JP2650054B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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JP2650054B2 JP63272645A JP27264588A JP2650054B2 JP 2650054 B2 JP2650054 B2 JP 2650054B2 JP 63272645 A JP63272645 A JP 63272645A JP 27264588 A JP27264588 A JP 27264588A JP 2650054 B2 JP2650054 B2 JP 2650054B2
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義孝 鈴木
育生 高松
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
    • B60H1/00835Damper doors, e.g. position control
    • B60H1/00842Damper doors, e.g. position control the system comprising a plurality of damper doors; Air distribution between several outlets

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  • Thermal Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車室内に空気を送る通風ダクト内に、送風
機と、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、該冷却用
熱交換器で冷却された空気の該加熱用熱交換器への通風
割合を調節して車室内への吹出空気温度を調節するエア
ミックスダンパとを設けて成る車両用空調装置に関す
る。
(従来の技術) 従来、かかる空調装置として、特公昭62−30931号公
報により、車室内温度Trを設定温度Tsetに維持するのに
必要な吹出空気温度Tdを演算し、このTdを得るのに必要
なエアミックスダンパの開度Swを演算してエアミックス
ダンパを制御すると共に、予めTdと送風量Vaとの関係を
定めておき、この関係からTdに対応するVaを算出して送
風機を制御するようにしたものは知られており、このも
のではTdの演算は、外気温度Tamと日射量の温度換算値T
sをパラメータとして、次式に従って行なうようにして
いる。
Td=Kset×Tset−kr×Tr−Kam×Tam−KsTs+C′ (Kset,Kr,Kam,Ks,C′は定数) (発明が解決しようとする課題) ところで、車室内外の熱収支を暖房状態を基準にして
考えると、空調装置の熱交換能力をQE、車室内外の温度
差による放熱量をQU、日射による入射熱量をQS、乗員に
よる発熱量をQM、排気系輻射や室内機器等による発熱量
をQF、車室内温度Trと設定温度Tsetとの偏差を零による
のに必要な熱量をΔQとして、次式が成立する。
QE=QU−QS−QM−QF+ΔQ ……(1) ここで、 QE=CpγVa(Td−Ti) QU=U(Tr−Tam) QS=KTs ΔQ=CB(Tset−Tr) となる。尚、Cpは空気低圧比熱、γは空気比重、Tiは空
調装置への吸込空気温度、Uは車体全体の熱コンダクタ
ンス、CBは車体熱容量、Kは日射−温度換算係数であ
る。
QM、QFを近似的に一定と做してQM×QF=C(定数)と
し、上記QE、QU、QS、ΔQの式を(1)式に代入する
と、次式が得られる。
CpγCa(Td−Ti) =U(Tr−Tam)−KTs−C+CB(Tset−Tr)……(2) 従って、送風量Vaと吹出空気温度Tdとを(2)式を満
足するように制御すれば、車室内温度Trを設定温度Tset
に接近維持することが可能になるが、上記従来技術では
送風量Vaとは無関係に吹出空気温度Tdを算出し、送風量
VaをTdの算出値に基づいて一義的に決定するようにして
おり、VaとTdが(2)式を満足するように制御されると
は限らず、車室内温度Trが設定温度Tsetからずれてしま
うことがある。
本発明は、以上の点に鑑み、車室内温度を設定温度に
維持し、且つ送風量を可及的小風量として騒音の少ない
快適な空調を行ない得られるようにした制御方法を提供
することをその目的としている。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成すべく、本発明では、車室内に空気を
送る通風ダクト内に、送風機と、冷却用熱交換器と、加
熱用熱交換器と、該冷却用熱交換器で冷却された空気の
該加熱用熱交換器への通風割合を調節して車室内への吹
出空気温度を調節するエアミックスダンパと、車室内温
度を設定する車室内温度設定手段と、車室内温度を前記
車室内温度設定手段により設定された温度に接近させる
ために必要な熱量を車室内外の熱収支の関係から算出し
て吹出温度と送風機の送風量を制御する空調制御手段
と、を備える車両用空調制御装置において、前記空調制
御手段は、前記エアミックスタンパの開度が物理的に制
御可能な範囲で前記必要な熱量を得るのに必要な前記送
風機の最小の送風量を算出する最小風量算出手段と、該
最小風量算出手段により算出された送風量に対応する吹
出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を算
出するエアミックスダンパ開度算出手段と、前記最小風
量算出手段の出力に応じて送風機の送風量を制御する風
量制御手段と、前記エアミックスダンパ開度算出手段出
力に応じてエアミックスダンパの開度を制御するエアミ
ックスダンパ制御手段とを備えるものとした。
また、前記最小風量算出手段は、吹出温度を演算する
際にまず送風機の下限送風量を送風量の初期値として代
入する風量入力手段と、演算により得られた吹出温度か
ら算出されたエアミックスダンパの開度が物理的に制御
可能な範囲か否かを判別するエアミックスダンパ開度判
別手段と、該エアミックスダンパの開度が物理的に制御
可能な範囲にない場合に、吹出温度の演算に用いた送風
量値を漸次増減させて、再度の吹出温度の演算に用いる
新たな送風量値を算出して送風量値として代入する補正
風量入力手段とを備えており、前記エアミックスダンパ
開度算出手段及び前記最小風量演算手段は、エアミック
スダンパの開度が物理的に制御可能な範囲であると、そ
れぞれの手段により演算した値を算出した値として対応
する制御手段に出力するものであるのが望ましい。
(作 用) エアミックスダンパの開度Sw(冷却用熱交換器で冷却
された空気を全て加熱用熱交換器に通風する場合をSw=
1とする)と、吹出空気温度Tdとの間には、冷却用熱交
換器の出口温度をTE、加熱用熱交換器の出口温度をTH
して、次式の関係が成立する。
(3)式で得られるTdを上記した(2)式に代入し、
Swを求める形に直すと次式が得られる。
ここで、 である。
本発明では、(4)式の定数項X、Yの値を設定温度
Tsetと熱収支に関係する各種パラメータTr、Tam、Ts、T
i、TH、TEを(5)式と(6)式に代入して演算し、Sw
を制御可能な範囲即ち0≦Sw≦1に収める最小の送風量
Vaを算定して、送風機をこの算定送風量が得られるよう
に制御すると共に、エアミックスダンパをこの算定送風
量を(4)式に代入して得られる開度になるように制御
する。
これによれば、送風量Vaと吹出空気温度Tdとが(2)
式を満足するように制御されることになり、車室内温度
Trは設定温度Tsetに確実に接近維持され、又送風量Vaが
可及的小風量に終えられ、吹出空気が人体に直接当って
も不快感を生じず、且つ送風騒音が低くなり、快適な空
調が行なわれる。
(実施例) 第1図を参照して、(1)は通風ダクトを示し、該通
風ダクト(1)の上流端に、外気導入口(2)と、車室
内の空気を導入する内気導入口(3)と、該両導入口
(2)(3)を選択的に開く内外気切換ダンパ(4)と
を設けると共に、該通風ダクト(1)の下流端に、ベン
ト吹出口(5)と、フット吹出口(6)と、デフロスタ
吹出口(7)と、これら吹出口(5)(6)(7)に切
換自在に空気を導く2個のモード切換ダンパ(8)
(9)とを設け、更に該通風ダクト(1)内の上流部に
送風機(10)を設けて、該送風機(10)の作動により前
記両導入口(2)(3)の一方から導入した空気を該通
風ダクト(1)を介して前記吹出口(5)(6)(7)
の何れかから車室内に吹出させるようにした。
該通風ダクト(1)内には、送風機(10)の下流側に
冷却用熱交換器(11)と、更にその下流側にエアミック
スダンパ(12)を介して加熱用熱交換器(13)とが設け
られており、該エアミックスダンパ(12)により該加熱
用熱交換器(13)への通風量とこれをバイパスする風量
との割合を調節し、該エアミックスダンパ(12)の開度
Swを該加熱用熱交換器(13)への通風割合が100%にな
るときを1.0%になるときを0として、吹出空気温度Td
をSw=1で得られる最高温とSw=0で得られる最低温の
間で無段階に調節し得るようにした。
前記冷却用熱交換器(11)は、コンプレッサ(11
a)、コンデンサ(11b)、レシーバタンク(11c)、膨
張弁(11d)を備える冷媒循環回路に介入したエバポレ
ータで構成されるもので、コンプレッサ(11a)をエン
ジンに連結する電磁クラッチ(11e)のオンオフにより
該熱交換器(11)の作動を制御するようにし、又前記加
熱用熱交換器(13)をエンジンの冷却水を通水するヒー
タコアで構成し、前記エアミックスダンパ(12)と共に
制御される水弁(13a)により該熱交換器(13)の作動
を制御するようにした。
図中(14)は、前記各ダンパ(4)(8)(9)(1
2)と送風機(10)と電磁クラッチ(11e)とを制御する
マイクロコンピュータから成る制御回路、(15)は操作
盤を示し、該制御回路(14)に、車室内温度Trを検出す
るセンサ(161)と、外気温度Tamを検出するセンサ(16
2)と、日射量を検出するセンサ(163)と、通風ダクト
(1)への吸込空気温度Tiを検出するセンサ(164
と、冷却用熱交換器(11)の出口温度TEを検出するセン
サ(165)と、加熱用熱交換器(13)の出口温度THを検
出するセンサ(166)とからの信号を入力すると共に、
操作盤(15)に設けた各種スイッチ、即ち空調オンオフ
スイッチ(15a)、オートスイッチ(15b1)及びオート
オフスイッチ(15b2)、温度設定スイッチ(15c)、内
外気切換スイッチ(15d)、吹出モード切換スイッチ(1
5e)、デフロスタスイッチ(15f)、風量設定スイッチ
(15g)からの信号を入力し、オートスイッチ(15b1
を押したとき、車室内温度Trが温度設定スイッチ(15
c)による設定温度Tsetに維持されるように、送風機(1
0)の送風量Vaとエアミックスダンパ(12)の開度Swと
を自動的に制御するようにした。
尚、送風機(10)の送風量Vaはその駆動モータ(10
a)への印加電圧に応じて増減されるようになってお
り、又エアミックスダンパ(12)は、制御回路(14)に
より制御されるサーボモータから成るアクチュエータ
(12a)により開度検出器(12b)で検出される開度Swが
後記する算定値になるように制御される。
オートスイッチ(15b1)を押して自動空調を行なうと
きの制御プログラムは第2図に示す通りであり、先ず温
度設定器(15c)と各センサ(161)…(166)とからの
信号を入力して、設定温度Tset、車室内温度Tr、外気温
度Tam、日射温度Ts、吸込温度Ti、冷却用熱交換器(1
1)の出口温度TE、加熱用熱交換器(13)の出口温度TH
を表すパラメータ値を制御回路(14)のRAMに読込み
()、次に制御回路(14)のCPUによりこれらパラメ
ータ値から上記作用の項で説明した(4)式の定数項
X、Yの値を(5)式及び(6)式から演算する
()。
尚、外気を通風ダクト(1)に導入する場合、送風量
Va分の換気が行なわれ、換気による熱損失を生ずる。こ
の損失熱量はCpγVa(Tr−Tam)であり、これを考慮す
ると(2)式の左辺はCpγVa(Td−Ti−Tr+Tam)とな
り、従って(6)式は、 となり、外気導入時はこの式でYを演算する。
次に送風量Vaを送風機(10)の下限風量Loとして
(4)式に代入することによりエアミックスダンパ(1
2)の開度Swを演算し(、)、次にこの演算値が制
御可能な開度範囲に収まっているか否か、即ち0≦Sw≦
1か否かを判別する()。
ここで、Sw<0かSw>1のときは、送風量Vaを前回の
演算を用いた送風量Vaに送風量を増減制御する上での最
小制御幅となる所定の単位風量ΔVを加えた値として
()、再度のステップに戻ってSwの演算を行ない、
のステップからのステップまでの判別処理を0≦Sw
≦1となるまで繰返し、0≦Sw≦1となる最小の送風量
Vaとこれに対応する開度Swとを算定する。
次に開度Swや外気温度Tam等に応じて吹出モードを算
定した後()、送風量Vaと開度Swと吹出モードの各算
定値に対応する指令信号を出力し()、送風機(10)
の駆動モータ(10a)に送風量Vaが算定値になるような
電圧を印加し、又エアミックスダンパ(12)をアクチュ
エータ(12a)を介して開度Swが算定値になるように制
御し、更にモード切換タンパ(8)(9)をアクチュエ
ータ(8a)(9a)を介して、算定モードに対応する吹出
口から車室内に空気が吹出されるように切換制御する。
尚、オートオフスイッチ(15b2)を押したときは、風
量設定スイッチ(15g)で設定された送風量Vaが得られ
るように駆動モータ(10a)への印加電圧を制御し、又
吹出空気温度Tdが温度設定スイッチ(15c)で設定され
た温度になるように上記(3)式に従ってエアミックス
ダンパ(12)の開度Swを制御し、更に吹出モード切換ス
イッチ(15c)で設定されたモードでの吹出しが行なわ
れるようにモード切換ダンパ(8)(9)を制御する。
又、内外気切換ダンパ(4)は、オートスイッチ(15
b1)やオートオフスイッチ(15b2)の操作に係わりな
く、内外気切換スイッチ(15d)の操作により制御回路
(14)とアクチュエータ(4a)とを介して切換制御され
るようにした。
(発明の効果) 以上の如く本発明によるときは、車室内温度を設定温
度に接近維持しつつ、送風量を可及的小風量として、吹
出空気が人体に直接当っても不快感を生じない且つ騒音
の小さな快適な空調を行ない得られる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施に用いる空調装置の1例のシステ
ム図、第2図はその自動空調時の制御プログラムを示す
フローチャートである。 (1)……通風ダクト、(10)……送風機 (11)……冷却用熱交換器、(12)……エアミックスダ
ンパ (13)……加熱用熱交換器、(14)……制御回路(演算
手段) (161)〜(166)……センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 育生 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−248424(JP,A) 特開 昭62−261515(JP,A) 特開 平1−306314(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車室内に空気を送る通風ダクト内に、送風
    機と、冷却用熱交換器と、加熱用熱交換器と、該冷却用
    熱交換器で冷却された空気の該加熱用熱交換器への通風
    割合を調節して車室内への吹出空気温度を調節するエア
    ミックスダンパと、車室内温度を設定する車室内温度設
    定手段と、車室内温度を前記車室内温度設定手段により
    設定された温度に接近させるために必要な熱量を車室内
    外の熱収支の関係から算出して吹出温度と送風機の送風
    量を制御する空調制御手段と、を備える車両用空調制御
    装置において、 前記空調制御手段は、前記エアミックスタンパの開度が
    物理的に制御可能な範囲で前記必要な熱量を得るのに必
    要な前記送風機の最小の送風量を算出する最小風量算出
    手段と、 該最小風量算出手段により算出された送風量に対応する
    吹出温度となるように前記エアミックスダンパの開度を
    算出するエアミックスダンパ開度算出手段と、 前記最小風量算出手段の出力に応じて送風機の送風量を
    制御する風量制御手段と、 前記エアミックスダンパ開度算出手段出力に応じてエア
    ミックスダンパの開度を制御するエアミックスダンパ制
    御手段とを備えたことを特徴とする車両用空調装置。
  2. 【請求項2】前記最小風量算出手段は、吹出温度を演算
    する際にまず送風機の下限送風量を送風量の初期値とし
    て代入する風量入力手段と、演算により得られた吹出温
    度から算出されたエアミックスダンパの開度が物理的に
    制御可能な範囲か否かを判別するエアミックスダンパ開
    度判別手段と、該エアミックスダンパの開度が物理的に
    制御可能な範囲にない場合に、吹出温度の演算に用いた
    送風量値を漸次増減させて、再度の吹出温度の演算に用
    いる新たな送風量値を算出して送風量値として代入する
    補正風量入力手段とを備えており、 前記エアミックスダンパ開度算出手段及び前記最小風量
    演算手段は、エアミックスダンパの開度が物理的に制御
    可能な範囲であると、それぞれの手段により演算した値
    を算出した値として対応する制御手段に出力することを
    特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
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