JP4331532B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスセンサの検知信号に応答して、外気導入空気と車内循環空気との割合を制御することが可能なインテークドアを備えた自動車用空調装置に関し、特に快適性、省動力の観点から排ガス濃度に応じてコンプレッサの稼働率を補正する自動車用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車室外に配置した排ガスセンサの検出値により排ガス濃度の変化を判断して、インテークドアを閉じる指令を出す外気汚れ予測制御に関する技術の開示がある（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
インテークドアの切り替えは、車室内空気の湿度・温調に大きくかかわるが、排ガスセンサによるインテークドア制御は汚染された空気の浸入を防ぐことが目的である。
【特許文献１】
特開２０００−１６０５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インテークドアの切り替えは、車室内空気の湿度・温調に大きくかかわるため、乗員は吸込み口切り替え時に違和感を覚える。従来、コンプレッサをインテークドアの切り替えに応じて制御していないため、環境に応じたコンプレッサの省動力化或いは乗員への快適性の向上について検討されたことはなかった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、排ガス濃度の変化に応じてインテークドアのドア開度を制御する際に、排ガスセンサのセンサ信号値又はセンサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいてコンプレッサの稼働率を補正することにより、環境に応じてコンプレッサの省動力化を図ると共に乗員への快適性の向上を図った自動車用空調装置を提供することである。
【０００６】
本発明は、大きな冷房能力が要求される環境下においては、排ガス濃度によらず外気導入率を０％として乗員の快適性を優先する制御を行なう自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【０００７】
一般に暖房能力が必要となる環境下のときは、吸込み空気湿度はフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。また、吸込み空気温度もフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。このような関係にあるとき、排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたとき、コンプレッサの負荷が高い。また、外気が低いため窓曇りが発生しやすい。そこで本発明はこのような暖房能力が必要となる環境下のときにコンプレッサの負荷及び窓曇りの問題を解決するためにコンプレッサの稼働率を上げるように補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【０００８】
冷房能力は一般にフレッシュモードのときよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。そこで冷房能力が必要で且つ目標吹出温度が所定温度以上のときに排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたときは、本発明はコンプレッサの省動力化を図るためにコンプレッサの稼働率を低下させるように補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、目標吹出温度が所定温度未満のときにオートリサーキュレーションモードを選択する制御を行なうときに、目標吹出温度が変わってオートリサーキュレーションモードが解除されたときに排ガス濃度に応じてコンプレッサの省動力化を図るか或いは乗員の快適性の向上を図るためにコンプレッサの稼働率を補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに本発明は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときに、排ガス濃度によらずコンプレッサの省動力化を図るためにコンプレッサの稼働率を補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、排ガス濃度によりインテークドアのドア開度を制御した際に、コンプレッサの稼働率を補正することでコンプレッサの省動力化と快適性の向上を実現できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち本発明に係る自動車用空調装置は、外気の排ガス濃度を検出する排ガスセンサと、外気吸入口と内気吸入口を開閉するインテークドアと、前記排ガスセンサからのセンサ信号を入力し、該センサ信号に基づいて排ガス濃度を演算し、該排ガス濃度に基づいて前記インテークドアのドア開度を可変させて外気導入率を制御する制御手段と、冷凍サイクルのコンプレッサとを備えた自動車用空調装置であって、前記制御手段は、排ガス濃度が上昇すると外気導入率を低下させ、排ガス濃度が低下すると外気導入率を高めるように前記ドア開度を制御すると共に、前記排ガスセンサのセンサ信号値又は該センサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいて前記コンプレッサの稼働率を補正し、かつ、冷房能力が必要となる環境下のときに、排ガス濃度が低下すると前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正し、一方、排ガス濃度が上昇すると前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、目標吹出温度が所定温度未満であるときに、外気導入率を０％とすることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、暖房能力が必要となる環境下のときに、排ガス濃度が上昇すると前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正し、一方、排ガス濃度が低下すると前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することが好ましい。
【００１５】
さらに本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、排ガス濃度が高く冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を前記所定温度未満から前記所定温度以上へ切り替えたときに、前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することが好ましい。
【００１６】
さらに本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、排ガス濃度が低く冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を前記所定温度未満から前記所定温度以上へ切り替えたときに、前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときに、前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することが好ましい。
【００１８】
本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、前記排ガスセンサの検出時から前記ドア開度の切り替え時の間に前記コンプレッサの稼働率の補正を行なうことがより好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施形態を示しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。
【００２０】
図１〜図１０を参照して本実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る自動車用空調装置のシステム構成の一形態を示す概略図である。本実施形態に係る自動車用空調装置１００は、空気通路を形成するケース１７に、空気吸入口、車室外空気又は車室内空気の吸入を切り替えるインテークドア１０、ブロア１２、集塵脱臭フィルタ１４、エバポレータ１５、エアミックスドア１８、ヒータコア２１とを備える。また自動車用空調装置１００は、車室外の空気の排ガス濃度を検出する排ガスセンサ３２と、車室外温度情報を検出する外気温度センサ２４と、車室内温度情報を検出する室内温度センサ２３と、車室内に入る日射量情報を検出する日射センサ２２とを備える。２点鎖線３３内は車室外空間を表し、排ガスセンサ３２と外気温度センサ２４は車室外に設置される。それ以外の部材は車室内に配置される。
【００２１】
自動車用空調装置１００は、空調自動制御を行なうためにマイコン（Ａ／Ｃコントローラー）２５を備える。ここで、図２に自動車用空調装置１００のブロック図の一形態を示した。マイコン２５は、日射センサ２２、室内温度センサ２３、外気温度センサ２４及び排ガスセンサ３２の各検出信号、エバポレータの温度を検出するエバポレータ温度センサ３６の検出信号、並びにＡ／Ｃコントロールパネル２６の操作によって発信された操作信号を入力する。マイコン２５は、これらの信号をもとに空調制御プログラムによる演算を行ない、信号出力部（図１の２７）からインテークドア制御手段２８、ブロア制御手段２９、Ａ／Ｃ制御手段（ＥＧＩ）３０、エアミックスドア制御手段３１及びモード切替制御手段３５へ信号を送る。上述の各制御手段は、信号に基づいて空調装置の各駆動部材の動きを制御する。また、マイコン２５は、Ａ／Ｃオン信号３９をＡ／Ｃ制御手段（ＥＧＩ）３０に送る。
【００２２】
空気吸入口には外気吸入口３７と内気吸入口３８とを設けている。図１の一点鎖線の枠３４内の拡大概略図を図３に示した。外気吸入と内気吸入との切り替えは、インテークドア１０のドア開度を制御することによって行なう。すなわち、ドア開度０％のときは、外気吸入口３７が完全に閉、内気吸入口３８が完全に開の状態で外気導入率は０％である。一方ドア開度１００％のときは、外気吸入口３７が完全に開、内気吸入口３８が完全に閉の状態で外気導入率は１００％である。本実施形態に係る自動車用空調装置１００ではインテークドア制御手段２８によりインテークドア１０の駆動を制御することによりドア開度を０〜１００％に可変させる。これにより、外気導入率を０〜１００％に可変させることが出来る。
【００２３】
ブロア１２は、ブロア制御手段２９によりファン回転速度を変える。これにより空気通路内の空気通風量を可変とすることが出来る。
【００２４】
集塵脱臭フィルタ１４は、吸入空気の塵埃を除去する集塵フィルタと臭気物質を除去する脱臭フィルタからなる。集塵フィルタのみとしても良い。
【００２５】
エバポレータ１５は、空調の冷凍サイクルを構成する。冷凍サイクルは、少なくとも、気化状態の冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（不図示）と、コンプレッサから吐出された冷媒を冷却し冷媒を凝縮するコンデンサ（不図示）と、コンデンサで凝縮した冷媒を絞り作用により気液混合体にする膨張弁（不図示）と、膨張弁で気液混合体となった冷媒の蒸発熱により空気を冷却除湿するエバポレータ１５とを備える。
【００２６】
本実施形態では、エバポレータ１５の温度を測定するためにエバポレータにエバポレータ温度センサ３６を設置する。
【００２７】
Ａ／Ｃ制御手段（ＥＧＩ）３０は、エバポレータ温度センサ３６等の信号を入力したマイコン２５の演算後の制御信号を受けて、コンプレッサ（不図示）の稼動状態を制御する。
【００２８】
ヒータコア２１は、エンジンの冷却水を熱源とし、エバポレータ１５を通過し除湿された冷却空気を加熱する。
【００２９】
エアミックスドア１８は、エバポレータ１５を通過し冷却除湿された空気流れ１９とヒータコア２１を通過した空気流れ２０とを所望の割合で混合するためのドアである。
【００３０】
モード切替制御手段３５は、ベント、フット、デフロスタ等の吹出口の切り替えを行なうものである。
【００３１】
本実施形態に係る自動車用空調装置１００では、ブロア１２を作動させることで空気通路に空気流れが形成される。すなわち、インテークドア１０の切り替えにより車室外空気又は車室内空気が空気通路内に取り込まれ、その空気流れ１１がブロア１２に吸気される。続いて集塵脱臭フィルタ１４及びエバポレータ１５に向けて空気流れ１３がブロア１２によって吐出され、浄化され熱交換された空気流れ１６がエアミックスドア１８の切り替えによって、空気流れ１９又は空気流れ２０となる。空気流れ１９は冷房運転時の空気流れである。一方、空気流れ２０は、ヒータコア２１によって加熱される。空気流れ１９と空気流れ２０はダクト内で混合された後、デフロスタ、ベント又はフット等の空気吹出口に送られる。
【００３２】
排ガスセンサ３２は、自動車排ガスを検知する目的の公知公用の排ガスセンサを使用するが、本出願人による特許文献２に記載された排ガスセンサを用いることが好ましい。図４に本実施形態に係る排ガスセンサの等価回路図を示す。排気ガスセンサ４０は、車両のコンデンサ（図示せず）付近に設置されており、外気中の排気ガス濃度を検知するようになっている。この排気ガスセンサ４０には、一つのガスセンサ内に還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２とを備えているので、簡易且つコンパクトな構成で、還元性ガス、酸化性ガス及び、こられの混合ガスのガス濃度を検知することができる。しかも、一箇所に排気ガスセンサ４０を配置して、還元性ガス、酸化性ガス及び、こられの混合ガスのガス濃度を検知するので、検知位置によるガス濃度のばらつきを防止できる。この排気ガスセンサ４０は、図４に示すように、還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２とを直列に接続しており、還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２との間の電圧Ｖｏを測定している。また、この回路にはヒータ４４が設けられており、各センサ素子４１、４２の周囲を加熱している。符号４５は加熱領域を示す。尚、図４において、印加電圧Vｉｎは５Ｖであり、符号４３は抵抗である。
【００３３】
還元性ガス検知素子４１は、二酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）等を主材料とするものであり、主としてＨＣ、ＣＯ等の還元性ガスを検知している。この還元性ガス検知素子４１は、還元性ガスを主として含むガソリン車排気ガスを検知し、その検知量に応じて出力が変化する。尚、この還元性ガス検知素子４１は、ガソリン排ガスに対して正の出力特性を有する。酸化性ガス検知素子４２は、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化インジュウム（Ｉｎ2Ｏ3）等が上述した主原料に添加されたものであり、主としてＮＯｘ等の酸化性ガスを検知するものである。この酸化性ガス検知素子４２は、酸化性ガスを主として含むディーゼル車排気ガスを検知し、その検知量に応じて出力が変化する。尚、この酸化性ガス検知素子４２は、ディーゼル排ガスに対して負の出力特性を有する。
【００３４】
この排気ガスセンサ４０は、還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２とにおける各素子４１、４２の感ガス特性による出力差を電圧（Ｖｏ）として検知する。尚、この検知電圧（Ｖｏ）はマイコン（図１の２５）に検知信号として送信する。マイコン２５は、排気ガスセンサ４０における検知電圧に応答して排ガス濃度を演算し、排ガス濃度に基づいてインテークドア１０のドア開度を可変させてドアの位置を制御する。本実施の形態では、インテークドアのドア開度を上記の通り０〜１００％に可変制御を行ない、インテークドアのドア開度を可変させることで、外気導入率を制御する。
【特許文献２】
特許第３１７４３０１号特許公報
【００３５】
日射センサ２２はダッシュボード上に設置し、室内温度センサ２３は例えばＡ／Ｃコントロールインパネ内に設ける。外気温度センサ２４は、エンジンルーム内でエンジンの影響を受けないところに設置する。
【００３６】
次に本実施形態に係る自動車用空調装置のマイコン２５を詳細に説明する。マイコン２５は、排ガス濃度が上昇すると外気導入率を低下させ、排ガス濃度が低下すると外気導入率を高めるようにドア開度を制御すると共に、排ガスセンサのセンサ信号値又はセンサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいてコンプレッサの稼働率を補正するものである。図５に、マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第１実施形態のフロー図を示した。排ガスセンサによる排ガス濃度によって、インテークドアのドア開度は通常オート制御としている。ガスセンサ通常オート制御５１は、排ガス濃度検出のステップ５２、コンプレッサ稼働率補正のステップ５３、インテークドア開度調整のステップ５４及びリターンのステップ５５により行なわれる。
【００３７】
ステップ５２は、排ガスセンサの検出値により排ガス濃度を検出し、汚れ度合いを状態５（汚れ度合いが多い）から状態１（汚れ度合い少ない）の５段階に分類する。この分類分けは５段階よりもさらに細かく区分けしても良いし、大まかに区分けしても良い。本実施形態では５段階に区分けするとして説明する。
【００３８】
図４に示した等価回路では、ガソリン排ガス濃度が高くなると還元性ガス検知素子４１の抵抗が低下する。またディーゼル排ガス濃度が高くなると酸化性ガス検知素子４２の抵抗が上昇する。これにより、ガソリン排ガス濃度、ディーゼル排ガス濃度のうちいずれかが高い場合若しくは両方高い場合には、Ｖｏは低下することとなる。従って、ガソリン排ガス、ディーゼル排ガスが少ない場合には、Ｖｏは高くなり、多い場合にはＶｏは小さくなる。なお、Ｖｉｎは５Ｖとした。図５のステップ５２のＰｍｉｎｔ（ガスセンサ分圧比）は、Ｖｏ／Ｖｉｎを意味する。Ｖｏ／Ｖｉｎの値が０に近い場合には排ガス濃度がかなり高く、状態５と表記する。Ｖｏ／Ｖｉｎの値が１に近い場合には排ガス濃度がかなり低く、状態１と表記する。汚れ度合いがこれらの中間状態である場合には、汚れ度合いが高い順に状態４、状態３、状態２と表記する。図５のステップ５２で示したように、排ガス濃度（ガスセンサ分圧比）と状態１から状態５までの切り替え制御はヒステリシス制御を行なうことが好ましい。
【００３９】
次に図６を参照しながらコンプレッサ稼働率補正のステップ５３において行なう制御を説明する。図６は横軸に目標吹出温度、縦軸にコンプレッサ稼働率の補正係数αをとり、目標吹出温度に対する状態５の補正係数αの変化、若しくは状態１の補正係数αの変化を示したものである。Ａとはオート制御でＦＲＥ（フレッシュモード）からＲＥＣ（リサーキュレーションモード）に切り替える目標吹出温度である。なお、状態２から状態４までの補正係数αは状態５の補正係数αと状態１の補正係数αとの間の値をとる。
【００４０】
マイコン２５は、目標吹出温度が所定温度未満、具体的には図６のＡで示す温度未満であるときに、オートＲＥＣ制御を行ない、外気導入率を０％とする。目標吹出温度がＡ未満のときは、外気を導入すると、冷房効果が低下するためである。これにより乗員の快適性を優先することが出来る。
【００４１】
マイコン２５は、暖房能力が必要となる環境下のとき（図６中、暖房域と表記）、排ガス濃度が上昇する（状態１から状態５へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてマイナス補正している状態（状態１）からプラス補正している状態（状態５）へ移行させるため、αを高め、コンプレッサの稼働率を補正する。一方、排ガス濃度が低下する（状態５から状態１へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてプラス補正している状態（状態５）からマイナス補正している状態（状態１）へ移行させるため、αを低下させ、コンプレッサの稼働率を補正する。暖房能力が必要となる環境下のときは、吸込み空気湿度はフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。また、吸込み空気温度もフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。このような関係にあるとき、排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたとき、コンプレッサの負荷が高い。また、外気が低いため窓曇りが発生しやすい。そこで本実施形態では暖房能力が必要となる環境下で且つ排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたとき、コンプレッサの稼働率を上げるように補正することで、コンプレッサの負荷及び窓曇りの問題を解決することができる。
【００４２】
次にマイコン２５は、冷房能力が必要となる環境下であるとき、排ガス濃度が低下する（状態５から状態１へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてマイナス補正している状態（状態５）からプラス補正している状態（状態１）へ移行させるため、αを高め、コンプレッサの稼働率を補正する。一方、排ガス濃度が上昇する（状態１から状態５へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてプラス補正している状態（状態１）からマイナス補正している状態（状態５）へ移行させるため、αを低下させ、コンプレッサの稼働率を補正する。冷房能力は一般にフレッシュモードのときよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。そこで冷房能力が必要なときに排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたときは、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することでコンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００４３】
次にマイコン２５は、排ガス濃度が高く（例えば状態５）、冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を温度Ａ未満から温度Ａ以上へ切り替えたときに、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正する。オートリサーキュレーションモードが解除されても、排ガスセンサでリサーキュレーションモードが維持されるため、冷房能力が高い。そのため、コンプレッサの稼働率を低下させ、コンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００４４】
次にマイコン２５は、排ガス濃度が低く（例えば状態１）、冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を温度Ａ未満から温度Ａ以上へ切り替えたときに、コンプレッサの稼働率を高めるように補正する。リサーキュレーションモードからフレッシュモードに切り替わることによる冷房能力不足を補い、乗員の快適性の向上を図ることが出来る。
【００４５】
マイコン２５は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときに、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正する。このような状況の下では、コンプレッサによる冷風化及び除湿化の必要性が少ないためコンプレッサの負荷が少ない。このためコンプレッサの省動力化を図る。
【００４６】
上記の通り、各環境に合わせてコンプレッサの稼働率の補正係数αを決定することとする。図１に示すようにマイコン２５は、信号出力部２７を介してＡ／Ｃ制御手段３０にＡ／Ｃオン信号を送る。
【００４７】
次に図７を参照しながらインテークドア開度調整のステップ５４について説明する。ステップ５４のフロー図で示すようにインテークドアのドア開度を制御する。すなわち、状態５の場合はリサーキュレーションモード（外気導入率０％）となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態４の場合は外気導入率を１０％となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態３の場合は外気導入率を３０％となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態２の場合は外気導入率５０％となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態１の場合はフレッシュモード（外気導入率１００％）となるようにインテークドアのドア開度を制御する。なお状態４、状態３、状態２の各外気導入率は例示であり、外気導入率の大小関係を保つ限りにおいて変更しても良い。
【００４８】
ステップ５５によりリターンとする。
【００４９】
マイコン２５は、排ガスセンサの検出時からドア開度の切り替え時の間にコンプレッサの稼働率の補正を行なうことが好ましい。排ガスセンサの検出時にコンプレッサの稼働率の補正を行なうことがより好ましい。ただし、インテークドア開度調整を行なった後、迅速にコンプレッサの稼働率を補正するのであれば、図８に示したフロー図に従って排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正しても良い。図８は、マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第２実施形態のフロー図である。図８では、図５におけるステップ５３とステップ５４の順序を逆にした以外は同様である。
【００５０】
なお、マイコン２５は、上述のように排ガスセンサのセンサ信号値にもとづいてコンプレッサの稼働率を補正しても良いが、排ガスセンサ信号値から算出される排ガス濃度、インテークドアのドア開度等の演算値に基づいて、コンプレッサの稼働率を補正しても良い。
【００５１】
コンプレッサ稼働率の補正係数αの算出についてはステップ５２の説明欄で述べたとおりであるが、次にマイコン２５が行なうコンプレッサの制御について図９を参照しながら説明する。本実施形態の自動車用空調装置ではコンプレッサはマグネットクラッチでオン−オフを行なう固定容量型コンプレッサ或いは電磁弁で容量を可変させる可変容量型コンプレッサのいずれを用いても良い。
【００５２】
まず、固定容量型コンプレッサを用いた場合について説明する。コンプレッサ制御６１は、ステップ６２からステップ７３によって示される。なお、ステップ６７とステップ６８以外の各ステップは、通常のコンプレッサ制御で行なわれている制御であるため例示として示すものであり、変更しても良い。
【００５３】
ステップ６２では、デフロスタスイッチがオンされたかの判断を行なう。デフロスタスイッチがオンの場合、ステップ６３でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ６７に進む。
【００５４】
一方、ステップ６２でデフロスタスイッチがオフのままの場合、ステップ６４でＡ／Ｃスイッチのオン−オフの判断を行なう。Ａ／Ｃスイッチがオンの場合、ステップ６５でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ６７に進む。ファンがオフの場合にはステップ６６にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフとした場合であるか否かの判断を行ない、ＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフの場合はステップ６7に進む。ここで、ＴＩＮＣとは、室内温度である。
【００５５】
ステップ６３でファンがオフの場合又はステップ６４でＡ／Ｃスイッチがオフの場合又はステップ６６にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフした場合でないときには、それぞれステップ７２に進み、コンプレッサをオフとする。この場合、コンプレッサは常時オフのためＡ／ＣのＬＥＤ表示は消灯とする。
【００５６】
次にステップ６７について説明する。コンプレッサの稼働率の補正係数αに応じて、エバポレータ温度センサから検出される温度に対応するコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を補正する。補正はステップ６７のグラフに従って行なう。すなわちαがプラス補正の場合にはコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度をマイナス補正（−β２側）する。一方、αがマイナス補正の場合にはコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度をプラス補正（＋β１側）する。
【００５７】
次にステップ６８について説明する。まず、定常状態においてマイコン２５は、コンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度（図中、Ｔｏｆｆと表記）をＴｏｆｆとして、エバポレータ温度センサの値とＴｏｆｆ、Ｔｏｆｆ＋２とを比較し、コンプレッサのオン−オフ制御を行なう。ステップ６７にてコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度の補正温度が算出された場合、ステップ６８にてコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を補正する。コンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度Ｔｏｆｆの補正は、ステップ６８の図中のβを変えることにより行なう。βはコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度の補正温度であり、ステップ６７において求めた−β２から＋β１間での値をとるものとする。
【００５８】
このようにステップ６７及び６８においてマイコン２５は、コンプレッサの稼働率を高めるように補正するときは、冷凍サイクルのエバポレータの温度によるコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を低温側にシフトさせ、一方、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正するときは、冷凍サイクルのエバポレータの温度によるコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を高温側にシフトさせることとなる。
【００５９】
ステップ６８にてコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度の補正を行った後、ステップ６９に進み、Ａ／Ｃのオン−オフの判断を行なう。Ａ／Ｃのオンの場合はステップ７０に進み、コンプレッサをオン（Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。Ａ／Ｃがオフの場合はステップ７１に進み、コンプレッサをオフ（Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。
【００６０】
ステップ７０，７１，７２を経た後、リターン７３とする。
【００６１】
次に可変容量型コンプレッサとした場合について説明する。コンプレッサ制御７４は、ステップ７５からステップ８９によって示される。なお、ステップ８３、ステップ８４、ステップ８５以外の各ステップは、通常のコンプレッサ制御で行なわれている制御であるため、例示として示すものであり、変更してもよい。
【００６２】
ステップ７５では、デフロスタスイッチがオンされたかの判断を行なう。デフロスタスイッチがオンの場合、ステップ７６でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ８０に進む。
【００６３】
一方、ステップ７５でデフロスタスイッチがオフのままの場合、ステップ７７でＡ／Ｃスイッチのオン−オフの判断を行なう。Ａ／Ｃスイッチがオンの場合、ステップ７８でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ８０に進む。ファンがオフの場合にはステップ７９にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフとした場合であるか否かの判断を行ない、ＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフの場合はステップ８０に進む。
【００６４】
ステップ７６でファンがオフの場合又はステップ７７でＡ／Ｃスイッチがオフの場合又はステップ７９にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフした場合でないときには、それぞれステップ８８に進み、コンプレッサをオフ（Ａ／ＣのＬＥＤは消灯）とする。この場合、コンプレッサは常時オフのためＡ／ＣのＬＥＤ表示は消灯とする。コンプレッサのオフはマグネットクラッチをオフとするか或いはマグネットクラッチを設けないコンプレッサでは電磁弁によりコンプレッサ容量０％とすることにより行なう。
【００６５】
ステップ８０では外気温（ＴA Ｍ）の判定を行なう。ステップ８１に進み、ステップ８０で判定した状態が状態２であった場合、低外気であると判断し、ステップ８６に進む。ステップ８６ではコンプレッサの保護のため、コンプレッサをオフ（Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。コンプレッサのオフはマグネットクラッチをオフとするか或いはマグネットクラッチを設けないコンプレッサでは電磁弁によりコンプレッサ容量０％とすることにより行なう。一方、ステップ８１で状態が１であった場合、ステップ８２に進み、コンプレッサオンモード（容量を０％〜１００％で変化させて制御する）とする。
【００６６】
ステップ８３、８４では、コンプレッサの稼働率の補正値αに応じて、目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）の補正値を算出する。算出はステップ８３のグラフに従って行なう。すなわちαがプラス補正の場合には目標エバポレータ温度をマイナス補正（−γ１側）する。一方、αがマイナス補正の場合には目標エバポレータ温度をプラス補正（＋γ１側）する。
【００６７】
このようにステップ８３及び８４においてマイコン２５は、コンプレッサの稼働率を高めるように補正するときは、冷凍サイクルの目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）を低温側にシフトさせ、一方、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正するときは、冷凍サイクルの目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）を高温側にシフトさせることになる。すなわち、補正温度をγとすると、補正後の目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ’）は、Ｔｒｅｆ’＝Ｔｒｅｆ＋γとなる。
【００６８】
ステップ８５では、実際のエバポレータ温度（Ｔｉｎｔ）と目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）の偏差が所定値以下となるようにコンプレッサ制御信号を演算する。
【００６９】
ステップ８５にてコンプレッサ制御信号を算出した後、ステップ８７に進み、コンプレッサをオンモード（容量０％〜１００％、Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。制御手段は、例えば、冷凍サイクルの実際のエバポレータ温度（Ｔｉｎｔ）を低温側にシフトさせるときは、可変容量型コンプレッサの容量を大きくし、一方、冷凍サイクルの実際のエバポレータ温度（Ｔｉｎｔ）を高温側にシフトさせるときはコンプレッサの容量を小さくさせる。
【００７０】
ステップ８６，８７，８８を経た後、リターン８９とする。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の自動車用空調装置は、排ガス濃度の変化に応じてインテークドアのドア開度を制御する際に、排ガスセンサのセンサ信号値又はセンサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいてコンプレッサの稼働率を補正することにより、環境に応じてコンプレッサの省動力化を図ると共に乗員への快適性の向上を図ることが出来るものである。このとき、排ガスセンサ値によってコンプレッサの稼働率を補正するため、応答性が良く、インテークドア切り替え時に違和感のない制御を行なうことができる。また内外気導入状態によって、コンプレッサを制御するため、常に最適なコンプレッサ稼動状態とすることができ、省動力制御が出来る。
【００７２】
本発明では、大きな冷房能力が要求される環境下においては、排ガス濃度によらず外気導入率を０％として乗員の快適性を優先させる。
【００７３】
また、本発明は暖房能力が必要となる環境下のときにコンプレッサの負荷及び窓曇りの問題を解決することが出来る。すなわち曇りが発生しやすい状況においても汚染された空気の侵入を防ぎながら、曇り晴らし制御を行なうことが出来る。
【００７４】
さらに冷房能力が必要で且つ目標吹出温度が所定温度以上の条件で、排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたときは、コンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００７５】
また、内外気導入状態によってコンプレッサの稼働率を補正するため、汚染空気浸入防止のためのＲＥＣ固定からＦＲＥ移行時、違和感のない制御を行なうことが出来る。
【００７６】
また本発明は、目標吹出温度が所定温度未満でオートリサーキュレーションモードを選択する制御を行なうときに、目標吹出温度が変わってオートリサーキュレーションモードが解除された際に、排ガス濃度に応じてコンプレッサの省動力化を図るか或いは乗員の快適性の向上を図ることが出来る。
【００７７】
さらに本発明は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときには排ガス濃度によらずコンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００７８】
また本発明は、コンプレッサを固定容量型コンプレッサとしたときに、或いはコンプレッサを可変容量型コンプレッサとしたときでもコンプレッサの稼働率の補正を効率良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る自動車用空調装置のシステム構成の一形態を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る自動車用空調装置のブロック図である。
【図３】図１の一点鎖線の枠３４内の拡大概略図である。
【図４】本実施形態に係る排ガスセンサの一形態の等価回路図である。
【図５】マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第１実施形態のフロー図である。
【図６】目標吹出温度に対する補正係数αの依存性の一形態を示した概念図で、状態５及び状態１の場合を示す。
【図７】インテークドア開度調整のステップにおける制御の一形態を示すフロー図である。
【図８】マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第２実施形態のフロー図である。
【図９】マイコンが行なう固定容量型コンプレッサの制御の一形態を示すフロー図である。
【図１０】マイコンが行なう可変容量型コンプレッサの制御の一形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０，インテークドア
１１，１３，１６，１９，２０，空気流れ
１２，ブロア
１４，集塵脱臭フィルタ
１５，エバポレータ
１７，空気通路を形成するケース
１８，エアミックスドア
２１，ヒータコア
３３，車室外空間
３７，外気吸入口
３８，内気吸入口
４０，排ガスセンサ
４１，還元性ガス検知素子
４２，酸化性ガス検知素子
４３，抵抗
４４，ヒータ
４５，加熱領域
５２，排ガス濃度検出のステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスセンサの検知信号に応答して、外気導入空気と車内循環空気との割合を制御することが可能なインテークドアを備えた自動車用空調装置に関し、特に快適性、省動力の観点から排ガス濃度に応じてコンプレッサの稼働率を補正する自動車用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車室外に配置した排ガスセンサの検出値により排ガス濃度の変化を判断して、インテークドアを閉じる指令を出す外気汚れ予測制御に関する技術の開示がある（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
インテークドアの切り替えは、車室内空気の湿度・温調に大きくかかわるが、排ガスセンサによるインテークドア制御は汚染された空気の浸入を防ぐことが目的である。
【特許文献１】
特開２０００−１６０５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インテークドアの切り替えは、車室内空気の湿度・温調に大きくかかわるため、乗員は吸込み口切り替え時に違和感を覚える。従来、コンプレッサをインテークドアの切り替えに応じて制御していないため、環境に応じたコンプレッサの省動力化或いは乗員への快適性の向上について検討されたことはなかった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、排ガス濃度の変化に応じてインテークドアのドア開度を制御する際に、排ガスセンサのセンサ信号値又はセンサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいてコンプレッサの稼働率を補正することにより、環境に応じてコンプレッサの省動力化を図ると共に乗員への快適性の向上を図った自動車用空調装置を提供することである。
【０００６】
本発明は、大きな冷房能力が要求される環境下においては、排ガス濃度によらず外気導入率を０％として乗員の快適性を優先する制御を行なう自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【０００７】
一般に暖房能力が必要となる環境下のときは、吸込み空気湿度はフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。また、吸込み空気温度もフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。このような関係にあるとき、排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたとき、コンプレッサの負荷が高い。また、外気が低いため窓曇りが発生しやすい。そこで本発明はこのような暖房能力が必要となる環境下のときにコンプレッサの負荷及び窓曇りの問題を解決するためにコンプレッサの稼働率を上げるように補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【０００８】
冷房能力は一般にフレッシュモードのときよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。そこで冷房能力が必要で且つ目標吹出温度が所定温度以上のときに排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたときは、本発明はコンプレッサの省動力化を図るためにコンプレッサの稼働率を低下させるように補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、目標吹出温度が所定温度未満のときにオートリサーキュレーションモードを選択する制御を行なうときに、目標吹出温度が変わってオートリサーキュレーションモードが解除されたときに排ガス濃度に応じてコンプレッサの省動力化を図るか或いは乗員の快適性の向上を図るためにコンプレッサの稼働率を補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに本発明は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときに、排ガス濃度によらずコンプレッサの省動力化を図るためにコンプレッサの稼働率を補正する自動車用空調装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、排ガス濃度によりインテークドアのドア開度を制御した際に、コンプレッサの稼働率を補正することでコンプレッサの省動力化と快適性の向上を実現できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち本発明に係る自動車用空調装置は、外気の排ガス濃度を検出する排ガスセンサと、外気吸入口と内気吸入口を開閉するインテークドアと、前記排ガスセンサからのセンサ信号を入力し、該センサ信号に基づいて排ガス濃度を演算し、該排ガス濃度に基づいて前記インテークドアのドア開度を可変させて外気導入率を制御する制御手段と、冷凍サイクルのコンプレッサとを備えた自動車用空調装置であって、前記制御手段は、排ガス濃度が上昇すると外気導入率を低下させ、排ガス濃度が低下すると外気導入率を高めるように前記ドア開度を制御すると共に、前記排ガスセンサのセンサ信号値又は該センサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいて前記コンプレッサの稼働率を補正し、かつ、冷房能力が必要となる環境下のときに、排ガス濃度が低下すると前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正し、一方、排ガス濃度が上昇すると前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、目標吹出温度が所定温度未満であるときに、外気導入率を０％とすることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、暖房能力が必要となる環境下のときに、排ガス濃度が上昇すると前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正し、一方、排ガス濃度が低下すると前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することが好ましい。
【００１５】
さらに本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、排ガス濃度が高く冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を前記所定温度未満から前記所定温度以上へ切り替えたときに、前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することが好ましい。
【００１６】
さらに本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、排ガス濃度が低く冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を前記所定温度未満から前記所定温度以上へ切り替えたときに、前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときに、前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することが好ましい。
【００１８】
本発明に係る自動車用空調装置では、前記制御手段は、前記排ガスセンサの検出時から前記ドア開度の切り替え時の間に前記コンプレッサの稼働率の補正を行なうことがより好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施形態を示しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。
【００２０】
図１〜図１０を参照して本実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る自動車用空調装置のシステム構成の一形態を示す概略図である。本実施形態に係る自動車用空調装置１００は、空気通路を形成するケース１７に、空気吸入口、車室外空気又は車室内空気の吸入を切り替えるインテークドア１０、ブロア１２、集塵脱臭フィルタ１４、エバポレータ１５、エアミックスドア１８、ヒータコア２１とを備える。また自動車用空調装置１００は、車室外の空気の排ガス濃度を検出する排ガスセンサ３２と、車室外温度情報を検出する外気温度センサ２４と、車室内温度情報を検出する室内温度センサ２３と、車室内に入る日射量情報を検出する日射センサ２２とを備える。２点鎖線３３内は車室外空間を表し、排ガスセンサ３２と外気温度センサ２４は車室外に設置される。それ以外の部材は車室内に配置される。
【００２１】
自動車用空調装置１００は、空調自動制御を行なうためにマイコン（Ａ／Ｃコントローラー）２５を備える。ここで、図２に自動車用空調装置１００のブロック図の一形態を示した。マイコン２５は、日射センサ２２、室内温度センサ２３、外気温度センサ２４及び排ガスセンサ３２の各検出信号、エバポレータの温度を検出するエバポレータ温度センサ３６の検出信号、並びにＡ／Ｃコントロールパネル２６の操作によって発信された操作信号を入力する。マイコン２５は、これらの信号をもとに空調制御プログラムによる演算を行ない、信号出力部（図１の２７）からインテークドア制御手段２８、ブロア制御手段２９、Ａ／Ｃ制御手段（ＥＧＩ）３０、エアミックスドア制御手段３１及びモード切替制御手段３５へ信号を送る。上述の各制御手段は、信号に基づいて空調装置の各駆動部材の動きを制御する。また、マイコン２５は、Ａ／Ｃオン信号３９をＡ／Ｃ制御手段（ＥＧＩ）３０に送る。
【００２２】
空気吸入口には外気吸入口３７と内気吸入口３８とを設けている。図１の一点鎖線の枠３４内の拡大概略図を図３に示した。外気吸入と内気吸入との切り替えは、インテークドア１０のドア開度を制御することによって行なう。すなわち、ドア開度０％のときは、外気吸入口３７が完全に閉、内気吸入口３８が完全に開の状態で外気導入率は０％である。一方ドア開度１００％のときは、外気吸入口３７が完全に開、内気吸入口３８が完全に閉の状態で外気導入率は１００％である。本実施形態に係る自動車用空調装置１００ではインテークドア制御手段２８によりインテークドア１０の駆動を制御することによりドア開度を０〜１００％に可変させる。これにより、外気導入率を０〜１００％に可変させることが出来る。
【００２３】
ブロア１２は、ブロア制御手段２９によりファン回転速度を変える。これにより空気通路内の空気通風量を可変とすることが出来る。
【００２４】
集塵脱臭フィルタ１４は、吸入空気の塵埃を除去する集塵フィルタと臭気物質を除去する脱臭フィルタからなる。集塵フィルタのみとしても良い。
【００２５】
エバポレータ１５は、空調の冷凍サイクルを構成する。冷凍サイクルは、少なくとも、気化状態の冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（不図示）と、コンプレッサから吐出された冷媒を冷却し冷媒を凝縮するコンデンサ（不図示）と、コンデンサで凝縮した冷媒を絞り作用により気液混合体にする膨張弁（不図示）と、膨張弁で気液混合体となった冷媒の蒸発熱により空気を冷却除湿するエバポレータ１５とを備える。
【００２６】
本実施形態では、エバポレータ１５の温度を測定するためにエバポレータにエバポレータ温度センサ３６を設置する。
【００２７】
Ａ／Ｃ制御手段（ＥＧＩ）３０は、エバポレータ温度センサ３６等の信号を入力したマイコン２５の演算後の制御信号を受けて、コンプレッサ（不図示）の稼動状態を制御する。
【００２８】
ヒータコア２１は、エンジンの冷却水を熱源とし、エバポレータ１５を通過し除湿された冷却空気を加熱する。
【００２９】
エアミックスドア１８は、エバポレータ１５を通過し冷却除湿された空気流れ１９とヒータコア２１を通過した空気流れ２０とを所望の割合で混合するためのドアである。
【００３０】
モード切替制御手段３５は、ベント、フット、デフロスタ等の吹出口の切り替えを行なうものである。
【００３１】
本実施形態に係る自動車用空調装置１００では、ブロア１２を作動させることで空気通路に空気流れが形成される。すなわち、インテークドア１０の切り替えにより車室外空気又は車室内空気が空気通路内に取り込まれ、その空気流れ１１がブロア１２に吸気される。続いて集塵脱臭フィルタ１４及びエバポレータ１５に向けて空気流れ１３がブロア１２によって吐出され、浄化され熱交換された空気流れ１６がエアミックスドア１８の切り替えによって、空気流れ１９又は空気流れ２０となる。空気流れ１９は冷房運転時の空気流れである。一方、空気流れ２０は、ヒータコア２１によって加熱される。空気流れ１９と空気流れ２０はダクト内で混合された後、デフロスタ、ベント又はフット等の空気吹出口に送られる。
【００３２】
排ガスセンサ３２は、自動車排ガスを検知する目的の公知公用の排ガスセンサを使用するが、本出願人による特許文献２に記載された排ガスセンサを用いることが好ましい。図４に本実施形態に係る排ガスセンサの等価回路図を示す。排気ガスセンサ４０は、車両のコンデンサ（図示せず）付近に設置されており、外気中の排気ガス濃度を検知するようになっている。この排気ガスセンサ４０には、一つのガスセンサ内に還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２とを備えているので、簡易且つコンパクトな構成で、還元性ガス、酸化性ガス及び、こられの混合ガスのガス濃度を検知することができる。しかも、一箇所に排気ガスセンサ４０を配置して、還元性ガス、酸化性ガス及び、こられの混合ガスのガス濃度を検知するので、検知位置によるガス濃度のばらつきを防止できる。この排気ガスセンサ４０は、図４に示すように、還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２とを直列に接続しており、還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２との間の電圧Ｖｏを測定している。また、この回路にはヒータ４４が設けられており、各センサ素子４１、４２の周囲を加熱している。符号４５は加熱領域を示す。尚、図４において、印加電圧Vｉｎは５Ｖであり、符号４３は抵抗である。
【００３３】
還元性ガス検知素子４１は、二酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）等を主材料とするものであり、主としてＨＣ、ＣＯ等の還元性ガスを検知している。この還元性ガス検知素子４１は、還元性ガスを主として含むガソリン車排気ガスを検知し、その検知量に応じて出力が変化する。尚、この還元性ガス検知素子４１は、ガソリン排ガスに対して正の出力特性を有する。酸化性ガス検知素子４２は、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化インジュウム（Ｉｎ2Ｏ3）等が上述した主原料に添加されたものであり、主としてＮＯｘ等の酸化性ガスを検知するものである。この酸化性ガス検知素子４２は、酸化性ガスを主として含むディーゼル車排気ガスを検知し、その検知量に応じて出力が変化する。尚、この酸化性ガス検知素子４２は、ディーゼル排ガスに対して負の出力特性を有する。
【００３４】
この排気ガスセンサ４０は、還元性ガス検知素子４１と酸化性ガス検知素子４２とにおける各素子４１、４２の感ガス特性による出力差を電圧（Ｖｏ）として検知する。尚、この検知電圧（Ｖｏ）はマイコン（図１の２５）に検知信号として送信する。マイコン２５は、排気ガスセンサ４０における検知電圧に応答して排ガス濃度を演算し、排ガス濃度に基づいてインテークドア１０のドア開度を可変させてドアの位置を制御する。本実施の形態では、インテークドアのドア開度を上記の通り０〜１００％に可変制御を行ない、インテークドアのドア開度を可変させることで、外気導入率を制御する。
【特許文献２】
特許第３１７４３０１号特許公報
【００３５】
日射センサ２２はダッシュボード上に設置し、室内温度センサ２３は例えばＡ／Ｃコントロールインパネ内に設ける。外気温度センサ２４は、エンジンルーム内でエンジンの影響を受けないところに設置する。
【００３６】
次に本実施形態に係る自動車用空調装置のマイコン２５を詳細に説明する。マイコン２５は、排ガス濃度が上昇すると外気導入率を低下させ、排ガス濃度が低下すると外気導入率を高めるようにドア開度を制御すると共に、排ガスセンサのセンサ信号値又はセンサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいてコンプレッサの稼働率を補正するものである。図５に、マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第１実施形態のフロー図を示した。排ガスセンサによる排ガス濃度によって、インテークドアのドア開度は通常オート制御としている。ガスセンサ通常オート制御５１は、排ガス濃度検出のステップ５２、コンプレッサ稼働率補正のステップ５３、インテークドア開度調整のステップ５４及びリターンのステップ５５により行なわれる。
【００３７】
ステップ５２は、排ガスセンサの検出値により排ガス濃度を検出し、汚れ度合いを状態５（汚れ度合いが多い）から状態１（汚れ度合い少ない）の５段階に分類する。この分類分けは５段階よりもさらに細かく区分けしても良いし、大まかに区分けしても良い。本実施形態では５段階に区分けするとして説明する。
【００３８】
図４に示した等価回路では、ガソリン排ガス濃度が高くなると還元性ガス検知素子４１の抵抗が低下する。またディーゼル排ガス濃度が高くなると酸化性ガス検知素子４２の抵抗が上昇する。これにより、ガソリン排ガス濃度、ディーゼル排ガス濃度のうちいずれかが高い場合若しくは両方高い場合には、Ｖｏは低下することとなる。従って、ガソリン排ガス、ディーゼル排ガスが少ない場合には、Ｖｏは高くなり、多い場合にはＶｏは小さくなる。なお、Ｖｉｎは５Ｖとした。図５のステップ５２のＰｍｉｎｔ（ガスセンサ分圧比）は、Ｖｏ／Ｖｉｎを意味する。Ｖｏ／Ｖｉｎの値が０に近い場合には排ガス濃度がかなり高く、状態５と表記する。Ｖｏ／Ｖｉｎの値が１に近い場合には排ガス濃度がかなり低く、状態１と表記する。汚れ度合いがこれらの中間状態である場合には、汚れ度合いが高い順に状態４、状態３、状態２と表記する。図５のステップ５２で示したように、排ガス濃度（ガスセンサ分圧比）と状態１から状態５までの切り替え制御はヒステリシス制御を行なうことが好ましい。
【００３９】
次に図６を参照しながらコンプレッサ稼働率補正のステップ５３において行なう制御を説明する。図６は横軸に目標吹出温度、縦軸にコンプレッサ稼働率の補正係数αをとり、目標吹出温度に対する状態５の補正係数αの変化、若しくは状態１の補正係数αの変化を示したものである。Ａとはオート制御でＦＲＥ（フレッシュモード）からＲＥＣ（リサーキュレーションモード）に切り替える目標吹出温度である。なお、状態２から状態４までの補正係数αは状態５の補正係数αと状態１の補正係数αとの間の値をとる。
【００４０】
マイコン２５は、目標吹出温度が所定温度未満、具体的には図６のＡで示す温度未満であるときに、オートＲＥＣ制御を行ない、外気導入率を０％とする。目標吹出温度がＡ未満のときは、外気を導入すると、冷房効果が低下するためである。これにより乗員の快適性を優先することが出来る。
【００４１】
マイコン２５は、暖房能力が必要となる環境下のとき（図６中、暖房域と表記）、排ガス濃度が上昇する（状態１から状態５へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてマイナス補正している状態（状態１）からプラス補正している状態（状態５）へ移行させるため、αを高め、コンプレッサの稼働率を補正する。一方、排ガス濃度が低下する（状態５から状態１へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてプラス補正している状態（状態５）からマイナス補正している状態（状態１）へ移行させるため、αを低下させ、コンプレッサの稼働率を補正する。暖房能力が必要となる環境下のときは、吸込み空気湿度はフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。また、吸込み空気温度もフレッシュモードよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。このような関係にあるとき、排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたとき、コンプレッサの負荷が高い。また、外気が低いため窓曇りが発生しやすい。そこで本実施形態では暖房能力が必要となる環境下で且つ排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたとき、コンプレッサの稼働率を上げるように補正することで、コンプレッサの負荷及び窓曇りの問題を解決することができる。
【００４２】
次にマイコン２５は、冷房能力が必要となる環境下であるとき、排ガス濃度が低下する（状態５から状態１へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてマイナス補正している状態（状態５）からプラス補正している状態（状態１）へ移行させるため、αを高め、コンプレッサの稼働率を補正する。一方、排ガス濃度が上昇する（状態１から状態５へ変化）と、コンプレッサの稼働率についてプラス補正している状態（状態１）からマイナス補正している状態（状態５）へ移行させるため、αを低下させ、コンプレッサの稼働率を補正する。冷房能力は一般にフレッシュモードのときよりもリサーキュレーションモードのときのほうが高い。そこで冷房能力が必要なときに排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたときは、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することでコンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００４３】
次にマイコン２５は、排ガス濃度が高く（例えば状態５）、冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を温度Ａ未満から温度Ａ以上へ切り替えたときに、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正する。オートリサーキュレーションモードが解除されても、排ガスセンサでリサーキュレーションモードが維持されるため、冷房能力が高い。そのため、コンプレッサの稼働率を低下させ、コンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００４４】
次にマイコン２５は、排ガス濃度が低く（例えば状態１）、冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を温度Ａ未満から温度Ａ以上へ切り替えたときに、コンプレッサの稼働率を高めるように補正する。リサーキュレーションモードからフレッシュモードに切り替わることによる冷房能力不足を補い、乗員の快適性の向上を図ることが出来る。
【００４５】
マイコン２５は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときに、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正する。このような状況の下では、コンプレッサによる冷風化及び除湿化の必要性が少ないためコンプレッサの負荷が少ない。このためコンプレッサの省動力化を図る。
【００４６】
上記の通り、各環境に合わせてコンプレッサの稼働率の補正係数αを決定することとする。図１に示すようにマイコン２５は、信号出力部２７を介してＡ／Ｃ制御手段３０にＡ／Ｃオン信号を送る。
【００４７】
次に図７を参照しながらインテークドア開度調整のステップ５４について説明する。ステップ５４のフロー図で示すようにインテークドアのドア開度を制御する。すなわち、状態５の場合はリサーキュレーションモード（外気導入率０％）となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態４の場合は外気導入率を１０％となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態３の場合は外気導入率を３０％となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態２の場合は外気導入率５０％となるようにインテークドアのドア開度を制御する。状態１の場合はフレッシュモード（外気導入率１００％）となるようにインテークドアのドア開度を制御する。なお状態４、状態３、状態２の各外気導入率は例示であり、外気導入率の大小関係を保つ限りにおいて変更しても良い。
【００４８】
ステップ５５によりリターンとする。
【００４９】
マイコン２５は、排ガスセンサの検出時からドア開度の切り替え時の間にコンプレッサの稼働率の補正を行なうことが好ましい。排ガスセンサの検出時にコンプレッサの稼働率の補正を行なうことがより好ましい。ただし、インテークドア開度調整を行なった後、迅速にコンプレッサの稼働率を補正するのであれば、図８に示したフロー図に従って排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正しても良い。図８は、マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第２実施形態のフロー図である。図８では、図５におけるステップ５３とステップ５４の順序を逆にした以外は同様である。
【００５０】
なお、マイコン２５は、上述のように排ガスセンサのセンサ信号値にもとづいてコンプレッサの稼働率を補正しても良いが、排ガスセンサ信号値から算出される排ガス濃度、インテークドアのドア開度等の演算値に基づいて、コンプレッサの稼働率を補正しても良い。
【００５１】
コンプレッサ稼働率の補正係数αの算出についてはステップ５２の説明欄で述べたとおりであるが、次にマイコン２５が行なうコンプレッサの制御について図９を参照しながら説明する。本実施形態の自動車用空調装置ではコンプレッサはマグネットクラッチでオン−オフを行なう固定容量型コンプレッサ或いは電磁弁で容量を可変させる可変容量型コンプレッサのいずれを用いても良い。
【００５２】
まず、固定容量型コンプレッサを用いた場合について説明する。コンプレッサ制御６１は、ステップ６２からステップ７３によって示される。なお、ステップ６７とステップ６８以外の各ステップは、通常のコンプレッサ制御で行なわれている制御であるため例示として示すものであり、変更しても良い。
【００５３】
ステップ６２では、デフロスタスイッチがオンされたかの判断を行なう。デフロスタスイッチがオンの場合、ステップ６３でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ６７に進む。
【００５４】
一方、ステップ６２でデフロスタスイッチがオフのままの場合、ステップ６４でＡ／Ｃスイッチのオン−オフの判断を行なう。Ａ／Ｃスイッチがオンの場合、ステップ６５でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ６７に進む。ファンがオフの場合にはステップ６６にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフとした場合であるか否かの判断を行ない、ＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフの場合はステップ６7に進む。ここで、ＴＩＮＣとは、室内温度である。
【００５５】
ステップ６３でファンがオフの場合又はステップ６４でＡ／Ｃスイッチがオフの場合又はステップ６６にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフした場合でないときには、それぞれステップ７２に進み、コンプレッサをオフとする。この場合、コンプレッサは常時オフのためＡ／ＣのＬＥＤ表示は消灯とする。
【００５６】
次にステップ６７について説明する。コンプレッサの稼働率の補正係数αに応じて、エバポレータ温度センサから検出される温度に対応するコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を補正する。補正はステップ６７のグラフに従って行なう。すなわちαがプラス補正の場合にはコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度をマイナス補正（−β２側）する。一方、αがマイナス補正の場合にはコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度をプラス補正（＋β１側）する。
【００５７】
次にステップ６８について説明する。まず、定常状態においてマイコン２５は、コンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度（図中、Ｔｏｆｆと表記）をＴｏｆｆとして、エバポレータ温度センサの値とＴｏｆｆ、Ｔｏｆｆ＋２とを比較し、コンプレッサのオン−オフ制御を行なう。ステップ６７にてコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度の補正温度が算出された場合、ステップ６８にてコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を補正する。コンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度Ｔｏｆｆの補正は、ステップ６８の図中のβを変えることにより行なう。βはコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度の補正温度であり、ステップ６７において求めた−β２から＋β１間での値をとるものとする。
【００５８】
このようにステップ６７及び６８においてマイコン２５は、コンプレッサの稼働率を高めるように補正するときは、冷凍サイクルのエバポレータの温度によるコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を低温側にシフトさせ、一方、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正するときは、冷凍サイクルのエバポレータの温度によるコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度を高温側にシフトさせることとなる。
【００５９】
ステップ６８にてコンプレッサのオン−オフ目標エバポレータ温度の補正を行った後、ステップ６９に進み、Ａ／Ｃのオン−オフの判断を行なう。Ａ／Ｃのオンの場合はステップ７０に進み、コンプレッサをオン（Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。Ａ／Ｃがオフの場合はステップ７１に進み、コンプレッサをオフ（Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。
【００６０】
ステップ７０，７１，７２を経た後、リターン７３とする。
【００６１】
次に可変容量型コンプレッサとした場合について説明する。コンプレッサ制御７４は、ステップ７５からステップ８９によって示される。なお、ステップ８３、ステップ８４、ステップ８５以外の各ステップは、通常のコンプレッサ制御で行なわれている制御であるため、例示として示すものであり、変更してもよい。
【００６２】
ステップ７５では、デフロスタスイッチがオンされたかの判断を行なう。デフロスタスイッチがオンの場合、ステップ７６でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ８０に進む。
【００６３】
一方、ステップ７５でデフロスタスイッチがオフのままの場合、ステップ７７でＡ／Ｃスイッチのオン−オフの判断を行なう。Ａ／Ｃスイッチがオンの場合、ステップ７８でファンのオン−オフを判断する。ファンがオンの場合にはステップ８０に進む。ファンがオフの場合にはステップ７９にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフとした場合であるか否かの判断を行ない、ＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフの場合はステップ８０に進む。
【００６４】
ステップ７６でファンがオフの場合又はステップ７７でＡ／Ｃスイッチがオフの場合又はステップ７９にてＴＩＮＣが３５を超えることによって３秒間ファンをオフした場合でないときには、それぞれステップ８８に進み、コンプレッサをオフ（Ａ／ＣのＬＥＤは消灯）とする。この場合、コンプレッサは常時オフのためＡ／ＣのＬＥＤ表示は消灯とする。コンプレッサのオフはマグネットクラッチをオフとするか或いはマグネットクラッチを設けないコンプレッサでは電磁弁によりコンプレッサ容量０％とすることにより行なう。
【００６５】
ステップ８０では外気温（ＴA Ｍ）の判定を行なう。ステップ８１に進み、ステップ８０で判定した状態が状態２であった場合、低外気であると判断し、ステップ８６に進む。ステップ８６ではコンプレッサの保護のため、コンプレッサをオフ（Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。コンプレッサのオフはマグネットクラッチをオフとするか或いはマグネットクラッチを設けないコンプレッサでは電磁弁によりコンプレッサ容量０％とすることにより行なう。一方、ステップ８１で状態が１であった場合、ステップ８２に進み、コンプレッサオンモード（容量を０％〜１００％で変化させて制御する）とする。
【００６６】
ステップ８３、８４では、コンプレッサの稼働率の補正値αに応じて、目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）の補正値を算出する。算出はステップ８３のグラフに従って行なう。すなわちαがプラス補正の場合には目標エバポレータ温度をマイナス補正（−γ１側）する。一方、αがマイナス補正の場合には目標エバポレータ温度をプラス補正（＋γ１側）する。
【００６７】
このようにステップ８３及び８４においてマイコン２５は、コンプレッサの稼働率を高めるように補正するときは、冷凍サイクルの目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）を低温側にシフトさせ、一方、コンプレッサの稼働率を低下させるように補正するときは、冷凍サイクルの目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）を高温側にシフトさせることになる。すなわち、補正温度をγとすると、補正後の目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ’）は、Ｔｒｅｆ’＝Ｔｒｅｆ＋γとなる。
【００６８】
ステップ８５では、実際のエバポレータ温度（Ｔｉｎｔ）と目標エバポレータ温度（Ｔｒｅｆ）の偏差が所定値以下となるようにコンプレッサ制御信号を演算する。
【００６９】
ステップ８５にてコンプレッサ制御信号を算出した後、ステップ８７に進み、コンプレッサをオンモード（容量０％〜１００％、Ａ／ＣのＬＥＤは点灯）とする。制御手段は、例えば、冷凍サイクルの実際のエバポレータ温度（Ｔｉｎｔ）を低温側にシフトさせるときは、可変容量型コンプレッサの容量を大きくし、一方、冷凍サイクルの実際のエバポレータ温度（Ｔｉｎｔ）を高温側にシフトさせるときはコンプレッサの容量を小さくさせる。
【００７０】
ステップ８６，８７，８８を経た後、リターン８９とする。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の自動車用空調装置は、排ガス濃度の変化に応じてインテークドアのドア開度を制御する際に、排ガスセンサのセンサ信号値又はセンサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいてコンプレッサの稼働率を補正することにより、環境に応じてコンプレッサの省動力化を図ると共に乗員への快適性の向上を図ることが出来るものである。このとき、排ガスセンサ値によってコンプレッサの稼働率を補正するため、応答性が良く、インテークドア切り替え時に違和感のない制御を行なうことができる。また内外気導入状態によって、コンプレッサを制御するため、常に最適なコンプレッサ稼動状態とすることができ、省動力制御が出来る。
【００７２】
本発明では、大きな冷房能力が要求される環境下においては、排ガス濃度によらず外気導入率を０％として乗員の快適性を優先させる。
【００７３】
また、本発明は暖房能力が必要となる環境下のときにコンプレッサの負荷及び窓曇りの問題を解決することが出来る。すなわち曇りが発生しやすい状況においても汚染された空気の侵入を防ぎながら、曇り晴らし制御を行なうことが出来る。
【００７４】
さらに冷房能力が必要で且つ目標吹出温度が所定温度以上の条件で、排ガスセンサでリサーキュレーションモードとしたときは、コンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００７５】
また、内外気導入状態によってコンプレッサの稼働率を補正するため、汚染空気浸入防止のためのＲＥＣ固定からＦＲＥ移行時、違和感のない制御を行なうことが出来る。
【００７６】
また本発明は、目標吹出温度が所定温度未満でオートリサーキュレーションモードを選択する制御を行なうときに、目標吹出温度が変わってオートリサーキュレーションモードが解除された際に、排ガス濃度に応じてコンプレッサの省動力化を図るか或いは乗員の快適性の向上を図ることが出来る。
【００７７】
さらに本発明は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときには排ガス濃度によらずコンプレッサの省動力化を図ることが出来る。
【００７８】
また本発明は、コンプレッサを固定容量型コンプレッサとしたときに、或いはコンプレッサを可変容量型コンプレッサとしたときでもコンプレッサの稼働率の補正を効率良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る自動車用空調装置のシステム構成の一形態を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る自動車用空調装置のブロック図である。
【図３】図１の一点鎖線の枠３４内の拡大概略図である。
【図４】本実施形態に係る排ガスセンサの一形態の等価回路図である。
【図５】マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第１実施形態のフロー図である。
【図６】目標吹出温度に対する補正係数αの依存性の一形態を示した概念図で、状態５及び状態１の場合を示す。
【図７】インテークドア開度調整のステップにおける制御の一形態を示すフロー図である。
【図８】マイコンが排ガスセンサの信号に基づいてコンプレッサの稼働率を補正する第２実施形態のフロー図である。
【図９】マイコンが行なう固定容量型コンプレッサの制御の一形態を示すフロー図である。
【図１０】マイコンが行なう可変容量型コンプレッサの制御の一形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０，インテークドア
１１，１３，１６，１９，２０，空気流れ
１２，ブロア
１４，集塵脱臭フィルタ
１５，エバポレータ
１７，空気通路を形成するケース
１８，エアミックスドア
２１，ヒータコア
３３，車室外空間
３７，外気吸入口
３８，内気吸入口
４０，排ガスセンサ
４１，還元性ガス検知素子
４２，酸化性ガス検知素子
４３，抵抗
４４，ヒータ
４５，加熱領域
５２，排ガス濃度検出のステップ
Claims (7)
- 外気の排ガス濃度を検出する排ガスセンサと、外気吸入口と内気吸入口を開閉するインテークドアと、前記排ガスセンサからのセンサ信号を入力し、該センサ信号に基づいて排ガス濃度を演算し、該排ガス濃度に基づいて前記インテークドアのドア開度を可変させて外気導入率を制御する制御手段と、冷凍サイクルのコンプレッサとを備えた自動車用空調装置であって、
前記制御手段は、排ガス濃度が上昇すると外気導入率を低下させ、排ガス濃度が低下すると外気導入率を高めるように前記ドア開度を制御すると共に、前記排ガスセンサのセンサ信号値又は該センサ信号値から算出される排ガス濃度、ドア開度等の演算値に基づいて前記コンプレッサの稼働率を補正し、かつ、冷房能力が必要となる環境下のときに、排ガス濃度が低下すると前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正し、一方、排ガス濃度が上昇すると前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することを特徴とする自動車用空調装置。 - 前記制御手段は、目標吹出温度が所定温度未満であるときに、外気導入率を０％とすることを特徴とする請求項１記載の自動車用空調装置。
- 前記制御手段は、暖房能力が必要となる環境下のときに、排ガス濃度が上昇すると前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正し、一方、排ガス濃度が低下すると前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することを特徴とする請求項１又は２記載の自動車用空調装置。
- 前記制御手段は、排ガス濃度が高く冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を前記所定温度未満から前記所定温度以上へ切り替えたときに、前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することを特徴とする請求項１、２又は３記載の自動車用空調装置。
- 前記制御手段は、排ガス濃度が低く冷房能力が必要となる環境下で目標吹出温度を前記所定温度未満から前記所定温度以上へ切り替えたときに、前記コンプレッサの稼働率を高めるように補正することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の自動車用空調装置。
- 前記制御手段は、冷房能力又は暖房能力が必要でない環境下であるときに、前記コンプレッサの稼働率を低下させるように補正することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の自動車用空調装置。
- 前記制御手段は、前記排ガスセンサの検出時から前記ドア開度の切り替え時の間に前記コンプレッサの稼働率の補正を行なうことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の自動車用空調装置。
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