 58 zu kommmen. Ihre Hände werden deshalb daran gehindert, störend in den Temperaturermittlungsbereich 70a einzugreifen.
(3) Da der IR-Sensor 70 auf dem Instrumentenbrett 50 vorgesehen ist, kann das Instrumentenbrett 50 mit dem IR-Sensor 70 als Modul problemlos zur Fahrzeugherstellung geliefert werden, was zu einer Verringerung der Montagekosten beiträgt. Der IR-Sensor 70 ist außerdem in der Nähe des Mikrocomputers angeordnet, so dass eine Verbindungsleitung zwischen ihnen zu kurz ist, was die Rauschbeständigkeit des Sensors verbessert und die Stabilität der Klimatisierung und außerdem zur Kostenverringerung beiträgt.
[ Zweite Ausführungsform ]
Unter Bezug auf 9 und 10 wird nunmehr eine Automatikklimaanlage 100B für Fahrzeuge gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Der grundsätzliche Aufbau der Automatikklimaanlage 100B entspricht demjenigen der Automatikklimaanlage 100A. Das Steuer pult der Automatikklimaanlage 100B ist in einer Armlehne 81 angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein weiteres Steuerpult 80 auf dem Instrumentenbrett 50 vorgesehen. Das Steuerpult 80 weist Audioschalter 82 und Navigationsschalter 83 für ein Audio- und Navigationssystem 84 auf. Wie vorstehend erläutert, sind die Schalter zur Klimatisierung, wie etwa Temperaturwahlschalter und ein Luftvolumenwahlschalter, in der Armlehne 81 des Steuerpults 80 angeordnet.
Der IR-Sensor 70 ist auf dem Instrumentenbrett 50 über den Audio- und Navigationsschaltern 82 und 83 angeordnet.
Anhand von 4 und 10 wird nunmehr die Arbeitsweise der Automatikklimaanlage 100B gemäß dieser Ausführungsform näher erläutert.
Wenn der Zündschalter des Motors, wie in 4 gezeigt, eingeschaltet wird, wird der ECU 10 Gleichstrom zugeführt. Die CPU arbeitet in Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm (dem Flussdiagramm von 4), das in dem ROM gespeichert ist.
Im Schritt S1 von 4 wird der RAM der ECU 10, bei dem es sich um einen Speicher zur Datenverarbeitung handelt, initialisiert.
Im Schritt S2 werden Signale von den Schaltern zur Klimatisierung und Daten (Ermittlungswerte), die nachfolgend näher erläutert sind, in den RAM gelesen.
Die in den RAM gelesenen Daten umfassen den Nachverdampferlufttemperaturwert TE, den Wassertemperaturwert TW und den Mittelwert TIR (16).
Ein analoges Signal, das von dem Temperatursensor 74 zur Erfassung der Temperatur der Luft hinter dem Verdampfer 41 ausgegeben wird, wird durch A/D-Wandlung in ein digitales Signal umgesetzt. Das digitale Signal wird daraufhin in den Nachverdampferlufttemperaturwert TE umgesetzt, der daraufhin in den RAM gespeichert wird.
Ein analoges Signal, das von dem Temperatursensor 75 zur Erfassung der Temperatur des Kühlwassers des Motors wird durch A/D-Wandlung in ein digitales Signal umgesetzt. Das digitale Signal wird daraufhin in den Temperaturwert TW umgesetzt, der daraufhin in den RAM gespeichert wird.
Die mittlere Temperatur TIR (16) im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste bzw. des Beifahrers, berechnet im Schritt ST5 des Flussdiagramms in 10, wird in den RAM gespeichert.
Ein Prozessablauf der Schritte ST1 bis ST6 von 10 wird ausgeführt, während die Schritte S1 bis S10 von 4 ausgeführt werden.
Im Schritt ST1 von 10 wird ermittelt, ob die Betätigung von einem der Audio- und Navigationsschalter 82 und 83 innerhalb von fünf Sekunden abläuft. Falls diese Aktion nicht innerhalb von fünf Sekunden der Ermittlung der Schalterbetätigung (NEIN) liegt, schreitet der Prozessablauf zum Schritt ST2 weiter. Wenn das Ereignis innerhalb der fünf Sekunden der Ermittlung der Schalterbetätigung (NEIN) liegt, schreitet der Prozessablauf zum Schritt ST4 weiter.
Im Schritt ST2 wird der Wert der Temperatur im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste bzw. des Beifahrers, ermittelt durch den IR-Sensor 70, in den RAM nach jeweils 250 ms eingegeben.
Im Schritt ST3 sind Temperaturwerte im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste als TIR (1) bezeichnet.
Im Schritt ST4 wird die Temperatur, ermittelt durch den IR-Sensor 70 zehn Sekunden vor der Ermittlung der Schalterbetätigung aus dem RAM rückgewonnen und mit TIR (1) bezeichnet. TIR (2) ist der Wert, ermittelt durch den IR-Sensor 70 zehn Sekunden minus 250 ms vor der Ermittlung der Schalterbetätigung. Bei TIR (3) handelt es sich um den Wert, ermittelt durch den IR-Sensor 70 zehn Sekunden minus 500 ms vor der Ermittlung der Schalterbetätigung.
Im Schritt ST5 wird der mittlere Temperaturwert TIR von 16 Temperaturwerten TIR mit Zwischenräumen von 250 ms als TIR (16) berechnet.
Im Schritt ST6 werden die Zielausblastemperaturen TAODr und TAOPa unter Verwendung der nachfolgend genannten Gleichungen #7 und #8 berechnet. TAODr ist die Zielausblastemperatur der klimatisierten Luft, geblasen in die fahrerseitige Klimatisierungszone. TAOPa ist die Zielausblastemperatur der klimatisierten Luft, geblasen in die beifahrerseitige Klimatisierungszone. TAODr = Kset × TSETDr – KIR × TIR (16) – Kam × TAMdisp + C (#7) TAOPa = Kset × TSETPa – KIR × TIR (16) – Kam × TAMdisp + C (#8)
In den Gleichungen ist "TSETDr" die Solltemperatur in der fahrerseitigen Klimatisierungszone. "TSETPa" ist die Solltemperatur in der beifahrersitzseitigen Klimatisierungszone. Der Koeffizient für die Solltemperatur "Kset" beträgt 7,0. Der Koeffizient für IR "KIR" beträgt 5,1. "TIR" (°C) ist der Ermittlungswert durch den IR-Sensor. Der Koeffizient für die Lufttemperatur außerhalb des Fahrzeugs "Kam" beträgt 1,0. "TAMdisp" (°C) ist die Lufttemperatur außerhalb des Fahrzeugs. Die Korrekturkonstante "C" beträgt –45.
Unter erneutem Bezug auf 4 werden in Schritt S3 die Zielausblastemperaturen TAODr und TAOPa, berechnet im Schritt ST6 von 10, in den RAM gespeichert.
Der Prozessablauf in den Schritte S4 bis S10 von 4 im Fall der Automatikklimaanlage 100B ist derselbe wie im Fall der Schritte S4 bis S10 von 4 für den Fall der Automatikklimaanlage 100A.
Die Automatikklimaanlage 100B weist nicht nur die drei im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläuterten Vorteile, sondern zusätzlich die nachfolgend aufgeführten Vorteile auf.
(4) Der IR-Sensor 70 ist auf dem Instrumentenbrett 50 angeordnet, das die Audio- und Navigationsschalter 82 und 83 umfasst. Der Fahrer und der Beifahrer in dem Beifahrersitz können deshalb die Audio- und Navigationsschalter 83 und 83 betätigen, ohne mit dem Ermittlungsbereich des IR-Sensors 70 in störenden Eingriff zu gelangen bzw. in diesen einzugreifen.
Der IR-Sensor 70 vermag die Temperatur des Fahrers bzw. der Fahrgäste bzw. des Beifahrers und diejenige im Bereich von diesem exakt zu ermitteln, wodurch ein Luftvolumen-Nacheilen unterbunden und eine komfortable Klimatisierung ermöglicht wird.
[ Dritte Ausführungsform ]
Anhand von 2, 4, 8, 14A und 14B wird nunmehr ein Temperaturdetektor 70E für die Klimaanlage 100D gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die Automatikklimaanlage 100D gemäß der vorliegenden Erfindung, die in 14B gezeigt ist, weist denselben Aufbau auf wie die Automatikklimaanlage 100A gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 2), mit der Ausnahme, dass das Steuerpult 51 durch ein LCD(Flüssigkristallanzeige)-Steuerpult 85 mit Berührungstasten ersetzt ist. Das LCD-Steuerpult 85 wird zur Betätigung von nicht nur der Automatikklimaanlage 100D, sondern auch Audio- und Navigationssystemen genutzt.
Die ECU 10 der Automatikklimaanlage 100D berechnet die Zielausblastemperaturen TAODr und TAOPa auf Grundlage der Temperatur im Bereich des Fahrers und der Fahrgäste, ermittelt durch den Temperaturdetektor 70E (siehe 8). Die ECU 10 steuert die Klimatisierungsstellorgane auf Grundlage der Zielausblastemperaturen TAODr und TAOPa (siehe 4).
Wie in 14A gezeigt, weist der Temperaturdetektor 70E eine Abdeckung (bestehend aus Zinklegierung) 91 und einen kontaktfreien Temperatursensor 82 auf. Der Temperaturdetektor 70E ist in einem Loch bzw. einer Bohrung bzw. einer Höhlung 86 angeordnet, das bzw. die in einer Kunststoff-Stirnplatte 50b des Instrumentenbretts 50 des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Höhlung 86 ist über dem LCD-Steuerpult 85 geringfügig aus der Mittenlinie der Fahrgastzelle in Richtung auf den Fahrersitz versetzt. Die Höhlung 86 ist ein Durchgangsloch mit rechteckigen Öffnungen.
Die Abdeckung 91 liegt in Form eines Blocks vor und weist eine kegelstumpfförmige Eintiefung 90 in ihrer Vorderseite und eine weitere Eintiefung 90b auf ihrer Rückseite auf. Die Eintiefungen 90 und 90b stehen miteinander in Verbindung. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 ist in der hinteren Eintiefung 90b angeordnet.
Die Stirnplatte 50b bildet Teil des Instrumentenbretts 50 (aus ABS-Kunststoff hergestellt). Die Stirnplatte 50b ist in eine Öffnung 50c eingepasst, die in dem Instrumentenbrett 50 vorgesehen ist.
Der kontaktfreie Temperatursensor 92 weist ein Kunststoffgehäuse 93, ein Temperaturerfassungsfenster 94 und ein IR-Sensorelement 95 auf. Das Temperaturerfassungsfenster 94 ist in der Vorderseite des Gehäuses 93 gebildet und mit einer Siliciumlinse mit Germaniumbeschichtung versehen, die als Filter dient. Das IR-Sensorelement 95 umfasst ein Thermoelement, das in dem inneren Teil des Gehäuses 93 angeordnet ist. Das Gehäuse 93 ist mit einem Inertgas (Stickstoff) 96 gefüllt.
Die vordere Eintiefung 90 weist kegelstumpfförmige Gestalt auf. Die kegelstumpfförmige Gestalt der vorderen Eintiefung 90 mündet in Richtung auf den Fahrer und die Fahrgäste bzw. den Beifahrer aus. Eine Unterseite 90a der Vorderseite der Eintiefung 90 verläuft schräg abwärts. Das Temperaturerfassungsfenster 94 ist im Boden der vorderen Eintiefung 90 ange ordnet. Der Winkel θ des Ermittlungsbereichs 90° ist dadurch sichergestellt.
Die Automatikklimaanlage 100D gemäß der dritten Ausführungsform erbringt die nachfolgend angeführten Vorteile.
(5) Da der Temperaturdetektor 70E über den LCD-Steuerpult 85 für die Betätigung der Automatikklimaanlage 100D, die Audio- und Navigationssysteme angeordnet ist, gelangt die Hand des Fahrers bzw. Beifahrers im Beifahrersitz, die auf das LCD-Steuerpaneel 85 zugreift, nicht in störenden Eingriff mit dem Ermittlungsbereich des Temperaturdetektors 70E.
Der Temperaturdetektor 70E vermag deshalb die Temperatur des Fahrers bzw. der Fahrgäste bzw. des Beifahrers bzw. die Temperatur im Bereich derselben genau zu messen, wodurch ein Luftvolumen-Nacheilen unterbunden und eine komfortable Klimatisierung ermöglicht wird.
(6) Da das Temperaturerfassungsfenster 94 des kontaktfreien Temperatursensors 92 im Boden der kegelstumpfförmigen Eintiefung 90 angeordnet ist, wird verhindert, dass die Finger oder andere Teile des Fahrers oder Beifahrers bzw. der Fahrgäste das Temperaturerfassungsfenster 94 berühren. Das Temperaturerfassungsfenster 94 wird deshalb durch Öl und Schmutz der Finger nicht so ohne weiteres verschmutzt. Der Temperaturdetektor 70E vermag deshalb die Temperatur des Fahrers bzw. der Fahrgäste genau zu ermitteln.
In dem Fall, dass der Temperaturdetektor 70X die in 18 gezeigte kegelstumpfförmige vordere Eintiefung nicht aufweist, berühren andererseits die Finger des Fahrers und des Beifahrers in dem Beifahrersitz leicht die Linsenfläche 901.
Die Linsenfläche 901 verschmutzt deshalb leicht durch Öl und Schmutz an den Fingern. Es besteht die Gefahr, dass die Linsenfläche 901 durch ein Reinigungsmittel zum Reinigen des Innern der Fahrgastzelle verschmutzt, in welchem das Instrumentenbrett enthalten ist. Wenn die Linsenfläche 901 verschmutzt ist, wird die Genauigkeit des Temperaturdetektors 70X beeinträchtigt bzw. verringert.
(7) Da die vordere Eintiefung 90 der Abdeckung 91 die Form eines Kegelstumpfs aufweist und ihre Bodenfläche in Richtung zur Fahrgastzelle nach unten schräg verläuft, gleitet in die kegelstumpfförmige vordere Eintiefung 90 Staub oder Schmutz auf der schrägen Fläche der Bodenfläche 90a herunter und fällt von dieser herab, ohne sich dort anzusammeln. Die Temperaturermittlung durch den Temperaturdetektor 70E wird deshalb durch diesen Schmutz nicht beeinträchtigt. Wie im Fall des Temperaturdetektors 70X, der die nach unten in Richtung auf die Fahrgastzelle schräg verlaufende Bodenfläche nicht aufweist, wie in 18 gezeigt, sammelt sich andererseits Staub leicht in der zylindrischen Eintiefung 902 an.
(8) Da die vordere Eintiefung 90 der Abdeckung 91 die Form eines Kegelstumpfs aufweist, der in Richtung zum Fahrer und dem Beifahrer bzw. den Fahrgästen ausmündet, ist der Winkel θ des Ermittlungsbereichs des kontaktfreien Temperatursensors 92 90 ° groß . Da die Eintiefung 90 in Richtung zu Fahrer und dem Beifahrer bzw. den Fahrgästen in der Fahrgastzelle ausmündet, vermag der Temperaturdetektor die Temperatur des Fahrers bzw. Beifahrers bzw. der Umgebung von diesen genau zu ermitteln.
(9) Da das Temperaturerfassungsfenster 94 am Boden der kegelstumpfförmigen vorderen Eintiefung 90 angeordnet ist und der kontaktfreie Temperatursensor 92 in die hintere Eintiefung 90b eingesetzt ist, benötigt das IR-Sensorelement 95 kein Mittel (wie eine Beschichtung) zum Aussperren anderer Infrarotstrahlen als derjenigen, die durch das Temperaturerfassungsfenster 94 einfallen. Dies führt zu einer Verringerung der Herstellungskosten für den Temperaturdetektor 70E.
(10) Wärme im Bereich des Fahrers und des Beifahrers wird durch die Siliciumlinse des Temperaturerfassungsfensters 94 gesammelt. Die Wärme wird in effizienter Weise zu dem IR-Sensorelement 95 übertragen. Die Germaniumbeschichtung auf der Linse des Temperaturerfassungsfensters 94 schließt außerdem Wärme und Lichtstrahlen in einem bestimmten Wellenlängenbereich aus, die für das IR-Sensorelement 95 schädlich sind.
(11) Da die kegelstumpfförmige vordere Eintiefung 90 vor der Abdeckung 91 im voraus hergestellt werden kann, kann sie leicht ausgebildet werden kann. Da die kegelstumpfförmige Eintiefung 90 in der Abdeckung 91 des Temperaturdetektors 70E gebildet ist, kann der Temperaturdetektor 70E problemlos installiert werden, indem der kontaktfreie Temperatursensor 92 einfach in die hintere Eintiefung 90b der Abdeckung 91 angebracht wird.
[ Vierte Ausführungsform ]
Unter Bezug auf 15 wird nunmehr der Temperaturdetektor 70F gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
Der Temperaturdetektor 70F weist eine Abdeckung (aus Zinklegierung hergestellt) 91 mit einer kegelstumpfförmigen Eintiefung 90 in der Vorderseite und einen kontaktfreien Tempera tursensor 92 auf. Der Detektor 70F wird in einem Loch bzw. einer Höhlung 87 angeordnet, die bzw. das in der Stirnplatte 50b des Instrumentenbretts eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 des Temperaturdetektors 70F weist denselben Aufbau auf wie der kontaktfreie Temperatursensor des Temperaturdetektors 70E.
Die Abdeckung 91 weist die Form eines Blocks auf und umfasst eine kegelstumpfförmige Eintiefung 90 in der Vorderseite sowie eine weitere Eintiefung 90b in der Rückseite. Die Eintiefungen 90 und 90b stehen miteinander in Verbindung. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 ist in der hinteren Eintiefung 90b angeordnet. Vorsprünge 97 sind auf den oberen, unteren, rechten und linken Seiten der Abdeckung 91 gebildet.
Die Kunststoff-Stirnplatte 50b ist in einer Öffnung 50c eingesetzt, die im Instrumentenbrett 50 vorgesehen ist, wie in 14B gezeigt. Die Höhlung 87 ist in der Kunststoff-Stirnplatte 50b gebildet und weist Zylinderform auf mit rechteckigem Querschnitt und einer bestimmten Tiefe.
Eintiefungen (nicht gezeigt) zum Versperren bzw. Verriegeln sind in der Höhlung 87 vorgesehen, um mit den Vorsprüngen 97 in Eingriff zu gelangen und den kontaktfreien Temperatursensor 92 in der Höhlung 87 festzusetzen. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 ist in der Höhlung 87 derart angeordnet, dass das Vorderende 98 der Abdeckung 91 mit der Vorderseite der Kunststoff-Stirnplatte 50b fluchtet.
Die vordere Eintiefung 90 hat die Form eines Kegelstumpfes. Die vordere Eintiefung 90 mündet in Richtung auf den Fahrer und den Beifahrer bzw. die Fahrgäste aus und ihre Bodenfläche verläuft schräg abwärts in Richtung zur Fahrgastzelle. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 ist in der hinteren Eintiefung 90b angeordnet und durch eine Abdeckung 91 umgeben, so dass das Temperaturerfassungsfenster 94 am Boden der vorderen Eintiefung 90 zu liegen kommt. Der Winkel θ des Ermittlungsbereichs von 90° des Temperaturdetektors 70F ist damit sichergestellt.
Der Temperaturdetektor 70F gemäß der vierten Ausführungsform weist die folgenden Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen der vorstehend angesprochenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
(12) Da die Abdeckung 91 die Vorsprünge 97 aufweist, die oben, unten und rechts und links von der Abdeckung 91 gebildet sind, und die Höhlung 87 Eintiefungen zum Eingriff mit den Vorsprüngen 97 aufweist, wird der kontaktfreie Temperatursensor 92 in der Höhlung 87 einfach dadurch festgesetzt, dass er in die Eintiefung geschoben wird.
[ Fünfte Ausführungsform ]
Der Temperaturdetektor 70G gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf 16 erläutert.
Der Temperaturdetektor 70G umfasst eine Abdeckung (aus Zinklegierung hergestellt) 91 mit einer Eintiefung 90, die auf ihrer Vorderseite gebildet ist, und einen kontaktfreien Temperatursensor 92. Der Temperaturdetektor 70G wird in der Höhlung 87 angeordnet, die in der Kunststoff-Stirnplatte 50b des Instrumentenbretts des Fahrzeugs vorgesehen ist. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 des Temperaturdetektors 70G weist denselben Aufbau auf wie der kontaktfreie Temperatursensor 92 des Temperaturdetektors 70E, wie in 14 gezeigt.
Die Abdeckung 91 hat die Form eines Blocks und weist eine pyramidenförmige Eintiefung 90 in seiner Vorderseite und eine weitere Eintiefung 90b in seiner Rückseite auf. Die Eintiefungen 90 und 90b stehen miteinander in Verbindung. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 wird in der hinteren Vertiefung 90b angeordnet. Vorsprünge 97 sind außerdem auf den oberen, unteren sowie rechten und linken Seiten der Abdeckung 91 gebildet.
Das Loch bzw. die Höhlung 87 besitzt rechteckigen Querschnitt und eine bestimmte Tiefe. In der Höhlung 87 sind (nicht gezeigte) Eintiefungen vorgesehen zum Eingriff mit den Vorsprüngen 97 und zum Festsetzen des kontaktfreien Temperatursensors 92 in der Höhlung 87. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 ist in der Höhlung 87 derart positioniert, dass der Vorderrand 98 der Abdeckung 91 mit der Vorderseite der Kunststoff-Stirnplatte 50b fluchtet.
Die Kunststoff-Stirnplatte 50b ist in die Öffnung 50c eingepasst, die in dem Instrumentenbrett 50 vorgesehen ist (siehe 14B), um mit dem Instrumentenbrett 50 integral zu verlaufen. Die Höhlung 87 ist an einer bestimmten Stelle der Stirnplatte 50b angeordnet.
Die vordere Eintiefung 90 weist Pyramidenform auf. Die pyramidenförmige vordere Eintiefung 90 mündet in Richtung auf den Fahrer und den Beifahrer bzw. die Fahrgäste aus. Die Bodenfläche verläuft schräg abwärts. Der kontaktfreie Temperatursensor 92 ist in der hinteren Eintiefung 90b derart angeordnet, dass er durch die Abdeckung 91 derart umgeben ist, dass das Temperaturerfassungsfenster 94 am Boden der pyramidenförmigen vorderen Eintiefung 90 zu liegen kommt. Der Winkel θ des Ermittlungsbereichs von 90° des Temperaturdetektors 70G ist dadurch sichergestellt.
Der Temperaturdetektor 70G gemäß der vorliegenden Ausführungsform erbringt den folgenden Vorteil zusätzlich zu den Vorteilen der vorstehend genannten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
(13) Aufgrund der pyramidenförmigen vorderen Eintiefung 90 des Temperaturdetektors 70G verläuft der Ermittlungsbereich für die Temperatur des Fahrers bzw. der Insassen bzw. des Bereichs von diesem quadratisch.
Die vorliegende Erfindung umschließt weitere Modifikationen als die vorstehend erläuterten Ausführungsformen.
(i) Wie in 11 gezeigt, kann der IR-Sensor 70 auf dem Instrumentenbrett 50 von der Mittenlinie der Fahrgastzelle zu dem Beifahrersitz versetzt sein.
In einer derartigen Automatikklimaanlage 100C gemäß dieser Modifikation vermeiden die Navigationsschalter bzw. die Schalter um Einstellen des Luftvolumens und der Temperatur, wenn der Fahrer die Audioschalter betätigt, dass dieser in störenden Eingriff mit dem Ermittlungsbereich des IR-Sensors 70 gelangt. Der Einfluss der Betätigung des Lenkrads kann außerdem vermieden werden.
Der IR-Sensor 70 ist damit in der Lage, die Temperatur des Fahrers und der Fahrgäste bzw. des Bereichs um diese exakt zu ermitteln, wodurch eine komfortable Klimatisierung möglich ist.
(ii) Diese Konfiguration kann auf die Temperaturwerte angewendet werden, ermittelt durch den IR-Sensor 70 zum aktuellen Zeitpunkt oder zu einem vorausgehenden Zeitpunkt, um eine vorbestimmte Zeit, wobei die Ermittlung der Betätigung von einem der Audioschalter 82, der Navigationsschalter 83, des Gebläseschalters 58, des DRIVER-Schalters 62 und des PASSEN-GER-Schalters 63 beibehalten sind.
(iii) Wie in 12 gezeigt, kann die durch den IR-Sensor 70 ermittelte Temperatur sowie die Luft außerhalb des Fahrzeugs auf der LCD 52 angezeigt werden.
(iv) Die Kegelstumpfform der pyramidenförmigen Eintiefung 90 für den kontaktfreien Temperatursensor 92 gemäß den dritten, vierten und fünften Ausführungsformen kann in einem bestimmten Bauteil, einer bestimmten Konstruktion oder einem bestimmten Muster gebildet sein.
Wie beispielsweise in 17 gezeigt, kann die Eintiefung 90 in Gestalt eines Buchstabens 99 gebildet sein. In einem derartigen Fall erkennen der Fahrer und die Fahrgäste bzw. der Beifahrer die Eintiefung 90 als Teil des Buchstabens 99, anstelle dass sie die Eintiefung 90 als Vertiefung erkennen. Dies verleiht dem Inneren ein attraktiveres Aussehen.
(v) Die Eintiefung 90 kann direkt in dem Instrumentenbrett 50 oder einer Kunststoff-Stirnplatte 50b gebildet sein.
[ Sechste Ausführungsform ]
Wie in 19 gezeigt, weist die Automatikklimaanlage 100 für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Klimatisierungseinheit 151 auf, die in einem Luftkanal 105 angeordnet ist, die in der Vorderseite der Fahrgastzelle 103 angeordnet ist. Die Klimatisierungseinheit 151 weist einen Ansaugbetriebsartumschaltschieber 107 zu Umschalten zwischen der Innenluft und der Außenluft, ein Gebläse 109, einen Verdampfer (Wärmetauscher zum Kühlen) 111, einen Luftmischschieber 113, einen Heizerkern (Wärmetauscher zum Heizen) 115, und einen Ausblasöffnungsumschaltschieber 117 zum Umschalten zwischen Ausblasöffnungen.
Wenn der Ansaugbetriebsartumschaltschieber 107 in seine erste Position (wie in 19 mit durchgezogener Linie gezeigt) durch einen Servomotor 119 gedreht wird, führt er die Luft außerhalb des Fahrzeugs als Strom in dem Luftkanal 105 durch eine Außenluftansaugöffnung 105a. Wenn der Ansaugbetriebsartumschaltschieber 107 in seine zweite Position (in 19 mit durchbrochener Linie gezeigt) durch den Servomotor 119 gedreht wird, lässt er die Luft in der Fahrgastzelle 103 (Innenluft) in dem Luftkanal 105 durch eine Innenluftansaugöffnung 105b strömen.
Das Gebläse 109 führt die Außenluft, die durch die Außenluftansaugöffnung 105a eingetragen wird, oder die Innenluft, die durch die Innenluftansaugöffnung 105b eingetragen wird, dem Verdampfer 111 in Übereinstimmung mit der Drehzahl eines Gebläsemotors 123 zu, der durch eine Treiberschaltung 121 angetrieben wird. Der Verdampfer 111 kühlt die Luft ab, die von dem Gebläse 109 zugeführt wird, wobei ein Kühlmittel durch die Einwirkung des Kältekreislaufs der Automatikklimaanlage 100 umgewälzt wird.
Die Treiberschaltung 121 und der Gebläsemotor 123 bilden ein Mittel zum Regeln des Luftvolumens der klimatisierten Luft in die Fahrgastzelle 103.
Der Luftmischschieber 113 wird direkt durch einen Servomotor 125 angetrieben. In Übereinstimmung mit seinem Öffnungsgrad strömt ein Teil der gekühlten Luft aus dem Verdampfer 111 durch den Heizerkern 115 und die verbleibende gekühlte Luft strömt in Richtung auf den Ausblasöffnungsumschaltschieber 117 durch Umgehung des Heizerkerns 115.
Die Luftmischklappe 113 und der Servomotor 125 sind in einem Mittel zum Regeln der Temperatur der klimatisierten Luft enthalten, die der Fahrgastzelle 103 zugeführt wird.
Wenn die Automatikklimaanlage 100 in ihre Gesichtsbetriebsart versetzt wird, wird der durch einen Servomotor 127 angetriebene Schieber 107 in die erste Stellung (in 19 mit "d1" bezeichnet) versetzt und er lässt die klimatisierte Luft durch eine Gesichtsausblasöffnung 105c des Luftkanals 105 in Richtung auf die oberen Teile der Körper des Fahrers und des Beifahrers bzw. der Fahrgäste und der Fahrgastzelle 103 strömen. Die Gesichtsausblasöffnung 105c ist in der Stirnplatte 150 eines Ausblasöffnungsaufbaus 150 gebildet, wie nachfolgend erläutert (siehe 20).
Wenn die Automatikklimaanlage 100 in ihre Fußbetriebsart versetzt wird, wird der Schieber 117 in die zweite Stellung (in 19 mit "d2" bezeichnet) versetzt und lässt die klimatisierte Luft durch eine Fußausblasöffnung 105d des Luftkanals 105 in Richtung auf die unteren Teile der Körper des Fahrers und des Beifahrers bzw. der Fahrgäste in der Fahrgastzelle 103 strömen. Wenn die Automatikklimaanlage 100 in ihre Zwei- Niveau-Betriebsart versetzt wird, wird der Schieber 117 in die dritte Stellung (in 19 mit "d3" bezeichnet) versetzt und lässt die klimatisierte Luft durch sowohl die Ausblasöffnung 105c wie die Ausblasöffnung 105d in Richtung auf die Körper des Fahrers und des Beifahrers bzw. der Fahrgäste ausströmen.
Der Servomotor 119 zum Antreiben des Schiebers 107, die Treiberschaltung 121 zum Antreiben des Gebläses 109, der Servomotor 125 zum Antreiben des Luftmischschiebers 113 und der Servomotor 127 zum Antreiben des Schiebers 117 werden durch eine elektrische Steuereinheit (ECU) 130 gesteuert.
Die ECU 130 liest Signale von verschiedenen Elementen, wie etwa einem kontaktfreien Infrarot-Temperatursensor (nachfolgend als "IR-Sensor" bezeichnet) 131, einem Wasser-Temperatursensor 132, einem Nachverdampferlufttemperatursensor 133, einem Luftmisch(A/M)öffnungsgradsensor 134 und einem Temperaturwahlschalter 135. Die ECU 130 liest die Signale über einen A/D-Wandler 130e. Der IR-Sensor 131 ermittelt eine Oberflächentemperatur Tir eines Ermittlungsbereichs in der Fahrgastzelle 103. Der Wassertemperatursensor 132 ermittelt eine Temperatur Tw von Kühlwasser des Motors. Der Nachverdampferlufttemperatursensor 133 ermittelt eine Temperatur Te der gekühlten Luft hinter dem Verdampfer 111. Der A/M-Öffnungsgradsensor 134, der in dem Servomotor 125 eingebaut ist, ermittelt einen Öffnungsgrad θ des Luftmischschiebers 113. Der Temperaturwahlschalter 135 wird verwendet, um die Zieltemperatur Tset in der Fahrgastzelle mit einem gewünschten Pegel zu wählen. Der Schalter 135 wird durch den Fahrer bzw. den Beifahrer auf dem Beifahrersitz betätigt. Die ECU 130 ist außerdem mit einer Anzeige 152 verbunden.
Wie in 20 gezeigt, ist ein LCD-Steuerpult 160 mit Berührungsschaltern vorgesehen. Das LCD-Steuerpult 160 bildet eine Art von Anzeige. Das LCD-Steuerpult wird zum Betätigen der Automatikklimaanlage 100 eines Audio- und Navigationssystems verwendet. Die Gesichtsausblasöffnung 105c ist näher an der Decke des Fahrzeugs über dem LCD-Steuerpult 160 angeordnet. Der IR(Infrarotstrahl)-Sensor 131 ist über der Gesichtsausblasöffnung 105c angeordnet. Wenn der Fahrer bzw. der Beifahrer in dem Beifahrersitz die Berührungsschalter auf dem LCD-Steuerpult 160 betätigt, deckt seine Hand oder Arm den IR-Sensor 131 unbeabsichtigt nicht ab, wodurch der IR-Sensor 131 beeinträchtigt bzw. außer Kraft gesetzt werden würde. Obwohl es bevorzugt ist, den IR-Sensor 131 über sämtliche Berührungsschalter des LCD-Steuerpults 160 anzuordnen, kann der IR-Sensor 131 über einen Berührungsschalter angeordnet sein.
Alternativ kann der Temperaturwahlschalter 135 von einer solchen Art für den Fahrer bzw. Beifahrer in dem Beifahrersitz sein, dass dieser sein Wärme- bzw. Kälteempfinden einzugeben vermag. In einem derartigen Fall ermittelt die ECU 130 die Zielfahrgastzellentemperatur Tset in Übereinstimmung mit der Eingabe bezüglich dem Wärme- oder Kälteempfinden.
Unter erneutem Bezug auf 19 steuert die ECU 130 die Automatikklimaanlage 100 auf Grundlage der vorstehend genannten Signale. Die ECU 130 weist eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 130a, einen ROM 130b, eine Ausgabeeinheit 130c und einen Quarz-Resonator 130d auf. Die CPU 130a empfängt die vorstehend genannten Signale über den A/D-Wandler 130e und berechnet das Manipulationsausmaß der vorstehend genannten relevanten Einrichtungen, wie etwa der Treiberschaltung 121 und der Servomotoren 119, 123, 125, 127. Der ROM 130b speichert Ausführungsinstruktionen eines nachfolgend erläuterten Flussdia gramms. Die Ausgabeeinheit 130c gibt Steuersignale entsprechend dem Manipulationsausmaß, berechnet durch die CPU 130a, an die vorstehend genannten relevanten Einrichtungen aus. Der Quarz-Resonator 130d sendet eine Referenzoszillation von mehreren Mega-Hertz aus, um die CPU 130a zu veranlassen, eine digitale arithmetische Verarbeitung der Software auszuführen.
Wenn der Zündschalter "IG" des Motors eingeschaltet wird, beginnt die Batterie "BAT" des Fahrzeugs damit, der ECU 130 Strom zuzuführen. Die ECU 130 beginnt daraufhin damit, die Klimatisierung zu steuern, wenn ein Ein-/Aus-Schalter 136eingeschaltet wird. Der Ein-/Aus-Schalter 136 wird verwendet, um die Automatikklimaanlage 100 ein- und auszuschalten.
Der IR-Sensor 131 wird nunmehr näher erläutert. Bei dem IR-Sensor 131 gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich um einen kontaktfreien Temperatursensor zum Ermitteln der Temperatur eines Ermittlungsbereichs in der Fahrgastzelle. Insbesondere handelt es sich bei dem IR-Sensor 131 um einen Infrarotsensor mit einem Thermosäulenermittlungselement, das eine thermoelektromotorische Kraft proportional zur Reaktion auf die Intensität der einfallenden Infrarotstrahlen erzeugt.
Unter erneutem Bezug auf 20 ist der IR-Sensor 131 in dem Ausblasöffnungsaufbau 150 eingebaut, der in der Mitte des Instrumentenbretts "IS" angeordnet ist.
Insbesondere und wie in 21 gezeigt, ist der IR-Sensor 131 über den Gesichtsausblasöffnungen 105c des Ausblasöffnungsaufbaus 150 angeordnet und in der Stirnplatte 550 eingebettet oder versenkt. Insbesondere ist der IR-Sensor 131 in einer Eintiefung angeordnet, die in dem Instrumentenbrett IS vorgesehen ist, zusammen mit der Abdeckung 500. Die Abdeckung 500 weist eine kegelstumpfförmige Eintiefung 500a auf und ist so geformt, dass sie ein Gehäuse 510 des IR-Sensors 131 abdeckt.
Der IR-Sensor 131 weist die blockartige Abdeckung 500, das Gehäuse 510 und eine Thermoelementeinheit (Ermittlungselement) 520 auf. Das Gehäuse 510 nimmt die Thermoelementeinheit 520 auf und weist ein Fenster 530b auf. Die Thermoelementeinheit 520 besitzt quadratische Form, von der Vorderseite aus gesehen. Die Eintiefung 500a ist in der Vorderseite der blockartigen Abdeckung 500 in Gegenüberlage zu der Fahrgastzelle gebildet. Die Eintiefung 500 weist eine Bodenfläche 500b auf, die in Richtung auf das Innere der Fahrgastzelle schräg verläuft. Eine weitere Eintiefung ist außerdem in der Rückseite gebildet. Der Boden der kegelstumpfförmigen vorderen Eintiefung 500a mündet zu der hinteren Eintiefung aus. Die kegelstumpfförmige vordere Eintiefung 500a und die hintere Eintiefung stehen miteinander durch das Fenster 530b in Verbindung. Die Thermoelementeinheit 520 ist im inneren Teil des Gehäuses 510 angeordnet, das in die hintere Eintiefung der blockartigen Abdeckung 500 eingesetzt ist. Die Thermoelementeinheit 520 erzeugt eine thermoelektromotorische Kraft entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen ihren heißen und kalten Anschlüssen.
Das Gehäuse 510 weist ein Fenster 530b auf, welches den offenen Boden der kegelstumpfförmigen vorderen Eintiefung 500a der blockartigen Abdeckung 500 überlappt. Die kegelstumpfförmige vordere Eintiefung 500a ist zu dem Temperaturermittlungsbereich in der Fahrgastzelle gerichtet. Das Fenster 530b des Gehäuses 510 ist zu dem Temperaturermittlungsbereich in der Fahrgastzelle durch die kegelstumpfförmige vordere Eintiefung 500a gerichtet.
Das Fenster 530b des Gehäuses 510 ist mit einer Linse 530a versehen, durch welche einfallende Infrarotstrahlen hindurchtreten. Die durch die Linse 530a hindurch tretenden Infrarotstrahlen werden durch einen (nicht gezeigten) Infrarot-Absorptionsfilm in Wärme umgesetzt. Die Wärme verursacht eine Temperaturdifferenz zwischen den heißen und kalten Anschlüssen der Thermoelementeinheit 520.
Durch Ermitteln der Größe der Thermoelementeinheit 520, der Größe des Fensters 530b des Gehäuses 510 und der Distanz zwischen der Thermoelementeinheit 520 und dem Fenster 530b in geeigneter Weise kann ein geeigneter Winkel "θ" für den Temperaturermittlungsbereich erzielt werden. Die Höhe des IR-Sensors 131 ist in etwa dieselbe wie die Höhe des Abdomens bzw. der Brust des Fahrers. Das Bezugszeichen "S" von 21 bezeichnet eine Vorderansicht der kegelstumpfförmigen vorderen Eintiefung 500a des IR-Sensors 131 und der Linse 530a. Die Anzeige 152 ist auf dem Ausblasöffnungsaufbau vorgesehen, um den Ermittlungswert des IR-Sensors 131 anzuzeigen und dergleichen.
22 zeigt den Ermittlungsbereich 140A des IR-Sensors 131. Der IR-Sensor 131 ist zum Fahrer 142 von der Mittenlinie der Fahrgastzelle und geringfügig horizontal in Aufwärtsrichtung versetzt gerichtet. Der Winkel "θ" des Ermittlungsbereichs des IR-Sensors 131 wird in geeigneter Weise so festgelegt, dass die Temperatur der Oberflächen von Objekten im Ermittlungsbereich 140A ermittelt wird, wie durch die strichlierte Linie gezeigt.
Der Ermittlungsbereich 140a deckt die obere Hälfte des Körpers 142a des Fahrers 142 (den bekleideten Teil) ab, den Kopf 142b des Fahrers, einen Teil der Decke 143, einen Teil des Seitenfensters 144a der Tür 144 neben dem Fahrer und einen Teil des hinteren Fensters 145. In 22 bezeichnen die Bezugsziffern 146 und 147 den Fahrersitz bzw. den Rücksitz.
Weil die Decke 143 nicht Sonnenlicht ausgesetzt und mit einem Isolationsmaterial versehen ist, folgt die Temperatur üblicherweise der Lufttemperatur in der Fahrgastzelle. Die Glastemperatur des Seitenfensters 144a und des hinteren Fensters 145 wird unter dem Einfluss der Innen- und Außenlufttemperatur geändert. Die Oberflächentemperatur der oberen Hälfte des Fahrerkörpers 142a wird unter dem Einfluss von Sonnenlicht geändert. Hierdurch misst der IR-Sensor 131 die Temperatur des Ermittlungsbereichs 140A auf Grundlage der Innen- und Außenlufttemperaturen und der Umgebungsdaten, einschließlich der Sonnenscheinintensität.
Da die Temperatur der Fahrer- und Rücksitze 146 und 147 außerdem geändert wird unter Einfluss des Sonnenlichts, können die Sitze 146 und 147 in den Ermittlungsbereich 140A einbezogen sein.
Unter Bezug auf das Flussdiagramm von 23 wird nunmehr die Arbeitsweise der Automatikklimaanlage 100 gemäß dieser Ausführungsform näher erläutert. Das Flussdiagramm zeigt den Steuerprozess, der durch die ECU 130 ausgeführt wird. Die ECU 130 führt ein Steuerprogramm aus, das in dem ROM 130b gespeichert ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm von 23.
Im Schritt 5100 werden Zähler und Flaggen initialisiert. Die Zähler und die Flaggen werden für die Verarbeitung bzw. den Prozessablauf genutzt. Im Schritt 5110 wird daraufhin die Solltemperatur Tset, eingegeben über den Temperaturwahlschalter 135, in die CPU 130a gelesen. Im Schritt 5120 werden die Temperatur Tir, ermittelt durch den IR-Sensor 131 und die Signale der Sensoren 132 bis 134 in die CPU 130a gelesen. In dieser Ausführungsform sind die Schritt 5110 und 5120 in einem Mittel zum Eingeben von Ermittlungssignalen enthalten.
Im nächsten Schritt 5130 wird eine Zielausblastemperatur, (nachfolgend als "TAO bezeichnet) auf Grundlage der Solltemperatur Tset und der Temperatur Tir, gelesen im Schritt 5120, unter Verwendung der Gleichung (#9) berechnet, die in dem ROM 130b im voraus gespeichert wurde. TAO = Kset × Tset – Kir × Tir + C (#9)wobei "Kset" und "Kir" Koeffizienten sind, und wobei "C" eine Konstante ist.
Im Schritt 5140 wird die an den Gebläsemotor 123 anzulegende Spannung (Gebläsespannung) entsprechend dem Zielluftvolumen auf Grundlage von TAO ermittelt, das im Schritt S130 festgelegt wurde und auf Grundlage der Kennlinie von 24, die im ROM 130b gespeichert ist.
Im Schritt 5150 wird der Zielöffnungsgrad θo des Luftmischschiebers 113 aus TAO berechnet, das im Schritt 5130 festgelegt wurde, und aus der Temperatur der Kühlwassers des Motors Tw sowie der Lufttemperatur Te hinter dem Verdampfer 111, die beide im Schritt 5120 festgelegt wurden, unter Verwendung der Gleichung (#10). θo = {(TAO – Te)/(Tw – Te)} × 100 (%) (#10)
Im Schritt 5160 wird eine Ansaugbetriebsart ermittelt, d.h., ob Innenluft, Außenluft oder beide Luftanteile (Semi-Innenluft) angesaugt wird, auf Grundlage der Zielausgleichstemperatur TAO und der Kennlinie von 25, die im ROM 130 gespeichert ist.
Im Schritt S170 wird eine Ausblasöffnungsbetriebsart aus den Betriebsarten Gesichtsbetriebsart (GESICHT bzw. FACE), einer Zwei-Niveau-Betriebsart (B/L) und eine Fußbetriebsart (FOOT bzw. FUß) auf Grundlage von TAO und der Kennlinie von 26 ausgewählt, die im ROM 130b gespeichert ist.
Im Schritt 5180 werden in Übereinstimmung mit Berechnungsergebnissen in den vorstehend genannten Schritten 5140 bis 5170 Steuersignale für die Gebläsespannung, der Öffnungsgrad des Luftmischschiebers, die Innen-/Außenluftansaugbetriebsart und die Ausblasöffnungsbetriebsart zu der Treiberschaltung 121, dem Servomotor 125, dem Servomotor 119 und dem Servomotor 127 ausgegeben.
Daraufhin schreitet der Prozess zum Schritt 5190 weiter. Im Schritt 5190 wird ermittelt, ob eine t-Sekundenperiode abgelaufen ist oder nicht. Wenn die Ermittlung "NEIN" erbringt, bleibt der Prozess im Schritt S190. Wenn die Ermittlung "JA" erbringt, kehrt der Prozess zum Schritt 5110 zurück.
Da der Klimatisierungsprozess in dieser Weise durchgeführt wird, kühlt der Verdampfer 111 die von dem Gebläse 109 zugeführte Luft ab, wenn das Gebläse 109 die Außenluft, die durch die Außenluftansaugöffnung 105a angesaugt wird, oder die Innenluft, die durch die Innenluftansaugöffnung 105b zugeführt wird, dem Verdampfer 111 zuführt.
Der Luftmischschieber 113 ermöglicht es, dass ein Teil der gekühlten Luft von dem Verdampfer 111 in den Heizerkern 115 strömt, und die verbleibende gekühlte Luft den Heizerkern 115 umgeht.
Die den Heizerkern 115 umgehende gekühlte Luft und die in den Heizerkern 115 strömende Luft werden stromaufwärts von dem Ausblasöffnungsumschaltschieber 117 gemischt. Entsprechend der Schaltposition des Schiebers 117 strömt die gemischte Luft in entweder die Fußausblasöffnung 105d oder die Gesichtsausblasöffnung 105c.
Die Luft innerhalb oder außerhalb der Fahrgastzelle wird dadurch gekühlt (oder erwärmt), und die Luft bläst daraufhin in die Fahrgastzelle über entweder die Fußausblasöffnung 105d oder die Gesichtsausblasöffnung 105c.
Als nächstes werden die Wirkungen dieser Ausführungsform erläutert. Die Fahrzeug-Klimaanlage gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Klimatisierungseinheit 151, den IR-Sensor 131 und die ECU 30. Die IR-Sensor 131 ist über der Gesichtsausblasöffnung 105c angeordnet.
Die Klimatisierungseinheit 151 regelt die Lufttemperatur und führt die klimatisierte Luft in die Fahrgastzelle durch entweder die Gesichtsausblasöffnung 105c oder die Fußausblasöffnung 105d oder über beide zu. Der IR-Sensor 131 erfasst die Oberflächentemperatur eines Temperaturermittlungsbereichs in der Fahrgastzelle in kontaktfreier Weise. Die ECU 130 steuert die Klimatisierungseinheit 151 in Übereinstimmung mit der durch den IR-Sensor 131 erfassten Temperatur derart, dass die Klimatisierungseinheit 51 die Lufttemperatur regeln und die klimatisierte Luft durch die Gesichtsausblasöffnung 105c und die Fußausblasöffnung zuführen kann.
Wenn beispielsweise Luft abgekühlt wird, strömt die abgekühlte Luft in Abwärtsrichtung aus der Gesichtsausblasöffnung 105c. Wenn in einer derartigen Situation der IR-Sensor 131 unter der Gesichtsausblasöffnung 105c zu liegen kommt, wird die Stirnplatte des Ausblasöffnungsaufbaus 150 gekühlt. Wenn außerdem das Instrumentenbrett Is aus einem wärmeisolierenden Material geformt ist, wird die Rückseite des Ausblasöffnungsaufbaus 150 durch das Instrumentenbrett Is wärmeisoliert. In einer derartigen Situation existiert eine ungleichmäßige Verteilung der Temperatur am bzw. im Ausblasöffnungsaufbau 150 und außerdem am bzw. im IR-Sensor 131.
Ungeachtet der einfallenden Infrarotstrahlen aus dem Temperaturermittlungsbereich tritt dadurch eine Temperaturdifferenz auf zwischen den heißen und kalten Anschlüssen der Thermoelementeinheit 520. Die Thermoelementeinheit 520 erzeugt dadurch eine thermoelektromotorische Kraft, einschließlich einem Ermittlungsfehler entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen seinen heißen und kalten Anschlüssen.
Andererseits und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist der IR-Sensor 131 über der Gesichtsausblasöffnung 105c angeordnet. Die durch den IR-Sensor 131 ausgegebene Spannung zeigt die Oberflächentemperatur des Temperaturermittlungsbereichs genau an. Da die ECU 130 die Klimatisierungssteuerung auf Grundlage der durch den IR-Sensor 131 ausführt, wird die Luft in der Fahrgastzelle in der gewünschten Weise klimatisiert. Die Klimatisierungssteuereinrichtung dient vorliegend zur Steuerung der Temperatur und des Luftvo lumens der klimatisierten Luft, die durch die Ausblasöffnungen 150c und 150d strömen gelassen wird.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ermittelt der IR-Sensor 131 die Oberflächentemperaturen der Decke 143, des Seitenfensters 144a, des hinteren Fensters 145 und der oberen Hälfte des Fahrerkörpers. Die Oberflächentemperatur der Decke 143 variiert üblicherweise in Übereinstimmung mit der Lufttemperatur der Fahrgastzelle. Die Oberflächentemperatur des Seitenfensters 144a und des hinteren Fensters 145 variiert unter dem Einfluss der Außenlufttemperatur. Die Oberflächentemperatur der oberen Hälfte des Fahrerkörpers 142a variiert unter dem Einfluss von Sonnenlicht. Der IR-Sensor 131 misst damit die Oberflächentemperaturen innerhalb des Ermittlungsbereichs auf Grundlage der Innen- und Außenlufttemperaturen und von Umgebungsdaten, einschließlich der Sonnenscheinintensität.
Da es dadurch möglich ist, die Fahrgastzellentemperatur auf Grundlage der Innen- und Außenlufttemperaturen und der Sonnenscheinintensität in geeigneter Weise bzw. korrekt zu steuern, während eine Verringerung der Steuerbarkeit der Fahrgastzellentemperatur verhindert wird, können die Kosten für die Sensoren und für die Montage der Sensoren verringert werden, indem keine Sensoren für die Innen- und Außenlufttemperaturen und für die Sonnenscheinintensität vorgesehen werden müssen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist der IR-Sensor 131 außerdem in dem Ausblasöffnungsaufbau 150 eingebaut und in die Stirnplatte 550 eingebettet und versenkt, wie in 21 gezeigt. Selbst dann, wenn der Luftstrom in Aufwärtsrichtung durch eine Luftströmungsrichtungsregelplatte geregelt wird, die an der Gesichtsausblasöffnung 105c vorgesehen ist, wird der IR-Sensor 131 so gut wie nicht durch die Temperatur der Luftströmung beeinflusst.
Da der IR-Sensor 131 in dem Ausblasöffnungsaufbau 150 eingebaut und in die Stirnplatte 550 eingebettet oder versenkt ist, wird verhindert, dass das Sonnenlicht außerhalb der Fahrgastzelle direkt eindringt und eine unzuverlässige Temperaturmessung hervorruft.
Wie vorstehend erläutert, ist der IR-Sensor 131 in dem Ausblasöffnungsaufbau 150 des Instrumentenbretts Is angeordnet. Wenn die ECU 130 deshalb in dem Instrumentenbrett Is angeordnet wird, können Verbindungsdrähte zwischen der ECU 130 und dem IR-Sensor 131 kurz gemacht werden, im Vergleich zu einer Anordnung des IR-Sensors 131 in anderen Positionen, wie etwa in der Nähe eines Raumspiegels der Decke. Hierdurch werden Kosten gemindert und Einflüsse ausgehend von elektrischem Rauschen, wie etwa elektronischen Wellen, verringert.
In Übereinstimmung mit in 27 und 28 aufgeführten experimentellen Ergebnissen wird die Arbeitsweise der Klimaanlage gemäß dieser Ausführungsform im Vergleich zu einer herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage erläutert. Die herkömmliche Klimaanlage weist einen IR-Sensor auf, der unter einer Gesichtsausblasöffnung angeordnet ist.
In 27 und 28 ist auf der horizontalen Achse bzw. X-Achse die Zeit in Minuten aufgetragen und auf der vertikalen Achse bzw. Y-Achse ist die Temperatur in °C und die Spannung in Volt aufgetragen. Eine Linie H1 zeigt eine Temperatur im Bereich des Fahrers, wie etwa seines Gesichts, seiner Knie bzw. seines Bauchs. Die Linie H2 zeigt einen Mittelwert von Tempe raturen, ermittelt durch den IR-Sensors 131 (beispielsweise einen Mittelwert für vier Ermittlungstemperaturen). Eine Linie H3 zeigt eine Gebläsespannung, die an dem Gebläsemotor 123 angelegt ist. Die Linien H1 bis H3 von 27 zeigen experimentelle Ergebnisse der Klimaanlage für Fahrzeuge dieser Ausführungsform. Die Linien H1 bis H3 von 28 zeigen experimentelle Ergebnisse der herkömmlichen Klimaanlage.
In Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen von 27 und 28 wird die Gebläsespannung entsprechend der Linie H3 in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleichmäßig verringert, weil die Temperaturen des Gesichts, der Knie und des Bauchs des Fahrers im Vergleich zu der in 28 gezeigten herkömmlichen Klimaanlage verringert sind. Das heißt, die Gebläsespannung, nämlich das Luftvolumen der Luft, welches den Gebläseöffnungen zugeführt wird, nimmt gleichmäßig ab in Übereinstimmung mit dem Empfinden des Fahrers bezüglich Wärme bzw. Kälte.
Mit anderen Worten werden beim Abkühlen eine Übergangsperiode und ein stationärer Zustand in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit dem Empfinden des Fahrers für Wärme oder Kälte umgeschaltet. Die Übergangsperiode liegt vor, wenn die Lufttemperatur der Fahrgastzelle abnimmt. Der stationäre Zustand liegt vor, wenn die Lufttemperatur der Fahrgastzelle stabilisiert ist. Die Luft in der Fahrgastzelle wird deshalb für den Fahrer in der erwünschten Weise gesteuert.
[ Siebte Ausführungsform]
In der sechsten Ausführungsform kommt der IR-Sensor 131 über der Gesichtsausblasöffnung 105c zu liegen. Im Gegensatz hierzu kommt in der siebten Ausführungsform der IR-Sensor 131 ne ben der Gesichtsausblasöffnung 105c zu liegen, wie in 29 gezeigt. Der IR-Sensor 131 ist in dem Instrumentenbrett Is angeordnet und in die Stirnplatte 550a eingebettet bzw. versenkt, ähnlich wie bei der sechsten Ausführungsform.
Da in einer derartigen Position des IR-Sensors 131 die durch die Gesichtsausblasöffnung 105c zugeführt Luft in Abwärtsrichtung strömt, wird der IR-Sensor 131 durch die Temperatur des Luftstroms so gut wie nicht beeinflusst. Selbst dann, wenn der Luftstrom seitwärts durch die Luftströmungsrichtungsregulierungsplatte der Gesichtsausblasöffnung 105c gerichtet ist, wird der IR-Sensor 131 durch die Temperatur des Luftstroms so gut wie nicht beeinflusst bzw. beeinträchtigt, weil der IR-Sensor 131 in dem Instrumentenbrett Is so angeordnet ist, dass er in der Stirnplatte 550a eingebettet oder versenkt ist.
Die experimentellen Ergebnisse der Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der siebten Ausführungsform sind in 30 gezeigt. In 30 ist auf der horizontalen Achse bzw. der X-Achse die Zeit in Minuten aufgetragen und auf der vertikalen Achse bzw. der Y-Achse sind die Temperatur in °C und die Spannung in Volt aufgetragen. Die Linie H1 bezeichnet die Temperatur des Gesichts, der Knie und eines Bauchs eines Fahrers. Die Linie H2 bezeichnet einen Mittelwert von Temperaturen, ermittelt durch den Temperatursensor 131 (beispielsweise einen Mittelwert für vier Ermittlungstemperaturen). Die Linie H3 bezeichnet die Gebläsespannung, die an dem Gebläsemotor 123 angelegt ist.
In Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen von 30 wird ebenso wie in der vorstehend angeführten sechsten Ausführungsform die Gebläsespannung in der siebten Aus führungsform gleichmäßig verringert, wenn die Temperaturen am Gesicht, an den Knien und dem Bauch des Fahrers im Vergleich zu der in 28 gezeigten herkömmlichen Klimaanlage abnehmen. Aufgrund des Kühlvorgangs werden außerdem die Übergangsperiode und der stationäre Zustand in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit dem Empfinden des Fahrers für Wärme bzw. Kälte umgeschaltet. Die Übergangsperiode liegt dann vor, wenn die Lufttemperatur der Fahrgastzelle abnimmt. Der stationäre Zustand liegt dann vor, wenn die Lufttemperatur der Fahrgastzelle stabilisiert ist. Die Luft in der Fahrgastzelle wird deshalb für den Fahrer in der erwünschten Weise gesteuert.
[ Weitere Modifikationen ]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erläuterten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise in den sechsten und siebten Ausführungsformen wird ein Thermosäuleninfrarotsensor 131 als kontaktfreier Temperatursensor verwendet. Es können jedoch beliebige Temperatursensoren verwendet werden, solange sie Ermittlungsfehler zeigen, wenn der Sensor durch die Temperatur des gekühlten Luftstroms beeinflusst wird.
In den Ausführungsformen weist die Klimaanlage für Fahrzeuge eine Kühlbetriebsart und eine Heizbetriebsart auf und zwischen diesen Betriebsarten kann umgeschaltet werden. Stattdessen kann jedoch eine Klimaanlage ausschließlich zu Kühlzwecken eingesetzt werden.
Der IR-Sensor ist bevorzugt über der Gesichtsausblasöffnung und den Schaltern angeordnet, wie etwa über dem Temperaturwahlschalter auf der LCD.

Claims

Fahrzeugklimaanlage (100A, 100B, 100C, 100) für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein Instrumentenbrett (50, IS) aufweist, auf welchem zumindest ein Temperaturwahlschalter (62, 63, 135), ein Luftvolumenwahlschalter (58, 136), ein Audioschalter (82, 160) und ein Navigationsschalter (83, 160) angeordnet sind, wobei die Klimaanlage aufweist: Einen kontaktfreien Temperatursensor (70, 70E, 70F, 70G, 131), der die Temperatur von Innenluft des Fahrzeugs bzw. der Fahrgastzelle ermittelt, und eine Steuereinheit (10, 130), welche die Temperatur von klimatisierter Luft steuert, die in die Fahrgastzelle strömt, auf Grundlage der Temperatur, die durch den kontaktfreien Temperatursensor ermittelt wird, wobei der kontaktfreie Temperatursensor auf dem Instrumentenbrett derart angeordnet ist, dass der kontaktfreie Temperatursensor über zumindest dem Temperaturwahlschalter, dem Luftvolumenwahlschalter, dem Audioschalter und dem Navigationsschalter zu liegen kommt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, wobei der kontaktfreie Temperatursensor über sämtlichen Schaltern angeordnet ist, über dem Temperaturwahlschalter, dem Luftvolumenwahlschalter, dem Audioschalter und dem Navigationsschalter.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend: Einen Speicher (10a), der einen Ermittlungswert, ermittelt durch den kontaktfreien Temperatursensor, speichert, wobei bei Ermittlung einer Betätigung von entweder dem Temperaturwahlschalter, dem Luftvolumenwahlschalter, dem Audioschalter bzw. dem Navigationsschalter die Steuereinheit die Temperatur der klimatisierten Luft auf Grundlage des Ermittlungswerts steuert, der eine vorbestimmte Zeitdauer vor Ermittlung der Betätigung ermittelt wird.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend: Einen Speicher (10a), der mehrere durch den kontaktfreien Temperatursensor ermittelte Ermittlungswerte speichert, wobei bei Ermittlung einer Betätigung von entweder dem Temperaturwahlschalter, dem Luftvolumenwahlschalter, dem Audioschalter und dem Navigationsschalter die Steuereinheit die Temperatur der klimatisierten Luft auf Grundlage des Ermittlungswerts steuert, die einen Mittelwert der mehreren Ermittlungswerte darstellen, die in dem Speicher gespeichert sind.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei der kontaktfreie Temperatursensor versetzt von einer Mittenlinie des Fahrzeugs in Richtung auf einen Beifahrersitz zu liegen kommt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei der kontaktfreie Temperatursensor ein Infrarot-Temperatursensor ist, und ein Zeichen bzw. Symbol bzw. eine Zahl (70c) des Infrarot-Temperatursensors auf einer Seite des Infrarot-Temperatursensors angeordnet ist, um sein Vorhandensein anzuzeigen.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Instrumentenbrett eine vordere Eintiefung (704, 90, 500a) in Form von entweder einem Konus oder einer Pyramide aufweist, und ein Temperaturerfassungsfenster (94, 530b), das im bzw. am Boden der vorderen Eintiefung zu liegen kommt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 7, wobei die vordere Eintiefung in Richtung auf die Fahrgastzelle derart ausmündet, dass die vordere Eintiefung eine Bodenfläche (704a, 90a, 500b) aufweist, die in Richtung zur Fahrgastzelle schräg abwärts verläuft.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 7, wobei die vordere Eintiefung direkt in einer Gesichtsplatte gebildet ist, die Teil des Instrumentenbretts bildet.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 7, wobei der kontaktfreie Temperatursensor folgendes umfasst: Ein Temperaturerfassungselement (703, 95, 520), das ein Thermoelement aufweist, einen Sensorbehälter (701, 93, 510), der das Temperaturerfassungselement aufnimmt, wobei das Temperaturerfassungsfenster eine Linse (702, 94, 530a) und einen Filter (702, 94, 530a) aufweist, die auf der Vorderseite des Sensorbehälters angeordnet sind, und das Thermoelement in einem inneren Teil des Sensorbehälters angeordnet ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 7, wobei das Instrumentenbrett eine Stirnplatte (50a, 50b, 550) aufweist, die eine Höhlung (705, 86, 87) aufweist, in der der kontaktfreie Temperatursensor angeordnet ist.
Fahrzeugklimaanlage (100), aufweisend, Eine Klimatisierungseinheit (151), welche die Temperatur von Luft klimatisiert, die in eine Fahrgastzelle (103) über eine Gesichtsausblasöffnung (105c) geblasen wird, einen kontaktfreien Temperatursensor (131), der eine Oberflächentemperatur in den Temperaturermittlungsbereich (140A) der Fahrgastzelle ermittelt, und eine Steuereinheit (130), welche die Temperatur der klimatisierten Luft in Reaktion auf die Oberflächentemperatur steuert, die durch den kontaktfreien Temperatursensor ermittelt wird, wobei der kontaktfreie Temperatursensor über der Gesichtsausblasöffnung angeordnet ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 12, wobei die Gesichtsausblasöffnung auf der Stirnplatte in der Fahrgastzelle angeordnet ist und der kontaktfreie Temperatursensor in einer Eintiefung (500a) der Stirnplatte (550, 550a) angeordnet ist.
Fahrzeugklimaanlage (100), aufweisend: Eine Klimatisierungseinheit (151), die die Temperatur von Luft klimatisiert, die in eine Fahrgastzelle (103) über eine Gesichtsausblasöffnung (105c) geblasen wird, einen kontaktfreien Temperatursensor (131), der eine Oberflächentemperatur in einen Temperaturermittlungsbereich (104A) der Fahrgastzelle ermittelt, und eine Steuereinheit (130), welche die Temperatur der klimatisierten Luft in Reaktion auf die Oberflächentemperatur steuert, die von dem kontaktfreien Temperatursensor ermittelt wird, wobei der kontaktfreie Temperatursensor in einer Eintiefung (500a) auf einer Seite der Gesichtsausblasöffnung in horizontaler Richtung angeordnet ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 13 oder 14, wobei der kontaktfreie Temperatursensor folgendes aufweist: Ein Gehäuse (510), das in der Eintiefung der Stirnplatte angeordnet ist und ein Fenster (530b) aufweist, welches in Richtung auf den Temperaturermittlungsbereich ausmündet, und Ein Erfassungselement (520), das in dem Gehäuse angeordnet ist und die Oberflächentemperatur innerhalb des Temperaturermittlungsbereichs in Reaktion auf Infrarotstrahlen misst, die aus dem Temperaturermittlungsbereich durch das Fenster eindringen.
Fahrzeugklimaanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Fahrzeug ein Instrumentenbrett (IS) aufweist, auf welchem zumindest entweder ein Temperaturwahlschalter (135), ein Luftvolumenwahlschalter (136), ein Audioschalter (160) bzw. ein Navigationsschalter (160) angeordnet ist, und der kontaktfreie Temperatursensor über zumindest einem der Schalter angeordnet ist, nämlich dem Temperaturwahlschalter, dem Luftvolumenwahlschalter, dem Audioschalter und dem Navigationsschalter.