JP3150739B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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JP3150739B2 JP34292891A JP34292891A JP3150739B2 JP 3150739 B2 JP3150739 B2 JP 3150739B2 JP 34292891 A JP34292891 A JP 34292891A JP 34292891 A JP34292891 A JP 34292891A JP 3150739 B2 JP3150739 B2 JP 3150739B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車室外空気の汚染度に
応じて内外気の取入れを自動調整する車両用空調装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、多くの車両には、温度設定器の設
定に応じて車室内の空調を行う車両用空調装置が具備さ
れている。この空調装置は、内気取入口と外気取入口と
を選択的に切替え開口させる内外気切替ダンパ(以下、
切替ダンパと称する)を有し、通常、外気導入モードま
たは内気循環モードが選択できるようになっている。上
記空調装置において、市街地等の空気汚染が激しい場所
で外気導入モードが選択された場合、車室外の汚染され
た空気が車室内に流入し、乗車している者の快適感を損
ない兼ねない。
【0003】上記のような問題に対応すべく、外気取入
れ口に外気の汚染度を検出するためのガスセンサを有
し、ガスセンサの検出信号に応じて、外気導入モードと
内気循環モードとの切替えを自動調整する制御装置を備
えた空調装置が、特開昭58−177708号公報に開
示されている。上記制御装置は、上記ガスセンサの検出
信号から外気の汚染度を判断し、外気の汚染度に応じて
的確にモード切替えを実施することにより、汚染空気が
車室内に流入するのを防止し得るようになっている。
【0004】従来の車両用空調装置においては、モード
切替えが行われるときの切替ダンパの切替え動作は、比
較的ゆっくりとした速度で行われる。これは、切替ダン
パの切替速度が速すぎると、切替時に発生する騒音が大
きくなるためである。そして、切替ダンパの切替速度は
常に一定である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ここで、比較的外気汚
染度が低いところを走行していた車両が、信号待ち等で
大変濃度の高い排気ガスを放出している大型トラックの
排気ガス排出口付近に停止した場合を考えてみる。この
場合、上記車両の空調装置は、外気導入から内気循環へ
とモード切替を行う。
【0006】この際、上記従来の車両用空調装置では、
外気導入から内気循環にモード切替えが行われるときの
切替ダンパの切替速度がゆっくりであるため、ガスセン
サにより外気汚染度が高い状態が検出されてから切替ダ
ンパが外気取入口を完全に塞ぐまでの間に、大変ガス濃
度の高い外気が車室内に取り込まれてしまうといった事
態を招来する。このようにガス濃度の高い外気が狭い車
室内に流入すれば、流入量が僅かであっても車室内の空
気の汚染度は大変高くなってしまう。
【0007】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、外気導入モードのときに外気の汚染度が急激に高く
なった場合においても、汚染度の高い外気が車室内に流
入するのを防ぐことができる車両用空調装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用空調装置
は、上記の課題を解決するために、内気取入口と外気取
入口とを選択的に切替え開口させる内外気切替器と、上
記内外気切替器を駆動する駆動手段と、車室外空気の汚
染度を検出する検出手段と、上記検出手段の検出値が予
め設定されている内外気切替基準と交差するとき、上記
駆動手段を制御して内外気切替器を切替えさせる制御手
段とを備えている車両用空調装置において、以下の手段
を講じている。
【0009】即ち、上記検出手段の検出値が、外気汚染
度が高まる方向に変化して内外気切替基準と交差すると
き、上記制御手段は、上記検出値の変化率が所定以上で
あれば、上記内外気切替器の切替速度を通常時よりも速
くするように上記駆動手段を制御する。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、制御手段は、上記検出手
段の検出値と内外気切替基準とに応じて駆動手段を制御
し、内外気切替器を切替えさせることによって、車室外
空気の取り入れと車室内空気の取り入れとを自動的に切
替えるようになっている。
【0011】そして、上記制御手段は、検出手段の検出
値が、外気汚染度が高まる方向に変化して内外気切替基
準と交差するとき、さらに検出値の変化率が所定以上で
あるか否かを判断する。検出手段の検出値が、外気汚染
度が高まる方向に変化して内外気切替基準と交差すると
き、というのは、車室外空気の取り入れから車室内空気
の取り入れへと切替えられるときである。また、検出値
の変化率は、外気汚染度の変化の程度を表すものであ
り、上記において検出値の変化率が所定以上というの
は、外気汚染度が急激に高くなった状態である。そし
て、制御手段は、検出値の変化率が所定以上であれば、
上記内外気切替器の切替速度を通常時よりも速くするよ
うに上記駆動手段を制御する。
【0012】上記により、外気汚染度が急激に高くなっ
たために、車室外空気の取り入れから車室内空気の取り
入れへと切替えられるときは、内外気切替器の切替速度
が通常時よりも速められるので短時間で切替えが行わ
れ、汚染度の高い外気が内外気切替器の切替え動作中に
車室内に取り込まれるといった事態を回避できる。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図6に基づい
て説明すれば、以下の通りである。
【0014】本実施例に係る車両用空調装置は、図2に
示すように、内気取入口と外気取入口とを選択的に切替
え開口させる内外気切替器としての内外気切替ダンパ
(以下、切替ダンパと称する)1と、上記切替ダンパ1
を駆動する駆動手段としての内外気切替アクチュエータ
(以下、アクチュエータと称する)2とを備えている。
このアクチュエータ2は、通常回転と高回転との2段階
にモータ速度を切替えることができる速度可変型の駆動
モータ(図示せず)を有している。
【0015】また、上記空調装置は、所定の処理プログ
ラムが格納されているROM、処理データを一時格納す
る領域が形成されているRAM、およびROMに格納さ
れている処理プログラムに従って所定の演算処理を行う
CPUを有する制御手段としてのコントローラ3を備え
ている。このコントローラ3は、後述のガスセンサ5の
出力に基づいて、内気取入口を開口して内気循環を行う
内気循環モード(以下、RECモードと称する)、或い
は、外気取入口を開口して外気導入を行う外気導入モー
ド(以下、FREモードと称する)を選択し、上記アク
チュエータ2を制御して各モードに応じた切替ダンパ1
の切替えを実施するようになっている。
【0016】上記切替ダンパ1、アクチュエータ2、お
よびコントローラ3は、取入れられた空気を冷却・加熱
して設定温度に調節する図示しない調節手段と共にエア
ーコントロールユニット(以下、A/Cユニットと称す
る)4を構成しており、このA/Cユニット4は、図3
に示すように、車室に設けられている。
【0017】また、上記空調装置は、エンジンルーム内
に設けられて車室外空気の汚染度を検出する検出手段と
してのガスセンサ5を有している。このガスセンサ5
は、例えばSnO2 焼結体等の金属酸化物半導体を用い
た固体熱導型のものであり、還元性ガスが付着するとガ
ス濃度に応じて抵抗値RS が低下するようになってい
る。このガスセンサ5は、図4に示すように、金属酸化
物半導体を加熱して活性化するためのヒータコイル5a
を有し、このヒータコイル5aには5Vのヒータ電圧が
印加されている。そして、ガスセンサ5には5Vの電圧
が印加されており、ガスセンサ5の出力側は上記コント
ローラ3に接続されている。
【0018】また、ガスセンサ5とコントローラ3との
接続ラインには、一端が接地された所定の負荷抵抗RL
が接続されている。従って、ガスセンサ5の出力電圧V
S は、 VS =5RL /(RS +RL ) …(1) となる。そして、コントローラ3は、上記ガスセンサ5
から入力される電圧VS に基づいて、上式1から導かれ
る次式2 RS =RL (5−VS )/VS …(2) の演算を行い、ガスセンサ5の抵抗値RS (検出値)を
割り出す。
【0019】上記コントローラ3は、図5(a)に示す
ように、FREモードのときに検知されるガスセンサ5
の抵抗値RS が低下して(外気汚染度が低下する方向に
変化して)、FREモードからRECモードに切替えら
れるときの基準値RR (内外気切替基準)以下になった
とき(交差するとき)、同図(b)に示すように、FR
EモードからRECモードに切替える。また、コントロ
ーラ3は、同図(a)に示すように、RECモードのと
きに検知されるガスセンサ5の抵抗値RS が増加して
(外気汚染度が高まる方向に変化して)、RECモード
からFREモードに切替えられるときの基準値RF (内
外気切替基準)以上になったとき(交差するとき)、同
図(b)に示すように、RECモードからFREモード
に切替える。上記の基準値RR ・RF は、ハンチング防
止のためにRR <RF とされている。
【0020】尚、上記ガスセンサ5は再現性に乏しいた
め、所定のガス濃度のときに所定の抵抗値RS を示すよ
うなガスセンサ5を製造することは困難であり、同じガ
ス濃度であってもガスセンサ5によって個々に抵抗値R
S が異なる。従って、上記の基準値RR ・RF の絶対値
もガスセンサ5によって個々に異なるので、基準値RR
・RF の絶対値をモード切替えの判断基準とするために
は、ガスセンサ5一つ一つについて、基準濃度ガス中に
おける抵抗値の測定を実施する必要があり、大変な手間
と時間を要する。そこで、コントローラ3は、抵抗値R
S のピーク値(検出される抵抗値RS のなかで車室外空
気の汚染が少ないときの値)RS0を基準として相対的に
基準値RR ・RF を定め、抵抗値RS のピーク値RS0
対する変化率からモード切替えタイミングを判断する。
【0021】本実施例では、同図(a)に示すように、
検出されるガスセンサ5の抵抗値RS のピーク値RS0
0.8倍の値が、基準値RR (RR =0.8RS0)として設
定される。また、ピーク値RS0の0.9倍の値が、REC
モードからFREモードに切替えられるときの基準値R
F (RF =0.9RS0)として設定される。
【0022】また、本実施例では、FREモードからR
ECモードに切替えられるときの切替ダンパ1の切替速
度が、アクチュエータ2を制御するコントローラ3によ
って2段階に切替えられる。コントローラ3は、FRE
モードのときに外気の汚染度が急激に高くなったとき、
切替ダンパ1の切替速度を通常時よりも速くしてREC
モードに切替える。
【0023】上記の構成において、本車両用空調装置の
動作を、コントローラ3の制御動作を示す図1のフロー
チャートに基づいて以下に説明する。
【0024】先ず、運転者により自動車のキースイッチ
がONされることにより、図示しない車載バッテリから
同じく図示しない安定化電圧回路を介して所定の安定電
圧がガスセンサ5に印加される。これにより、ガスセン
サ5からは車室外空気の汚染度に応じた電圧信号VS
コントローラ3に入力される(S1)。このとき、コン
トローラ3は、上式2で表される演算を行い、ガスセン
サ5の抵抗値RS を割り出す(S2)。
【0025】次に、コントローラ3は、前回RECモー
ドの設定を行ったかどうか(即ち、現在RECモードで
あるかどうか)を判断し(S3)、RECモードでなけ
れば、現在設定されているピーク値RS0とS2で割り出
した抵抗値RS とを比較する(S4)。そして、コント
ローラ3は、抵抗値RS がピーク値RS0より大きい(R
S >RS0)とき、抵抗値RS を新たにピーク値RS0とし
て設定する(S5)一方、抵抗値RS がピーク値RS0
下のときはピーク値RS0の更新は行わない。上記S4・
5は、検出される抵抗値RS の最大値をピーク値RS0
して更新する動作である。
【0026】尚、キースイッチがONされた初期におい
ては、モード設定は初めてであり(S3でNOと判
断)、ピーク値RS0は0(ゼロ)に設定されている(S
4でYESと判断)ので、初期入力された電圧信号VS
から得られた抵抗値RS がピーク値RS0として設定され
る(S5)。
【0027】上記ピーク値更新動作(S4・5)後、コ
ントローラ3は、基準値RR =0.8RS0と抵抗値RS
を比較する(S6)。そして、抵抗値RS が基準値RR
以下(RS ≦0.8RS0)のときが、即ち、検出値が外気
汚染度が高まる方向に変化して内外気切替基準と交差す
るときであり、ガスセンサ5の抵抗値の変化率αと、予
め設定されている速度切替基準β=0.3RS0/Δtとを
比較する(S7)。上記Δtはサンプリング間隔であ
り、ガスセンサ5の抵抗値の変化率αとは、図6に示す
ように、前回の検出点a2 と今回の検出点a1 とを結ぶ
直線の傾きで表され、前回検出された抵抗値RS2と今回
検出された抵抗値RS との差をサンプリング間隔Δtで
割った値(RS2−RS )/Δtである。本実施例の場
合、サンプリング間隔Δtは、約100msec である。
【0028】そして、コントローラ3は、上記変化率α
が速度切替基準β以上、即ち(RS2−RS )/Δt≧0.
3RS0/Δtのとき、外気汚染度が急激に高くなったと
判定し、アクチュエータ2の駆動モータを高速回転させ
て、切替ダンパ1の切替速度を通常時よりも速くしてR
ECモードにする(S8)。また、コントローラ3は、
上記変化率αが速度切替基準βよりも小さいとき、アク
チュエータ2の駆動モータを通常速度で回転させて、通
常の切替速度でRECモードにする(S9)。この後、
コントローラ3の動作は再びS1に移行する。
【0029】一方、コントローラ3は、S3において前
回RECモードの設定を行ったと判断すれば、基準値R
F =0.9RS0と抵抗値RS とを比較し(S10)、抵抗
値RS が基準値RF 以上(RS ≧0.9RS0)のとき、抵
抗値RS をピーク値RS0として新たに設定する(S1
1)と共に、アクチュエータ2の駆動モータを通常速度
で回転させて、通常の切替速度でFREモードにする
(S12)。即ち、ピーク値RS0は、RECモードから
FREモードに切替えられるときに、更新されるように
なっている。これは、RECモードからFREモードに
切替えられた場合、車室内外の汚染度が略同じになるの
で、この時点の汚染度が新たな基準とされるためであ
る。また、コントローラ3は、S10において抵抗値R
S が基準値RF より小さいと判断したとき、RECモー
ドのままモード設定を変えない(S13)。この後、コ
ントローラ3の動作は再びS1に移行し、以下、同様の
動作が繰り返される。
【0030】以上のように、本実施例の空調装置では、
FREモードからRECモードに切替えられる際、外気
の汚染度が急激に高くなったときに限り、切替ダンパ1
の切替速度が通常時よりも速められ、短時間でRECモ
ードに切替えられるようになっている。これにより、汚
染度の高い外気がモード切替え動作中に車室内に取り込
まれるといった事態を回避でき、常に、車室内の空気の
汚染度を所定以下に保つことができる。
【0031】尚、切替ダンパ1の切替速度が速くなれ
ば、発生する騒音は大きくなる。この騒音は、確かに乗
車している人に不快感を与える要因ともなる。但し、騒
音の発生は、モード切替えが行われるほんの短い時間の
みである。これに対して、汚染度の高い外気が車室内に
入れば、比較的長期に渡って乗車している人に不快感を
与えることになり、運転にも悪影響を及ぼし兼ねないこ
とを考えると、本実施例のように、汚染度の高い外気が
車室内に流入するのを防ぐのを優先させる方がメリット
が大きい。また、本実施例では、通常時においては従来
通りゆるやかな切替速度で切替ダンパ1の切替えが実施
されるので、汚染度の高い外気が車室内に流入するのを
防止する必要があるとき以外は、大きな騒音の発生もな
い。
【0032】尚、本実施例では、コントローラ3は、図
1のS7において、ガスセンサ5の抵抗値の変化率α=
(RS2−RS )/Δtと、速度切替基準βとを比較し
て、切替ダンパ1の切替速度を判断しているが、S7の
判断を、図7のS7′のようにしてもよい。即ち、図7
に示すように、コントローラ3は、抵抗値RS が基準値
R 以下(RS ≦0.8RS0)となったとき(S6)、さ
らに抵抗値RS が0.5RS0以下か否かを判断し(S
7′)、抵抗値RS が0.5RS0以下のとき、ガスセンサ
5の抵抗値の変化率が高く、外気汚染度が急激に高くな
ったと判定し、高速で切替ダンパ1を切替えてRECモ
ードにする(S8)ようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】本発明の車両用空調装置は、以上のよう
に、検出手段の検出値が、外気汚染度が高まる方向に変
化して内外気切替基準と交差するとき、上記制御手段
は、上記検出値の変化率が所定以上であれば、上記内外
気切替器の切替速度を通常時よりも速くするように駆動
手段を制御する構成である。
【0034】これにより、外気汚染度が急激に高くなっ
たために、車室外空気の取り入れから車室内空気の取り
入れへと内外気切替器が切替えられるときは、内外気切
替器の切替速度が通常時よりも速められ、汚染度の高い
外気が内外気切替器の切替え動作中に車室内に取り込ま
れるといった事態を回避でき、常に、車室内の空気の汚
染度を所定以下に保つことができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すものであり、車両用空
調装置のコントローラの制御動作を示すフローチャート
である。
【図2】上記空調装置の要部の構成を示すブロック図で
ある。
【図3】上記空調装置の車両における取付け位置の一例
を示す説明図である。
【図4】上記空調装置のガスセンサを示す回路図であ
る。
【図5】上記ガスセンサの抵抗値RS と基準値RR ・R
F とに応じて内気循環モードと外気導入モードとが切替
えられることを説明する説明図である。
【図6】サンプリング間隔Δt毎に検出されるガスセン
サの抵抗値を示す説明図である。
【図7】本発明の他の実施例を示すものであり、車両用
空調装置のコントローラの制御動作を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】 1 内外気切替ダンパ(内外気切替器) 2 内外気切替アクチュエータ(駆動手段) 3 コントローラ(制御手段) 5 ガスセンサ(検出手段) RS ガスセンサの抵抗値(検出値) RR ・RF 内外気切替基準
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 貴志 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 石川 俊和 広島県安芸郡府中町新地3番1号 ナル デック株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/24 661 B60H 1/00 103

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内気取入口と外気取入口とを選択的に切替
    え開口させる内外気切替器と、上記内外気切替器を駆動
    する駆動手段と、車室外空気の汚染度を検出する検出手
    段と、上記検出手段の検出値が予め設定されている内外
    気切替基準と交差するとき、上記駆動手段を制御して内
    外気切替器を切替えさせる制御手段とを備えている車両
    用空調装置において、 上記検出手段の検出値が、外気汚染度が高まる方向に変
    化して内外気切替基準と交差するとき、上記制御手段
    は、上記検出値の変化率が所定以上であれば、上記内外
    気切替器の切替速度を通常時よりも速くするように上記
    駆動手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
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