JP4356889B2

JP4356889B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4356889B2
Application number: JP2004301965A
Authority: JP
Inventors: 勉藤記
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: JP2006111175A

Description

本発明は車両用空調装置に関し、特に、ウォータバルブを制御する制御装置を備える車両用空調装置に関する。

従来の車両用空調装置は、ウォータポンプにより冷却水をエンジンとラジエータ間で循環させてエンジンを冷却する冷却回路から温水を取り出してウォータバルブとヒータコアを経由させてウォータポンプへ戻すヒータ回路を備える。

上記のような車両用空調装置において、従来は、ヒータ回路に設けたウォータバルブを最大冷房時に閉じそれ以外のときは開くようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１７１３３９号公報

従来の車両用空調装置では、最大冷房時を外れるとウォータバルブは一挙に全開となるので、暖房要求が小さい領域では必要以上の冷却水がヒータ回路を流れていた。また、ウォータバルブが全開状態でエンジンが高負荷運転される等によって冷却水温度が上昇したときにラジエータで冷却水温度を下げようとした場合、ウォータバルブが閉じているときと比較して、ラジエータには少ない冷却水が流れるから冷却水温度を下げるのに多くの時間がかかる。このように従来技術におけるウォータバルブの制御は暖房要求と冷却要求を両立できていないという問題がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、暖房要求と冷却要求を両立できるようにウォータバルブを制御するようにした車両用空調装置を提供することにある。

本発明に係る車両用空調装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

本発明に係る車両用空調装置（請求項１に対応）は、エンジンの冷却回路から分岐したヒータ回路にヒータコアとウォータバルブを設けると共にウォータバルブの開度を制御する制御装置と、前記ヒータコアを配置する空調ダクトと、この空調ダクト内を流れる空気が前記ヒータコアを通過するヒータコア側と前記ヒータコアをバイパスするバイパス側とに配分するエアミックスドアとを備えた車両用空調装置において、制御装置は目標吹き出し温度の上昇に応じて前記ウォータバルブの開度を開き側に制御して、冷却水温度が所定値以上のときは、前記ウォータバルブの開度を閉じ側に制御すると共に前記エアミックスドアの開度を前記バイパス側へ所定量シフトさせ、この所定量は前記ウォーターバルブの開度の上昇に応じて小さくなることを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの冷却回路から分岐したヒータ回路にヒータコアとウォータバルブを設けると共にウォータバルブの開度を制御する制御装置と、前記ヒータコアを配置する空調ダクトと、この空調ダクト内を流れる空気が前記ヒータコアを通過するヒータコア側と前記ヒータコアをバイパスするバイパス側とに配分するエアミックスドアとを備えた車両用空調装置において、制御装置はウォータバルブの開度を目標吹き出し温度の上昇に応じて開き側に制御すると共に冷却水温度が所定値以上のときは閉じ側に制御するようにしたため、ヒータ回路に暖房要求に沿った冷却水を流すことができると共に冷却回路に冷却要求に沿った冷却水を流すことができるので、ウォータバルブの制御を暖房要求と冷却要求を両立させたものとすることができる。また、本発明によれば、ヒータコアを配置する空調ダクトと、空調ダクト内を流れる空気をヒータコア側とヒータコアをバイパスする側に配分するエアミックスドアを有し、制御装置は冷却水温度が所定値以上のときは、エアミックスドアの開度を前記バイパス側へ所定量シフトさせるようにしたため、ウォータバルブの閉じ側制御に伴う暖房性能の低下を補うことができる。また、本発明によれば、所定量はウォータバルブの開度の上昇に応じて小さくなるようにしたため、暖房性能の低下の大きさに見合う温度上昇補正を行うことができる。

以下、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成を概略的に示す。図１では、自動車１１の車室１２の部分とエンジンルーム１３の部分が示されている。車室１２にはシート１４に着座した運転者１５が示されている。エンジンルーム１３内にはエンジン１６が配置されている。エンジン１６から出力される動力を伝達する駆動力伝達機構の図示は省略されている。

空調装置１７に関係する構成を説明する。上記エンジン１６の前側（図１中左側）にはラジエータ１８が配置される。そのラジエータ１８とウォータポンプ１９とエンジン１６とを配管２０で連結して冷却回路２１を形成し、また、ウォータポンプ１９とエンジン１６とウォータバルブ２２とヒータコア２３を配管２４で環状に連結してヒータ回路２５を形成している。

ウォータポンプ１９は、エンジン１６により駆動される。このウォータポンプ１９は、エンジン１６のウォータジャケット内に冷却水を循環させ、加熱された冷却水をラジエータ１８へ送り込む。

ラジエータ１８は、ウォータポンプ１９から送り込まれた高温の冷却水を冷却してエンジン１６に戻す。

また、空調装置１７は、配管２４と配管２６によりヒータコア２３を経由して温水の循環流路（ヒータ回路）を形成する。ヒータコア２３は熱交換器である。上記の循環流路においてヒータコア用配管２４にはウォータバルブ２２が設けられている。ヒータコア２３は、空調ダクト２７内に配置されている。

ヒータ回路２５へはエンジン１６で加熱された冷却水を取りだしヒータコア２３を通し、ウォータポンプ１９側へ送る。ヒータコア２３の入り口にはウォータバルブ２２を設け、必要なときに必要な量の冷却水を送る。この実施形態では、ウォータバルブ２２の開度を目標吹き出し温度の上昇に応じて開き側に制御すると共に冷却水温度が所定値以上のときは閉じ側に制御するようにしている。

空調ダクト２７には、エンジンルーム１３側に位置する上流側から、送風ファン２８、エバポレータ（室内熱交換器）２９、開閉自在のエアミックスドア３０、上記のヒータコア２３、および吹き出し口３１，３２が設けられている。エバポレータ２９は送風ファン（送風機）２８から送られてくる空気を冷却する。吹き出し口３１はベント用吹き出し口であり、吹き出し口３２はフット用吹き出し口である。

空調ダクト２７では、上記のエアミックスドア３０によって、空調ダクト２７内を通過する空気をヒータコア２３を通過させる部分（ホット側空気、図２の空気部分３３）とヒータコア２３をバイパスさせる部分（非ホット側空気、図２の空気部分３４）に振り分けられる。こうして、空調ダクト２７の構成によれば、車室１２内に温度調整された空気を供給することができる。図１において３５は車室１２とエンジンルーム１３とを隔てる隔壁を示す線である。

上記の空調装置１７によれば、ヒータ回路のヒータコア２３において、ここを通過する空気を暖めることができ、暖かい空気を車室１２へ供給することができる。

図２は、本発明に係る車両用空調装置１７の制御系を含めた構成を示す図である。空調装置１７の構造は前述した通りであり、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符号が付されている。

制御装置４０には、ウォータバルブ２２へバルブ開度信号を送るウォータバルブ制御部４１と、エアミックスドア３０にエアミックスドア開度信号を送るエアミックスドア制御部４２と、ウォータバルブ制御部４１に指令信号を送る目標吹き出し温度設定部４３が設けられている。制御装置４０は自動車に搭載されたコンピュータで実現される。

制御装置４０には、入力信号として、室内温度センサ４４からのＴｒ（車室内空気温度に係る信号）、日射量センサ４５からのＴｓｕｎ（車室内へ入射する日射量に係る信号）、外気温度センサ４６からのＴａｍ（車室外空気温度に係る信号）、温度設定部４７からのＴｓｅｔ（車室内空気設定温度に係る信号）、冷却水温度センサ４８からのＴｗ（冷却水温度）が入力されている。Ｔｓｅｔは運転者によって設定される設定温度であり、Ｔｒ、Ｔｓｕｎ、Ｔａｍ、Ｔｗそれぞれは、対応する各センサから出力される検出信号である。

上記のような各種の信号を入力した制御装置４０は、図３で示す制御フローおよび関係式に基づいてウォータバルブ２２の開度およびエアミックスドア３０の開度を制御する。

最初のステップＳ１０１では各種の入力信号が読み込まれる。ここで、読み込まれる入力信号は、前述のＴｒ、Ｔｓｕｎ、Ｔａｍ、Ｔｓｅｔ、Ｔｗである。

ステップＳ１０１で読み込まれた入力信号を用いてかつ次の式（数１）に基づいて目標吹き出し温度（ＴＡＯ）を算出する（ステップＳ１０２）。

（数１）
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ＊Ｔｓｅｔ−Ｋｒ＊Ｔｒ−Ｋａｍ＊Ｔａｍ−Ｋｓｕｎ＊Ｔｓｕｎ＋Ｃ
Ｔｓｅｔ：車室内空気設定温度
Ｔｒ：車室内空気温度
Ｔａｍ：車室外空気温度
Ｔｓｕｎ：車室内へ入射する日射量
Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓｕｎ、Ｃ：制御定数
＊：掛け算記号

ステップＳ１０２で算出されたＴＡＯが所定値Ｘ以下かどうか判断する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３でＴＡＯが所定値Ｘ以下であるならば、ウォータバルブ制御部４１によりウォータバルブ２２の弁開度を０％に制御する（ステップＳ１０４）。このとき、閉弁しており、ヒータコア２３に冷却水は流れない。そして、リターンする。

また、ステップＳ１０３でＴＡＯが所定値Ｘより大きいならば、ＴＡＯが所定値Ｙ（Ｘ＜Ｙ）以下かどうか判断する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５でＴＡＯが所定値Ｙ以下であるならば、ウォータバルブ制御部４１によりウォータバルブ２２の弁開度を３０％に制御する（ステップＳ１０６）。そして、ステップＳ１０７を実行する。

ステップＳ１０７では、冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆ（例えば１１０℃）以上かどうか判断する（ステップＳ１０７）。

ここで、所定値Ｆは、ＴＡＯの上昇に応じて高くなるようにしたものである。図４は、ＴＡＯと所定値Ｆの関係を示すグラフである。横軸はＴＡＯであり、縦軸が所定値Ｆである。直線Ｌ１０がＴＡＯに対する所定値Ｆの関係を示すグラフである。所定値Ｆは目標吹き出し温度ＴＡＯの上昇に応じて高くなるようにしている。このグラフをマップとして、制御装置４０の記憶部に記憶されており、ＴＡＯに対応する所定値Ｆが設定される。

ステップＳ１０７で冷却水温度が所定値Ｆ以上であるならば、エアミックスドア制御部４２によりエアミックスドア３０の開度をホット側へ所定量Ｇシフトさせ（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０４を実行し、ウォータバルブ２２の弁開度を０％にして、リターンする。

ここで、所定量Ｇはウォータバルブ２２の開度の上昇に応じて小さくなるようにする。図５は、ウォータバルブ２２の開度に対する所定量Ｇの関係を示すグラフである。横軸は、ウォータバルブ２２の開度を示し、縦軸は、所定量Ｇを示す。曲線Ｃ１１は、ウォータバルブ２２の開度に対する所定量Ｇの関係を示すグラフである。所定量Ｇはウォータバルブ２２の開度の上昇に応じて小さくなるようにしている。制御装置４０の記憶部には、このグラフがマップとして記憶されており、ウォータバルブ２２の開度に対応した所定量Ｇが設定される。

ステップＳ１０７で冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆより小さいときは、リターンする。

ステップＳ１０５でＴＡＯが所定値Ｙより大きいときは、ＴＡＯが所定値Ｚ（Ｙ＜Ｚ）以下かどうか判断する（ステップＳ１０９）。

もし、ＴＡＯが所定値Ｚ以下であるならば、ウォータバルブ制御部４１によりウォータバルブ２２の弁開度を５０％にし（ステップＳ１１０）、冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆ以上かどうか判断する（ステップＳ１１１）。このときの所定値Ｆは図４で示したマップによりＴＡＯに対応した所定値Ｆが設定される。

ステップＳ１１１で冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆ以上ならば、ウォータバルブ制御部４１によりウォータバルブ２２の弁開度を３０％にするし（ステップＳ１１２）、エアミックスドア制御部４２によりエアミックスドア３０の開度をホット側へ所定量Ｇシフトし（ステップＳ１１３）、リターンする。このときの、所定量Ｇは、図５で示したマップにより、ウォータバルブ２２の開度に対応した所定量Ｇが設定される。

ステップＳ１１１で冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆより低いときは、リターンする。

ステップＳ１０９でＴＡＯが所定値Ｚより大きいときは、ウォータバルブ制御部４１によりウォータバルブ２２の弁開度を１００％に制御し（ステップＳ１１４）、冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆ以上かどうか判断する（ステップＳ１１５）。ここでの所定値Ｆは、図４で示したマップによりＴＡＯに対応して設定される値である。

ステップＳ１１５で冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆ以上のときは、ウォータバルブ制御部４１によりウォータバルブ２２の弁開度を５０％に制御し（ステップＳ１１６）、エアミックスドア制御部４２によりエアミックスドア３０の開度をホット側へ所定量Ｇシフトし（ステップＳ１１７）、リターンする。ここでの所定量Ｇは、図５で示したマップにしたがって、ウォータバルブ２２の開度に対応した値に設定される。

ステップＳ１１５で冷却水温度Ｔｗが所定値Ｆより低いときはリターンする。

上記のようにして制御が行われることで、ヒータ回路に暖房要求に沿った冷却水を流すことができると共に冷却回路に冷却要求に沿った冷却水を流すことができるので、ウォータバルブの制御を暖房要求と冷却要求を両立させたものとすることができる。また、ウォータバルブの閉じ側制御に伴う暖房性能の低下を補うことができる。さらに、暖房要求の大きさに関わらず暖房性能の低下を小さく抑えることができる。また、暖房性能の低下の大きさに見合う温度上昇補正を行うことができる。

本発明は、暖房要求と冷却要求を両立できる車両用空調装置として利用される。

本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成の概略図である。本発明に係る車両用空調装置の制御系を含めた構成を示す図である。ウォータバルブ開度およびエアミックスドア開度の制御のフローチャートである。ＴＡＯから所定値Ｆを設定するマップである。ウォータバルブの開度から所定量Ｇを設定するマップである。

符号の説明

１１自動車
１２車室
１３エンジンルーム
１４シート
１５運転者
１６エンジン
１７空調装置
１８ラジエータ
１９ウォータポンプ
２０配管
２１冷却回路
２２ウォータバルブ
２３ヒータコア
２４配管
２５ヒータ回路
２６配管
２７空調ダクト
２８送風ファン
２９エバポレータ
３０エアミックスドア
３１吹き出し口
３２吹き出し口
４０制御装置
４１ウォータバルブ制御部
４２エアミックスドア制御部
４３目標吹き出し温度設定部

Claims

エンジンの冷却回路から分岐したヒータ回路にヒータコアとウォータバルブを設けると共にウォータバルブの開度を制御する制御装置と、前記ヒータコアを配置する空調ダクトと、この空調ダクト内を流れる空気が前記ヒータコアを通過するヒータコア側と前記ヒータコアをバイパスするバイパス側とに配分するエアミックスドアとを備えた車両用空調装置において、
前記制御装置は、
目標吹き出し温度の上昇に応じて前記ウォータバルブの開度を開き側に制御して、
冷却水温度が所定値以上のときは、前記ウォータバルブの開度を閉じ側に制御すると共に前記エアミックスドアの開度を前記バイパス側へ所定量シフトさせ、
この所定量は前記ウォータバルブの開度の上昇に応じて小さくなることを特徴とする車両用空調装置。