JPH0686168B2 - カーエアコンの温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジン冷却水のヒータコアへの流入量を加
減することにより吹出空気温度を制御するカーエアコン
の温度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、ヒータコアへのエンジン冷却水の流入量を調
節し、ヒータコアで加熱された空気の吹出空気温度を制
御するカーエアコンが知られている。

このようなカーエアコンは一般にリヒートタイプと称さ
れている。

このようなカーエアコンでは、ヒータコアへのエンジン
冷却水の流入量が一定で、ヒーアコアの加熱能力が一定
であるときに、そのヒータコアを通過する空気量（風
量）が増加すると、吹出空気温度が低下し、増加する風
量が多いと、場合によっては乗員が寒さを感じてしまう
という不具合があった。

このような問題点に着目し、風量の増加時に暖房能力を
大きく変化させるため、風量が多いときにはヒータコア
へのエンジン冷却水の供給を増加させるものが実公昭46
−18578号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで同公報に開示されるものは暖房能力の変化量を
大きくすることを目的としているため、風量が増加され
た場合の吹出空気温度の変化については考慮されておら
ず、吹出空気温度を所望の温度に正確に制御して快適な
空調を行なおうとする最近の技術動向には沿わないもの
である。

また、ヒータコアを通過する風量は、カーエアコンの送
風機だけでなく、外気取入状態であるときには車両の走
行速度によっても変化するため、上記公報に開示される
ように送風機の送風量に応じてエンジン冷却水の供給量
を増減するだけでは特に車両が高速走行しているときに
吹出空気温度の低下を招いてしまうという不具合があ
る。

本発明は上記の如き従来技術の問題点に鑑み、ヒータコ
アを通過する実際の風量が送風手段に供給される風量よ
りも増加した場合にも吹出空気温度を所望の必要吹出温
度に調節できるカーエアコンの温度制御装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、第３図に示すごと
く、 一端側に内気を吸入するための内気吸入口および外気を
吸入するための外気吸入口が形成され、他端側に車室内
へ空気を吹き出すための吹出口が形成された通風ダクト
と、 この通風ダクトを介して前記吹出口から前記車室内に空
気を送風する送風手段と、 前記通風ダクト内に配置され、エンジン冷却水を熱源と
して前記送風手段からの空気を加熱するヒータコアと、 前記エンジン冷却水の前記ヒータコアへの流入量を調節
する調節装置と、 前記送風手段および前記調節装置を制御することにより
前記車室内への吹出空気温度を制御する制御装置とを備
えるカーエアコンの温度制御装置において、 車室周辺の環境条件を検出する環境条件検出手段と、 この環境条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車室
内の温度を目標温度に接近させ維持するために必要な必
要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段と、 前記必要吹出温度に等しい前記車室内への吹出空気温度
を得るための前記調節装置の制御量を演算する制御量演
算手段と、 前記必要吹出温度に等しい前記車室内への吹出空気温度
を得るための前記送風手段の送風量を演算する送風量演
算手段と、 実際に前記車室内に吹き出されている吹出風量を検出す
る吹出風量検出手段と、 前記送風量演算手段によって演算された送風量に対する
前記吹出風量検出手段によって検出された実際の吹出風
量の誤差を演算する誤差風量演算手段と、 前記誤差風量演算手段にて演算された誤差に応じて、前
記車室内への吹出空気温度を前記必要吹出温度に維持す
るように、前記制御量演算手段にて演算された制御量を
修正する手段であって、前記送風量演算手段によって演
算された送風量に対して前記実際の吹出風量が大きくな
るほど、前記エンジン冷却水の前記ヒータコアへの流入
量を増加させるように前記制御量を修正する修正手段
と、 前記修正手段にて修正された制御量に前記調節装置を作
動させる駆動手段と を備えるカーエアコンの温度制御装置をその要旨とし
た。

〔作用〕

上記の本発明の構成によると、環境条件検出手段の検出
結果に基づいて必要吹出温度演算手段が必要吹出温度を
演算する。そして制御量演算手段が、この必要吹出温度
に基づいて調節装置の制御量を演算し、また送風量演算
手段が、この必要吹出温度に基づいて送風手段の送風量
を演算する。そして制御装置が、これらの演算結果に基
づいて送風手段および調節装置を制御することにより、
通風ダクト内のヒータコアを通って吹出口から車室内へ
吹き出される空気の温度が前記必要吹出温度となるよう
に制御される。

また、送風量演算手段によって演算された送風量に対し
て、吹出風量検出手段が検出する実際の車室内への吹出
風量に誤差がある場合は、誤差風量演算手段がこの誤差
を演算し、修正手段においてこの誤差に応じた修正が前
記制御量に加えられる。この制御量に対する修正は、送
風量演算手段によって演算された送風量に対して実際に
車室内に吹き出されている風量の方が大きくなるほど、
エンジン冷却水のヒータコアへの流入量が増加するよう
に行われる。そして駆動手段が、修正手段にて修正され
た制御量で調節装置を作動させることにより、実際に車
室内へ吹き出される風量が多くなっても、車室内への吹
出空気温度を前記必要吹出温度に保つことができる。

すなわち、送風量演算手段によって演算された送風量に
対して実際に車室内に吹き出されている風量の方が大き
い場合、例えば車両の走行速度が高速であり、しかもこ
のとき外気取入状態であるとき、外気吸入口から取り入
れられる風量分だけ風量が増加し、その増加量に応じた
分だけヒータコアへのエンジン冷却水の流入量が増加さ
れ、これによって車室内への吹出空気温度が前記必要吹
出温度と等しくなる。

従って、外気取入状態で車室内を暖房している際に、自
動車が高速走行して、走行風の影響を受けてヒータコア
への実際の風量が増加しても、車室内への吹出空気温度
が低下することがなく、快適な暖房を自動的に維持でき
るという優れた効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、例えば車両走行風
の影響を受けたときのように、必要吹出温度に基づいて
演算された送風量に対して、実際にヒータコアを通る風
量の方が増加した場合は、この増加分にみあった量だけ
エンジン冷却水がヒータコアに流入されるので、車室内
への吹出空気温度を前記必要吹出温度に維持することが
でき、快適な暖房を行うことができる。

〔実施例〕

以下本発明を適用した実施例を説明する。

第１図は本発明を適用した自動車用空調装置（カーエア
コン）の一実施例の主要部構成を概略的に示している。

第１図において、１は空調装置本体であり、以下の構成
を備える。２は通風ダクト、３はブロワモータ、４はブ
ロワモータ３の下流側に設置されたエボパレータ、５は
エバポレータ４の下流側に設置されたヒータコア、６は
ヒータコア５の上方に設けられたバイパス通路、７はバ
イパス通路６を開閉するバイパスダンパ、８はベント吹
出口（上部吹出口）、９はベント吹出口８を開閉するベ
ントダンパ、10はヒート吹出口（下部吹出口）、11はヒ
ート吹出口10を開閉するヒートダンパをそれぞれ示して
いる。

ブロワモータ３は図示しない吸入口切替ダンパによって
切替られる内気吸入口あるいは外気吸入口を介して通風
ダクト２内に空気を吸い込み、吹出口8,10側に送風する
ものであり、後述するブロワ駆動回路20により駆動さ
れ、風量レベルは無段階に変化させられる。尚、この実
施例においては、ブロワモータ３およびブロワ駆動回路
20にて送風手段を構成している。

エバポレータ４は図示しないコンプレッサ，膨張弁，受
液器，凝縮器と共に冷凍サイクルを成し、ブロワモータ
３により送風されてくる空気を冷却する。尚、コンプレ
ッサはエンジン12により駆動され、コンプレッサとエン
ジン12との間に介在された電磁クラッチのオン・オフに
対応してエンジンによる駆動力が伝達・遮断される。

ヒータコア５はエバポレータ４により冷却された空気を
加熱するものであり、ウォータバルブ13によってバイパ
スされてくるエンジン12のエンジン冷却水（温水）の流
量に応じてその加熱量が調節される。ここでウォータバ
ルブ13は後述するウォータバルブ駆動信号に基づいてそ
のバルブ開度が調整され、バルブ開度が増大するに従っ
てバイパス流量即ちヒータコア５に供給する温水流量を
増大させ、ヒータコア５による加熱量を増大させる。
尚、この実施例においては、ウォータバルブ13、および
後述するウォータバルブ駆動回路21,ウォータバルブ駆
動部26にて調節装置を構成している。

バイパス通路６はエバポレータ４により冷却された空気
の一部をヒータコア５により加熱させることなく下流に
通過させる。

さらに第１図において、14は空調装置本体１の運転条件
などを検出するための検出器群であり、車室内温度を検
出する内気センサ、車室外温度を検出する外気センサ、
日射量を検出する日射センサ、エバポレータ４により冷
却された後の空気温度を検出するエバ後センサ、エンジ
ン12の冷却水温を検出する水温センサなど空調制御のた
めに必要な情報を検出するものを含む。尚、この実施例
においては、上記内気センサ，外気センサ，および日射
センサにて環境条件検出手段を構成している。

またさらに14Aはダクト２を通過する空気流速に対応し
た信号を検出する流速センサ、15はポテンショメータで
あり、ウォータバルブ13のバルブ開度を演出するもので
ある。なお、流速センサ14Aは風圧を受けてスプリング
に抗して傾斜角が変化し、それに連動するポテンショメ
ータが風圧信号を生じるもの等を採用できる。尚、この
実施例においては、流速センサ14Aにて吹出風量検出手
段を構成している。16はコントロールパネルであり、該
コントロールパネル16は入力部として、車室内の目標温
度を指定するための室温設定器、吹出空気の風量を指定
するための風量設定、吹出モード及び吸込モードを指定
するための吹出モードスイッチおよび吸込モードスイッ
チ、および自動による空調制御を指定するための自動制
御スイッチなどを備えると共に、出力部として、車室内
の目標温度を表示するための設定温度表示器、及び各種
の運転モードをランプ表示するためのランプ表示器など
を備える。

17は入出力回路であり、A/D変換器、マルチプレクサな
どを含み、検出器群14、ポテンショメータ15及びコント
ロールパネル16の入力部からの信号をマイクロコンピュ
ータ18の処理に適した信号に変更，保持などしてマイク
ロコンピュータ18に送ると共に、マイクロコンピュータ
18による処理結果である制御信号をコントロールパネル
16の出力部及び後述する各種駆動回路に出力するもので
ある。

18はマイクロコンピュータを示し、１チップLSIからな
り、図示しない車載バッテリに接続された安定化電源回
路からの定電圧により作動状態とされ、予め設けられた
空調制御プログラムに従って数メガヘルツの水晶振動子
19によるクロック信号に同期しつつ演算処理を行う。
尚、マイクロコンピュータ18の内部構成は公知のRAM,RO
M,CPU,I/O回路部などからなり、本発明における制御装
置を構成している。

20ないし25はマイクロコンピュータ18の出力信号を入力
するアクチュエータ駆動回路を示す。即ち、20はマイク
ロコンピュータ18からのブロワ駆動制御信号に応じてブ
ロワモータ３を駆動する公知のブロワ駆動回路であり、
レジスタを使用しモータ印加電圧を有段変化させ、ある
いはトランジスタ等を使用しモータ印加電圧を無段階変
化させるものである。21はウォータバルブ駆動回路であ
り、マイクロコンピュータ18からのバルブ開度信号を電
力増幅しウォータバルブ駆動部26に供給する。そして2
2,23,24はそれぞれヒートダンパ駆動回路、ベントダン
パ駆動回路，バイパスダンパ駆動回路であり、それぞれ
マイクロコンピュータ18からのダンパ開閉信号を電力増
幅してヒートダンパ駆動部27,ベントダンパ駆動部28,バ
イパスダンパ駆動部29に供給する。25はその他の空調用
のアクチュエータ、例えばコンプレッサの電磁クラッ
チ、吸入口切換ダンパなどを駆動する駆動回路であり、
マイクロコンピュータ18からの制御信号を電力増幅して
各アクチュエータに供給する。

26はウォータバルブ13のバルブ開度を調整するウォータ
バルブ駆動部を示し、該ウォータバルブ駆動部26は、大
気連絡口、負圧連絡口を有するダイヤフラム、およびダ
イヤフラム室と大気側との連通，ダイヤフラム室とエン
ジン負圧側との連通をそれぞれオン・オフする２個の電
磁バルブを備えたもの、あるいはモータを備えたものか
らなる。27,28,29はそれぞれ、ヒートダンパ11、ベント
ダンパ９、バイパスダンパ７の開閉を行うヒートダンパ
駆動部、ベントダンパ駆動部、バイパスダンパ駆動部で
あり、それぞれ、上記ウォータバルブ駆動部26と同様に
構成されている。

次に第２図のフローチャート、即ち、空調制御プログラ
ムの主要成分を概略的に表わしたものを参照しつつマイ
クロコンピュータ18の主要処理を説明する。

イグニッションスイッチ（図示せず）をオンすると第１
図に示す制御回路に給電が開始され、マイクロコンピュ
ータ18は第２図に示されるプログラムの実行を開始す
る。そして、処理が進行しステップ100に到達するとス
テップ100で上記各種センサ，スイッチおよびコントロ
ールパネル16からの入力信号を順次読み込む。

次にステップ101を実行し、上記ステップ100で取り込ま
れた各種データをもとに必要吹出温度（車室内温度を目
標温度に維持するのに必要とされるダクト２から吹出す
空気の温度）Taoを算出する。

この算出には次式が適用される。

Tao＝Ks・Ts−Kr・Tr−Kam・Tam−Ksun・Tsun−Ｃ ただし、Ks,Kr,Kam,Ksun,Cは夫々定数で、Tsは設定温度
すなわち目標温度、Trは車室内温度、Tamは車室外温
度、Tsunは日射の強さを表す。またこの実施例において
は、ステップ101での制御処理にて必要吹出温度演算手
段を構成している。

なお、ここで必要吹出温度Taoは“必要供給熱量”と等
価とみなすことができるもので、このTaoに応じて風量
Ｗも決定される。すなわち、ステップ102ではTaoの値が
平常温度To（例えば25℃、あるいは設定温度）より大き
くなるにつれて、また小さくなるにつれて風量Ｗが増加
するように所定の計算式を用いて風量Ｗを算出する。従
ってこの計算は概略的には次式に示すようにTaoの値と
平常温度値Toとの差の絶対値の関数として処理される。
尚、この実施例においては、ステップ102での制御処理
にて送風量演算手段を構成している。

Ｗ＝ｆ（|Tao−To|） 次にステップ103を実行し、算出された必要吹出温度Ta
o、および検出器14からのエバ後温度情報およびエンジ
ン冷却水温度情報にもとづいてウォータバルブ13の開度
を表わす目標ストロークSw（目標位置）を算出する。こ
の計算も風量Ｗの計算と同様にして概略的にはTaoの値
の関数として処理される。尚、この実施例においては、
ステップ103での制御処理にて制御量演算手段を構成し
ている。

次にステップ104では、ステップ100でセンサ14Aから入
力された流速によって示される実際風量Wmと、ステップ
102で計算された風量Ｗとの誤差ΔＷを算出する。この
誤差ΔＷは送風手段による風量Ｗに対する実際の風量Wm
の誤差を示しており、この中には車両の走行風による風
量増加分も含まれる。尚、この実施例においては、ステ
ップ104の制御処理にて誤差風量演算手段を構成してい
る。

次にステップ105では風量増加にともなう吹出空気温度
の減少を補うために必要なウォータバルブ開度の増加修
正分ΔSWを求める。ここで風量Ｗの大きさに対する増加
分ΔSWの関係は、あらかじめ実験的に求めておき、ΔＷ
のＷに対する比の関数式として定めておくことで、風量
Ｗが小さいときには風量Ｗが大きいときに比べて同じΔ
Ｗであっても増加分ΔSWを大きくするようにしてある。
なお、Ｋは比例定数である。そしてステップ106では、
ステップ103で求めた基本となる開度SWに増加分ΔSWに
加えて最終的なウォータバルブ開度SWを求める。尚、こ
の実施例においては、ステップ105およびステップ106の
制御処理にて修正手段を構成している。

そして制御出力ステップ107で、その最終値SWをウォー
タバルブ駆動回路21に出力する。これにより、ウォータ
バルブ13の開度は、増加分ΔSWを含んだ開度SWに調節さ
れ、ヒータコアへの冷却水の流入量がこの開度SWに応じ
た量とされて、必要吹出温度と等しい吹出空気温度が供
給される。尚、この実施例においては、ステップ107の
制御処理にて駆動手段を構成している。

第２図に示されるウォータバルブ制御プログラムの処理
の後、ブロワモータ３等の他の空調要素を制御するプロ
グラムが実行され、さらに所定の時間の経過後に再びウ
ォータバルブ制御が行なわれる。このプログラムがマイ
クロコンピュータ18によって繰り返し実行される結果、
ウォータバルブ13の開度SWは必要吹出温度Taoの値を基
準として、実際の風量が増加したときはその増加分に応
じて修正され、駆動回路21,駆動部26を介して実際に制
御が行なわれる。かくして、風量に応じて、その増加分
が吹出空気温度を低下させようとするのに抗してウォー
タバルブ開度を増加することにより、吹出空気温度を低
下させることなく温度制御を行うことができる。

なお、ヒータコアへのエンジン冷却水の流入量を増加さ
せるには、ウォータバルブ13の開度を調節する代わり
に、電動ポンプを設けてその能力を変化させるようにし
てもよい。

また、風量の誤差ΔＷの演算は、車両の走行風がその主
要因となる場合には、車両の走行速度に応じてΔＷを演
算する処理と置き換えてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
第１図中マイクロコンピュータの制御手順の主要部を示
すフローチャート、第３図は本発明の構成を示すブロッ
ク図である。 ２……通風ダクト、３……送風手段としてのブロワモー
タ、５……ヒータコア、13……調節装置としてのウォー
タバルブ、14A……吹出風量検出手段としての流速セン
サ、18……制御装置としてのマイクロコンピュータ、20
……送風手段としてのブロワ駆動回路、21……調節装置
としてのウォータバルブ駆動回路、26……調節装置とし
てのウォータバルブ駆動部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−20507（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−82624（ＪＰ，Ａ) 実公 昭46−18578（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側に内気を吸入するための内気吸入口
   および外気を吸入するための外気吸入口が形成され、他
   端側に車室内へ空気を吹き出すための吹出口が形成され
   た通風ダクトと、 この通風ダクトを介して前記吹出口から前記車室内に空
   気を送風する送風手段と、 前記通風ダクト内に配置され、エンジン冷却水を熱源と
   して前記送風手段からの空気を加熱するヒータコアと、 前記エンジン冷却水の前記ヒータコアへの流入量を調節
   する調節装置と、 前記送風手段および前記調節装置を制御することにより
   前記車室内への吹出空気温度を制御する制御装置とを備
   えるカーエアコンの温度制御装置において、 車室周辺の環境条件を検出する環境条件検出手段と、 この環境条件検出手段の検出結果に基づいて、前記車室
   内の温度を目標温度に接近させ維持するために必要な必
   要吹出温度を演算する必要吹出温度演算手段と、 前記必要吹出温度に等しい前記車室内への吹出空気温度
   を得るための前記調節装置の制御量を演算する制御量演
   算手段と、 前記必要吹出温度に等しい前記車室内への吹出空気温度
   を得るための前記送風手段の送風量を演算する送風量演
   算手段と、 実際に前記車室内に吹き出されている吹出風量を検出す
   る吹出風量検出手段と、 前記送風量演算手段によって演算された送風量に対する
   前記吹出風量検出手段によって検出された実際の吹出風
   量の誤差を演算する誤差風量演算手段と、 前記誤差風量演算手段にて演算された誤差に応じて、前
   記車室内への吹出空気温度を前記必要吹出温度に維持す
   るように、前記制御量演算手段にて演算された制御量を
   修正する手段であって、前記送風量演算手段によって演
   算された送風量に対して前記実際の吹出風量が大きくな
   るほど、前記エンジン冷却水の前記ヒータコアへの流入
   量を増加させるように前記制御量を修正する修正手段
   と、 前記修正手段にて修正された制御量に前記調節装置を作
   動させる駆動手段と を備えることを特徴とするカーエアコンの温度制御装
   置。