JP3336806B2 - 自動車用制御装置 - Google Patents

自動車用制御装置

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JP3336806B2
JP3336806B2 JP07533495A JP7533495A JP3336806B2 JP 3336806 B2 JP3336806 B2 JP 3336806B2 JP 07533495 A JP07533495 A JP 07533495A JP 7533495 A JP7533495 A JP 7533495A JP 3336806 B2 JP3336806 B2 JP 3336806B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車載エンジンにより圧縮
機を駆動するようにした空調装置を備えた自動車におい
て、車載エンジンの出力トルクを空調作動条件に対応し
て適切に制御する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車用空調装置においては、冷
凍サイクルの圧縮機を車載エンジンにより電磁クラッチ
を介して駆動するとともに、この電磁クラッチへの通電
を断続して、圧縮機のオン、オフを制御している。そし
て、圧縮機のオン、オフは、乗員によってエアコンスイ
ッチが手動操作される場合と、蒸発器のフロスト防止を
目的として、蒸発器温度センサの検出信号に基づいて自
動的にオン、オフ制御される場合の2つに大別される。
【0003】空調用圧縮機の駆動トルクは車載エンジン
の駆動機器の中では最も大きい部類に入るので、空調用
圧縮機のオン、オフに伴って、車載エンジンの作動停止
や大きな回転変動が生じる。そこで、従来では、圧縮機
のオフ時よりオン時の方が車載エンジンの出力トルクが
所定量増加するようにエンジン出力を制御している。こ
のエンジン出力の増加は、例えば電子制御式のガソリン
噴射制御装置付きのエンジンでは、エンジン吸入空気量
を所定量増加させることにより達成できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
制御装置では、通常、自動車用空調装置の空調負荷(熱
負荷)が高い夏季におけるエンジン停止を防止するよう
に、前記車載エンジンの出力トルク増加量を設定してい
る。そして、このエンジンの出力トルク増加量は空調負
荷の変化にかかわらず、常に一定値のままであるので、
空調負荷の小さいとき(春、秋等)には、圧縮機の必要
駆動トルクに対してエンジンの出力トルクが過大とな
る。
【0005】そのため、空調負荷の小さいときには、圧
縮機オン時にエンジン回転数が高くなりすぎ、燃費の悪
化、エンジン騒音の増大等の不具合を生じる。さらに
は、自動変速機付きの自動車では、Dレンジで停車して
いるとき、エンジン回転数の急上昇により自動車が運転
者の意に反して走り出すという不具合を起こすこともあ
る。
【0006】本発明は上記点に鑑みて、圧縮機のオン、
オフに伴う車載エンジンの出力制御を空調負荷に応じて
補正できる自動車用制御装置を提供することを目的とす
る。本発明の他の目的は、上記車載エンジンの出力制御
の補正を、特別のセンサ類の追加なしで、極めて簡潔な
構成で実現できる自動車用制御装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、本発明者らに
よる実験、検討事項に基づいて着想されたものであるの
で、最初にこの実験、検討事項について説明する。図5
は横軸に外気温(°C)をとり、縦軸に圧縮機駆動トル
ク(kg・m)をとった図で、図中Aは乗員によってエ
アコンスイッチが手動操作されて圧縮機がオン、オフさ
れる場合の圧縮機駆動トルクの変動範囲を示し、Bは蒸
発器のフロスト防止を目的として、蒸発器温度センサの
検出信号に基づいて圧縮機が自動的にオン、オフ制御さ
れる場合の圧縮機駆動トルクの変動範囲を示す。
【0008】この図5から理解されるように、前者Aの
場合は圧縮機のオン、オフに伴うトルク変動幅が1〜2
kgm程度の広範囲となるのに対して、後者Bの場合は
トルク変動幅が1〜1.5kgmと範囲が狭い。このよ
うに、後者Bの場合にトルク変動幅が狭くなる理由は、
空調負荷が低下して、蒸発器温度が所定温度(例えば3
°C)まで低下すると、始めて蒸発器のフロスト防止の
ために圧縮機を自動的にオン、オフする制御が開始さ
れ、この時点では圧縮機駆動トルクが小さくなり、安定
しているからである。
【0009】本発明では、上記のように蒸発器のフロス
ト防止のために圧縮機が自動的にオン、オフ制御される
条件下では、空調負荷が低下していることに着目して、
このような条件下では、乗員によってエアコンスイッチ
が手動操作されて圧縮機がオンされる場合より、エンジ
ン出力を減少させるように制御して、上記目的を達成し
ようとするものである。
【0010】具体的には、上記目的を達成するため、本
発明は以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項
1記載の発明では、車載エンジン(2)の出力を制御す
るエンジン出力制御手段(11、ステップS2、S7、
S9、S12、S14、S17、S19)と、前記車載
エンジン(2)により駆動され、冷媒を圧縮する空調用
圧縮機(1)と、この圧縮機(1)により冷媒が循環す
る冷凍サイクルに設けられ、冷媒の蒸発潜熱により空調
空気を冷却する蒸発器(6)と、この蒸発器(6)の冷
却度合を検出する検出手段(7)と、乗員により手動操
作可能に構成され、前記圧縮機(1)のオン、オフ信号
を発生するスイッチ手段(8)と、前記検出手段(7)
の検出信号および前記スイッチ手段(8)のオン、オフ
信号に基づいて前記圧縮機(1)をオン、オフ制御する
圧縮機オン、オフ制御手段(10、ステップS3、S
7、S10、S13、S15、S18)と、前記圧縮機
(1)のオン、オフが、前記検出手段(7)の検出信号
に基づく自動制御によるものか、前記スイッチ手段
(8)のオン、オフ信号に基づくものかを判定する圧縮
機オン、オフ判定手段(9、ステップS1、S4、S
5、S6、S11、S16)とを備え、前記エンジン出
力制御手段には、前記圧縮機オン、オフ判定手段の判定
信号が入力されるようになっており、前記圧縮機(1)
の作動が、前記検出手段(7)の検出信号に基づく自動
制御による場合であると判定されたときは、前記スイッ
チ手段(8)のオン信号に基づく場合に比較して、前記
車載エンジン(2)の出力トルクを前記エンジン出力制
御手段により減少させる自動車用制御装置を特徴として
いる。
【0011】請求項2記載の発明では、請求項1に記載
の自動車用制御装置において、前記エンジン出力制御手
段は、前記車載エンジン(2)の吸入空気量を調整する
弁手段(2e)を制御するように構成されており、前記
圧縮機(1)の作動が、前記検出手段(7)の検出信号
に基づく自動制御による場合であると判定されたとき
は、前記エンジン出力制御手段により前記弁手段(2
e)の弁開度を小とし、前記圧縮機(1)の作動が、前
記スイッチ手段(8)のオン信号に基づく場合であると
判定されたときは、前記エンジン出力制御手段により前
記弁手段(2e)の弁開度を大にすることを特徴とす
る。
【0012】請求項3記載の発明では、請求項1または
2に記載の自動車用制御装置において、前記検出手段
は、前記蒸発器(6)の吹出空気温度を検出する温度セ
ンサ(7)から構成されており、前記スイッチ手段は、
空調制御パネルに設けられたエアコンスイッチ(8)か
ら構成されていることを特徴とする。
【0013】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。
【0014】
【発明の作用効果】請求項1〜3記載の発明によれば、
上記技術的手段を有しているため、乗員により手動操作
されるスイッチ手段により圧縮機がオンされたときに
は、通常、空調負荷が大きいので、この点に着目してエ
ンジン出力を増大させる。一方、蒸発器のフロスト防止
のために、検出手段の検出信号に基づいて圧縮機が自動
的にオン、オフ制御される条件下では、空調負荷が低下
していることに着目して、このような条件下では、乗員
によってスイッチ手段が手動操作されて圧縮機がオンさ
れる場合より、エンジン出力を減少させるように制御で
きる。
【0015】このため、圧縮機のオン、オフに伴う車載
エンジンの出力制御を空調負荷に応じて適切に補正でき
るので、従来装置において問題となっていた、空調負荷
の小さい条件下におけるエンジン出力過大に伴う種々の
不具合を解消できる。しかも、本発明では、自動車用空
調装置に元来備えられているスイッチ手段(8)および
蒸発器(6)の冷却度合を検出する検出手段(7)の信
号に基づいて、車載エンジンの出力制御の補正を行うこ
とができるから、センサ類を新規に追加する必要がな
く、そのため構成が極めて簡潔であり、自動車用制御装
置を低コストで製作できる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図1は本発明装置の全体システム構成を示すもの
で、先ず自動車用空調装置の冷凍サイクルについて述べ
ると、圧縮機1は電磁クラッチ1aを介して車載走行用
エンジン2によりベルト駆動されるようになっている。
圧縮機1から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは凝縮器
3において図示しない冷却ファンにより送風される冷却
空気と熱交換して冷却され、凝縮する。
【0017】この凝縮した液冷媒はレシーバ4に溜めら
れ、ここで冷媒の気液が分離され、液冷媒のみが温度作
動式自動膨張弁5に送られる。この膨張弁5において液
冷媒は減圧され、気液2相状態となり、次いで蒸発器6
において冷媒は空調空気から吸熱して蒸発する。この空
調空気は蒸発器6にて冷却され、冷風となり、図示しな
い送風機により車室内へ吹出し車室内を冷房する。蒸発
器6で蒸発したガス冷媒は圧縮機1に還流して再度圧縮
される。
【0018】蒸発器6の空気出口部にはサーミスタ等の
温度センサ7が設置されており、蒸発器6の吹出直後の
空気温度を検出するようになっている。この温度センサ
7は蒸発器6の冷却度合を検出する検出手段としての役
割を果たすもので、蒸発器6の冷却度合は、吹出直後の
空気温度の他に、蒸発器フィン表面温度、蒸発器冷媒配
管表面温度、冷媒蒸発圧力等を検出してもよい。
【0019】8はエアコンスイッチで、車室内の計器盤
近傍に設置される空調制御パネル(図示せず)に配設さ
れ、乗員により手動操作され、圧縮機1のオン、オフを
行うものである。9は圧縮機1のオン、オフ判定手段
で、圧縮機1のオン、オフが前記エアコンスイッチ8か
らの信号に基づくものか、あるいは前記温度センサ7か
らの信号に基づくものかを判定するものである。
【0020】10は圧縮機1のオン、オフ制御手段で、
前記温度センサ7の検出信号および前記エアコンスイッ
チ8からの信号に基づいて電磁クラッチ1aへの通電を
断続して、圧縮機1をオン、オフさせるものである。1
1はエンジン出力制御手段で、オン、オフ判定手段9か
らの信号に基づいてエンジン2の出力トルク調整装置を
制御するものである。このエンジン2の出力トルク調整
装置は、具体的には図2に示すような構成になってお
り、図2において、エンジン(ガソリンエンジン)2の
吸気側流路をなすサージタンク2aの上流側に吸気管2
bを配設し、この吸気管2b内に絞り弁2cを設けると
ともに、この絞り弁2bと並列にバイパス通路2dを設
けている。
【0021】そして、このバイパス通路2d内には、エ
アバルブ(アイドル速度調整弁)2eを配設し、このエ
アバルブ2eにより、バイパス通路2dを通ってエンジ
ン2に供給される吸入空気量を制御するようにしてい
る。この吸入空気量とエンジン出力トルクは比例関係に
あるので、エアバルブ2eの弁開度の調整によりエンジ
ン出力トルク(エンジン回転数)を制御できる。
【0022】エアバルブ2eは、デューティ制御または
リニア制御により弁開度が電気的に制御されるものであ
って、電子式エンジン制御装置12により制御される。
この制御装置12は、例えばマイクロコンピュータを用
いて構成され、前記エンジン出力制御手段11および圧
縮機1のオン、オフ制御手段10はこのマイクロコンピ
ュータにより構成される。
【0023】また、圧縮機1のオン、オフ判定手段9は
電子式空調制御装置13により構成され、この制御装置
13は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成され
る。ここで、圧縮機1のオン、オフ制御手段10を、電
子式エンジン制御装置12でなく、電子式空調制御装置
13により構成してもよい。次に、上記構成において本
実施例の作動を説明する。図3は本実施例の作動を示す
フローチャートであり、図3の制御ルーチンは車載エン
ジン2のイグニッションスイッチの投入により起動し、
ステップS1にてエアコンスイッチ8の前回のオン、オ
フ状態と、今回のオン、オフ状態が比較される。従っ
て、エアコンスイッチ8がいま投入され、エアコンスイ
ッチ8が前回のオフ状態から今回、オン状態に切り替わ
ると、ステップS2に進み、エアバルブ2eの弁開度
を、空調負荷が大きいときに必要な圧縮機駆動トルクに
対応した大トルク分、開く。
【0024】次のステップS3にて電磁クラッチ1aに
通電してクラッチオン状態とし、圧縮機1を車載エンジ
ン2により駆動する。次のステップS4において、温度
センサ7により検出される、蒸発器6の吹出空気温度T
E が読み込まれる。次のステップS5は、上記蒸発器6
の吹出空気温度TE に基づいて圧縮機1のオン、オフを
判定するものであって、上記蒸発器6の吹出空気温度T
E と設定値TE1(例えば3°C)およびTE2(例えば4
°C)とを比較して、検出温度TEが設定値TE1より低
下すると圧縮機オフの判定をし、検出温度TE が設定値
E2より上昇すると圧縮機オンの判定をする。
【0025】そして、次のステップS6では、圧縮機オ
ン、オフの変化を判定する。つまり、ステップS5にお
ける圧縮機オン、オフの判定が、それ以前の圧縮機オ
ン、オフに対して変化したかどうかを判定する。エアコ
ンスイッチ8の投入直後では、通常、検出温度TE が設
定値TE2より充分、高い温度になっているので、ステッ
プS3においてクラッチオンとなり、圧縮機オン状態と
された後、ステップS5においても圧縮機オンの判定を
するため、ステップS6では継続の判定をし、ステップ
S7に進む。このステップS7では、エアバルブ2eの
大トルク分の開度、およびクラッチオン状態を維持す
る。
【0026】以上の状態は、ステップS5における圧縮
機オン、オフの判定がオフとなるまで、維持される。こ
れにより、エアコンスイッチ8の投入直後では空調負荷
が高いので、エアバルブ2eの開度を大トルク分の開度
に維持することにより、高い空調負荷に対応したエンジ
ン出力トルクを発生させて、エンジン停止等の不具合を
生じることなく、圧縮機1を駆動できる。
【0027】そして、空調装置の運転開始後、時間が経
過して、車室内の冷房が進行すると、蒸発器6の吹出空
気温度TE が次第に低下してくる。蒸発器6の吹出空気
温度TE が設定値TE1より低下すると、ステップS5に
て圧縮機オフの判定をする。これにより、ステップS6
では、オン→オフの判定をして、ステップS8に進み、
このステップS8では、エアバルブ2eの今までの開度
が大か小かを判定する。エアコンスイッチ8の投入直後
では上記のごとくエアバルブ2eの開度が大であるの
で、ステップS9に進み、エアバルブ2eの開度を大ト
ルク分閉じる。
【0028】次に、ステップS10にて電磁クラッチ1
aをオフし、圧縮機1をオフ状態とする。エアコンスイ
ッチ8の投入状態(オン状態)が継続されているので、
ステップS1の判定が継続となり、ステップS11にお
いてエアコンスイッチ8の投入状態が前回はオンか否か
が判定され、ステップS11の判定はオンとなり、ステ
ップS4を経てステップS5に進む。そして、圧縮機1
をオフ状態としてから、蒸発器6の吹出空気温度TE
設定値TE2より低い間は、ステップS5の判定が圧縮機
オフとなり、ステップS6の判定は継続となる。そのた
め、ステップS7にて、エアバルブ2eの開度:大トル
ク分閉、クラッチオフの状態が維持される。
【0029】圧縮機1がオフしてから時間が経過して、
蒸発器6の吹出空気温度TE が設定値TE2より上昇する
と、ステップS5の判定が圧縮機オンとなるので、ステ
ップS6の判定が圧縮機オフ→オンとなり、ステップS
12でエアバルブ2eの開度を小トルク分開く。次に、
ステップS13で電磁クラッチ1aをオンし圧縮機1を
オンさせる。
【0030】この状態は、蒸発器6の吹出空気温度TE
が設定値TE1より低下するまで継続される。このとき、
ステップS12でエアバルブ2eの開度を小トルク分開
いて、圧縮機1を作動させるから、空調負荷の低下に伴
う圧縮機駆動トルク減少に対応した適切なエンジン出力
を設定できる。そして、蒸発器6の吹出空気温度TE
再度、設定値TE1より低下すると、ステップS5の判定
が圧縮機オフとなるので、ステップS6の判定が圧縮機
オン→オフとなり、ステップS8に進み、この判定はエ
アバルブ2eの開度:小となり、ステップS14にてエ
アバルブ2eの開度を小トルク分閉じる。次に、ステッ
プS15で電磁クラッチ1aをオフし圧縮機1をオフさ
せる。
【0031】これ以降は、ステップS5での圧縮機オ
ン、オフ判定に基づいて、ステップS12、S13によ
る、エアバルブ2eの開度:小トルク分開、圧縮機1:
オンの状態と、ステップS14、S15による、エアバ
ルブ2eの開度:小トルク分閉、圧縮機1:オフの状態
を交互に繰り返す。これにより、蒸発器6のフロストを
防止する。
【0032】次に、自動車用空調装置を停止するため
に、エアコンスイッチ8をオフすると、ステップS1の
判定がオン→オフとなり、ステップS16に進み、圧縮
機1がステップS12、S13とステップS14、S1
5による自動オンオフ制御中であったか否かを判定す
る。ステップS16における判定は、具体的には、例え
ば蒸発器6の吹出空気温度TE が設定値TE1+2°Cよ
り小さいか否か(TE <TE1+2°C)で判定する。圧
縮機1がステップS5に基づく自動オンオフ制御中であ
るときは、蒸発器6の吹出空気温度TE が設定値TE1
2°Cより低いので、ステップS16の判定がYESと
なり、ステップS17にてエアバルブ2eの開度を小ト
ルク分閉じる。次に、ステップS18で電磁クラッチ1
aをオフし圧縮機1をオフさせる。
【0033】また、エアコンスイッチ8をオフした時点
では、圧縮機1がまだ上記自動オンオフ制御状態に至っ
ていないときは、蒸発器6の吹出空気温度TE が設定値
E1+2°Cより高いので、ステップS16の判定がN
Oとなり、ステップS19にてエアバルブ2eの開度を
大トルク分閉じる。次に、ステップS18で電磁クラッ
チ1aをオフし圧縮機1をオフさせる。
【0034】なお、上記実施例では、エアコンスイッチ
8による圧縮機オン、オフ時と、蒸発器6の吹出空気温
度TE に基づく自動オンオフ制御時とでエンジン出力ト
ルクを切り替えているが、圧縮機駆動トルクは、図4に
示すように外気温の上昇とともに増加する傾向にあるの
で、エアコンスイッチ8による圧縮機オン、オフ時のト
ルク制御値を図4のCのごとく、また自動オンオフ制御
時のトルク制御値を図4のDのごとく、外気温に応じて
補正すれば、エンジン出力制御の精度を向上できる。
【0035】また、上記トルク制御値を車速、エンジン
回転数等により補正すれば、エンジン出力制御の精度を
さらに向上できる。また、上記実施例では、手動操作さ
れて圧縮機1をオン、オフさせるスイッチ手段として、
空調制御パネルに配設されるエアコンスイッチ8を用い
る場合について説明したが、自動車では通常、空調装置
への電源供給が車載エンジン2のイグニッションスイッ
チ(キースイッチ、図示せず)によって断続されるよう
になっているので、このイグニッションスイッチも上記
スイッチ手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体システムの概略構
成図である。
【図2】図1における車載エンジンの出力調整装置部の
概略構成図である。
【図3】本発明装置の作動を例示するフローチャートで
ある。
【図4】空調用圧縮機の駆動トルクと外気温との関係を
示す特性図である。
【図5】空調用圧縮機の駆動トルクの変動範囲を示す特
性図である。
【符号の説明】
1…圧縮機、1a…電磁クラッチ、2…車載エンジン、
2e…エアバルブ、6…蒸発器、7…温度センサ、8…
エアコンスイッチ、9…圧縮機のオン、オフ判定手段、
10…圧縮機のオン、オフ制御手段、11…エンジン出
力制御手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−241086(JP,A) 特開 平6−101515(JP,A) 特開 平3−199636(JP,A) 特開 昭59−39950(JP,A) 実開 昭58−19806(JP,U) 実開 昭64−28307(JP,U) 実開 昭63−6918(JP,U) 特公 平1−43139(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/32 625 B60H 1/00 B60H 1/32 102 B60H 1/32 623 F02D 45/00 312 F02D 45/00 314 B60H 1/32 622

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車載エンジンの出力を制御するエンジン
    出力制御手段と、 前記車載エンジンにより駆動され、冷媒を圧縮する空調
    用圧縮機と、 この圧縮機により冷媒が循環する冷凍サイクルに設けら
    れ、冷媒の蒸発潜熱により空調空気を冷却する蒸発器
    と、 この蒸発器の冷却度合を検出する検出手段と、 乗員により手動操作可能に構成され、前記圧縮機のオ
    ン、オフ信号を発生するスイッチ手段と、 前記検出手段の検出信号および前記スイッチ手段のオ
    ン、オフ信号に基づいて前記圧縮機をオン、オフ制御す
    る圧縮機オン、オフ制御手段と、 前記圧縮機のオン、オフが、前記検出手段の検出信号に
    基づく自動制御によるものか、前記スイッチ手段のオ
    ン、オフ信号に基づくものかを判定する圧縮機オン、オ
    フ判定手段とを備え、 前記エンジン出力制御手段には、前記圧縮機オン、オフ
    判定手段の判定信号が入力されるようになっており、 前記圧縮機の作動が、前記検出手段の検出信号に基づく
    自動制御による場合であると判定されたときは、前記ス
    イッチ手段のオン信号に基づく場合に比較して、前記車
    載エンジンの出力トルクを前記エンジン出力制御手段に
    より減少させることを特徴とする自動車用制御装置。
  2. 【請求項2】 前記エンジン出力制御手段は、前記車載
    エンジンの吸入空気量を調整する弁手段を制御するよう
    に構成されており、 前記圧縮機の作動が、前記検出手段の検出信号に基づく
    自動制御による場合であると判定されたときは、前記エ
    ンジン出力制御手段により前記弁手段の弁開度を小と
    し、 前記圧縮機の作動が、前記スイッチ手段のオン信号に基
    づく場合であると判定されたときは、前記エンジン出力
    制御手段により前記弁手段の弁開度を大にすることを特
    徴とする請求項1に記載の自動車用制御装置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段は、前記蒸発器の吹出空気
    温度を検出する温度センサから構成されており、 前記スイッチ手段は、空調制御パネルに設けられたエア
    コンスイッチから構成されていることを特徴とする請求
    項1または2に記載の自動車用制御装置。
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