JPH0314134B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は人間の嗅覚特性を一致させて空気汚染
を検知するようにした車両用自動空調制御装置の
空気汚染検知方法に関する。 従来、車両に自動空調制御装置が備えられてい
るのは知られている。車両用自動空調制御装置
は、車室の内外にガスセンサを配設し、内外のガ
スセンサで車室内外の汚染具合を感知し、これを
コンピユーターでデータ処理してダンパ及びブロ
アモータの動作を制御し、外気導入、換気又は内
気循環の状態を適宜に選択する如く動作する。具
体的には例えば車室内のタバコの煙や不快な人い
きれに関係する炭酸ガス（CO₂）等による汚染度
が増せばきれいな外気を車室内に取り入れる必要
があるし、車室内の汚染度が減少すれば内気を循
環すればよい。 ところが、実際に、車両用空調制御装置を車室
内外の空気の汚染度に基づいて自動的に動作させ
ようとする場合に、次の点が問題となる。 すなわち、例えば車室内の空気がよごれていて
車室外の空気がきれいな場合には換気状態となる
如く作動するのであるが、車室内の空気がよごれ
ているか否かということは、乗員の嗅覚に係わる
ことであり、単なる物理的実在の量の大小を感知
するガスセンサでは、よごれているか否かを的確
に判断することは仲々難しいものである。換言す
れば、車室内の空気がよごれているからきれいな
外気と交換しようという判断を、人間と同等な感
覚で行わせることが難しいのである。 本発明者は上記の如き問題点に鑑み、これを有
効に解決すベく本発明を成したものである。 本発明の目的は、車両用自動空調制御装置にお
いて、車室内外の汚染具合を検知する方法を人間
の嗅覚特性に一致させるようにし、以つて車室内
のタバコの煙濃度やCO₂濃度に係る判断を人間の
感じ方と同様にせしめ、人間のフイーリングに合
致した有効な空調制御を行えるようにしたことに
ある。 而して本発明の特徴は、車両用自動空調制御装
置において、空気汚染センサの出力信号に基づき
該センサ出力信号よりも一定の値分大きくなるよ
うに汚染検出しきい値レベルを設定すると共に、
該汚染検出しきい値レベルはセンサ出力信号の変
化に関し少なくとも上限を有し、かつ常用温度中
の最も上記センサ出力信号の低いレベルを下限と
する変化範囲に設定し、上記汚染検出しきい値レ
ベルを上記変化範囲内にて人間の嗅覚が感知でき
ない程度の任意に定める変化率で上記センサ出力
信号に追従して変化させるようにし、上記センサ
出力信号の変化率の変化に基づいてセンサ出力信
号が上記汚染検出しきい値レベルを超えたときに
のみ汚染状態にあると判断するようにしたことに
ある。 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。 先ず最初に本発明に係る空気汚染検知方法の原
理を概説する。本発明は人間のフイーリングに近
い汚染判断の基準を備えた車両用自動空調制御装
置を提供することにある。斯かる空調制御装置を
実現するために次の如き汚染の状況、人間の嗅覚
特性に着目する。 (1) 車室内外の排ガス濃度、タバコの煙の量など
は比較的急激に変化する。 (2) ゆつくりとした速度で変化する空気汚染に対
しては人間の嗅覚は感知することができない。
また嗅覚が徐々に順応してしまうため不快であ
ると感じなくなる。すなわち、一定の温湿度条
件において人間の嗅覚が臭いに慣れ得る範囲が
存する。 (3) 上記の慣れ得る範囲に対して、上限よりも上
側の、いつでも不快であると感じる範囲、及び
下限よりも下側の臭いを感じない範囲が存す
る。 而して、上記性質(1)、(2)を考慮して、人間の嗅
覚が感知できない程度のゆつくりとしたセンサ出
力変化は「汚染された」と判断せず、人間の嗅覚
が感知する急激なセンサ出力変化に対してのみ
「汚染された」と判断するという原理を採用し、
汚染検知を行うものである。また上記性質(2)、(3)
を考慮して、上記検知方法を、上限と下限を有す
る一定の慣れ得る範囲のみで行うようにした。 次に具体的実施例に基づいて説明する。第１図
は空調制御装置のブロツク構成図を示す。１は制
御回路を成すコンピユータである。コンピユータ
１の入力側には、主として排気ガス感知用の外気
用ガスセンサ２及び主としてタバコの煙り感知用
の内気用ガスセンサ３が設けられ、ガスセンサ
２，３の感知出力はＡ／Ｄ変換器４を介してコン
ピユータ１に入力される。コンピユータ１の出力
側には、被制御対象として、自動車内に配設され
た空気流路を成すダクト５内のブロア６と、該ダ
クト５の上流側に２股状に形成された外気取入れ
用ダクト７と内気取入れ用ダクト８との合流部に
設けられた切換ダンパ９とが存し、ブロア６のモ
ータ６ａとダンパ９のアクチユエータ１０に、
夫々ダンパ駆動回路１１、ブロア駆動回路１２を
介してコンピユータ１から駆動制御信号が出力さ
れるように構成されている。 なお、タバコの煙を感知するガスセンサとして
は、煙の吸脱着により抵抗値が変化するSnO₂を
主成分とする金属酸化物半導体素子に電極を接続
し、その出力電圧を測定することでタバコの煙濃
度を検出するようにした半導体ガスセンサや発光
素子から出た光を受ける受光素子の受光量が煙の
濃度によつて変化することを利用した光電式ガス
センサなどが考えられる。 上記構成によれば、ガスセンサ２，３による汚
染情報に基づいてコンピユータ１にて所要の信号
処理を行い、その出力制御信号によりダンパ９、
ブロア６を適宜に動作せしめ、車室内外の汚染状
態に応じて、外気導入、換気、内気循環の如き空
調制御を自動的に行う。上記信号処理において、
ガスセンサ２，３の感知出力に基づいて車室内外
の空気が汚染されているか否かの判断を行つてお
り、これにより本発明に係る空気汚染検知方法を
実行している。 次に上記ガスセンサ２，３の出力特性及び空気
汚染検知方法について説明する。以下一例として
内気用のタバコの煙濃度を感知するガスセンサ３
について述べる。 第２図は時間的経過に伴うガスセンサ３の出力
変化の一例を示したものである。ガスセンサ３の
出力は、車室内のタバコの煙濃度の程度に応じ電
圧等のアナログ信号を出し、この場合汚染の度合
が徐々に高くなるに伴い、センサ出力３は該度合
に比例して徐々に上昇する。他方、斯くの如きセ
ンサ出力ａに対して、センサ出力よりも一定の値
分大きく且つセンサ出力が変化するときこれに追
従して人間の嗅覚が感知できない程度の変化率で
変化するタバコの煙濃度検出用のしきい値レベル
ｂが設定される。このしきい値レベルｂはコンピ
ユータ１内にて作り出されるものであり、且つ特
性上予め定められた上限値a₁、下限値a₂との間に
おいてのみ上記の如く変化するようにしている。
そして、センサ出力ａが上記下限値a₂以下である
場合及び上記上限値以上である場合には、しきい
値レベルｂは下限値a₂又は上限値a₁をとるよう
に、一定の値に設定される。 ここで、第３図に基づき上限値a₁、下限値a₂を
設定した意味及び設定の仕方を説明する。第３図
において、横軸は温湿度、縦軸はセンサ出力電圧
であり、またa₃は、これ以上高いタバコの煙濃度
ではいつでも不快を感じる限界線を示し、通常は
環境基準値が採用され、一方a₄は、これ以下の低
い汚染濃度では臭いを感じない限界線を示すもの
である。斯くの如き限界線a₃とa₄で定まる範囲ｃ
は、人間の嗅覚が空気汚染に順応し、慣れること
のできる範囲である。 なお、第３図の横軸を温湿度としたのは、セン
サ出力ａが温度及び湿度によつて変動するので、
横軸に温度をとつてかつ湿度を０〜100％の間変
化させた場合にセンサ出力ａは所定範囲内で変動
する。そこで、温度及び湿度の変化を考慮したセ
ンサ出力電圧を表わしたいために便宜上横軸を温
湿度という表現で示した。 上記において、限界線a₃以上にセンサ出力がな
つたときセンサ出力の変化状態に無関係に空気汚
染状態にあると判断することができ、他方、限界
線a₄以下にセンサ出力になつたときにはセンサ出
力の変化状態に無関係に空気はきれいであると判
断することができる。また慣れ得る範囲ｃにおい
ては、センサ出力の変化状態に応じて空気汚染状
態を判断する必要が生じて来る。 上記のことから、前記しきい値レベルｂの追従
変化範囲ｄの上限値a₁には、環境基準値空気汚染
濃度に対応する常用温度範囲ｅにおけるセンサ出
力電圧a₃をとり、一方下限値a₂には、ここまで変
化しないと人間の嗅覚が感知し得ないタバコの煙
濃度に対応する常用温度範囲ｅにおけるセンサ出
力電圧a₄をとる。そして中間の慣れ得る範囲ｃを
しきい値レベルｂの追従変化範囲ｄとして設定す
るのである。 ところが、第３図から明らかなように、上記慣
れ得る範囲ｃは温湿度の影響により変動する。そ
こで、この慣れ得る範囲ｃにおいて、常用温度ｅ
中最もセンサ出力電圧の低いレベルに前記追従変
化範囲ｄを設定することとする。斯くすることに
より、少なくとも空気汚染濃度が環境基準値を超
えたら必ず汚染であると判定すべきであるという
目的は実現できる。 なお、第４図に示される如くセンサの出力電圧
の特性１３が、温湿度の影響を受けて急勾配を有
する場合があるが、このような場合には温度補償
サーミスタによつて勾配を相殺して第３図に示さ
れる特性に近似させるように補正する必要があ
る。 斯くて下限値a₂と上限値a₁によつて設定され
た、慣れ得る範囲であるしきい値レベルｂの追従
変化範囲ｄにおけるセンサ出力ａの変化に関して
は、変化がゆつくりしているときは、しきい値レ
ベルｂの変化もセンサ出力ａよりも一定値分大き
な値でセンサ出力の変化に追従して変化し、この
場合にはセンサ出力がしきい値レベルを超えるこ
とはないから、車室内空気はきれいであると判断
される。一方センサ出力ａが急激に変化し、この
変化にしきい値レベルｂの変化が追従できない場
合には、センサ出力がしきい値レベルを超えるた
め車室内空気は汚染されたと判断されるのであ
る。このような判断方法は人間の嗅覚特性に類似
したものとなつている。そして上限値a₁以上にセ
ンサ出力ａが変化したときにはしきい値レベルｂ
は一定の上限値a₁となるため、常に汚染されると
判断され、また下限値a₂以下にセンサ出力ａが変
化したときにはしきい値レベルｂは一定の下限値
a₂となるため、常にきれいであると判断されるの
である。 前記追従変化範囲ｄは例えば115のステツプに
分け、そして範囲ｄにおいてセンサ出力ａがゆつ
くりと変化する場合には、しきい値レベルｂは例
えば25ステツプという一定の検出マージンｆを確
保してセンサ出力ａに追従して変化すようにして
いる。従つてコンピユータ１の内部ではガスセン
サ３のセンサ出力ａの変化をチエツクしながらし
きい値レベルｂを変更する演算処理が行われる。 上記では車室内空気のタバコの煙濃度の程度を
感知するガスセンサ３について述べてきたが、車
外空気の汚染程度を感知するガスセンサ２に係る
空気汚染検知方法についても同様である。 上記の如くして車室内外の空気の清・汚の判断
が行われ、且つ車室内外の清・汚の判断に基づい
て空調装置における外気導入、換気、又は内気循
環のうちいずれかが選択されることになる。 第５図はコンピユータ１内で実行される前述し
た空調制御に係るフローチヤート図である。本発
明に係る空調制御装置では、処理14において車両
における内気、外気の汚染状態を前記した検知方
法にて判定し、処理15にて制御モードを記憶した
現出力メモリの内容をアウトプツトして現出力メ
モリの内容に対応した所要の制御を実行するメイ
ンルーチンＡと、しきい値レベルを変更するため
のサブルーチンＢと、内外気の汚染状態の変化の
仕方に応じて定められた遅延時間を設定するため
のサブルーチンＤとから成る制御プログラムを有
する。上記メインルーチンＡは例えば0.2秒ごと
に反復して実行され、判断16に基づき例えば15秒
ごとにサブルーチンＢが作動してしきい値レベル
のチエツクが行われる。また遅延時間を設定する
ためのサブルーチンＤは、内外気汚染状態の判定
に係る処理14の結果、汚染状態の判定が、前状態
と新状態で相違するときにのみ実行するように構
成される（判断17）。 前記メインルーチンＡにおいては、先ず初期設
定18においてセンサの出力が安定した後に初期の
しきい値レベルが設定されると共に、しきい値レ
ベル変更タイマがセツトされる。しきい値レベル
変更タイマは例えば15秒にセツトされ、これによ
り前述した如くセンサ出力信号の変化に対応して
サブルーチンＢでしきい値レベルを15秒ごとにチ
エツクし変更する。次に処理19では、各センサ
２，３の出力が読み込まれ、処理20でセンサ出力
に係るデータが積分される。その後、サブルーチ
ンＢに移行しない場合には直ぐに内気、外気につ
いての汚染度が、別々に、前記した空気汚染検知
方法に基づいて判定され、これによつて制御モー
ドが選択される（処理14）。内気、外気の汚染状
態の組合せと、制御モードとは次の表の如く対応
されている。

【表】 以上の如くして定まる制御モードは次出力メモ
リに記憶される。そして現出力メモリの内容の制
御モードと、次出力メモリの内容の制御モードと
が等しい場合には、処理15において現出力メモリ
の内容がアウトプツトされ、ダンパ９、ブロア６
の制御が行われることになる。 しきい値レベルｂを変更するためのサブルーチ
ンＢは、データ積分（処理20）が15秒間行われた
後に実行される（判断16）。先ず、15秒間のセン
サ出力信号の平均値が次式により求められる。 平均値＝センサ出力の加算値／加算回数 そして上記平均値とそのときのしきい値レベル
との差をとり、その差が、前記検出マージンｆよ
りも小さいときにはしきい値レベルを例えば１ス
テツプ上げ（処理21）、検出マージンｆと等しい
ときには現状レベルを維持し（処理22）、検出マ
ージンｆよりも大きいときにはしきい値レベルを
例えば１ステツプ下げる如く（処理23）、しきい
値レベルｂを変更するのである。しきい値レベル
を変更する量は上記の如く１ステツプに限られ
ず、任意に設定することができる。しかし、この
変化率は人間の嗅覚が感知できない程度のもので
一定になるように定められるものとする。その
後、変更されたしきい値レベルｂが範囲ｄ内にあ
るか否かを判定し（判断24）、範囲ｄ内にあると
きには直接に処理25に移つてしきい値レベル変更
タイマがリセツトし、範囲ｄ外となつたときには
前記上限値a₁又は下限値a₂をしきい値レベルとし
て設定し（処理26）、その後しきい値レベル変更
タイマをリセツトする。このようにして15秒ごと
にしきい値レベルｂのチエツクが行われ、斯かる
サブルーチンＢの実行によつて前記の如く範囲ｄ
内においてはしきい値レベルｂがセンサ出力信号
ａの変化に一定変化率で追従変化し、範囲ａ外に
おいては上限値a₁又は下限値a₂に設定される。 従つて、第２図において、センサ出力ａの変化
がゆつくりしたものである場合には、しきい値レ
ベルｂは検出マージンｆを保つて追従することが
可能であるが（区域Ｆ，Ｈ）、センサ出力ａが急
激に変化する場合には直ぐに追従することができ
ない（区域Ｇ）。この結果区域Ｆ，Ｈでは空気は
きれいであると判定され、区域Ｇではセンサ出力
ａがしきい値レベルｂを超えることになつて、よ
ごれているとの判定が行われるのである。また区
域Ｉでは常によごれていると判定され、区域Ｅで
は原則的にきれいであると判定されるが、図示の
如くセンサ出力ａが範囲ｄの中に入る如く上昇す
る場合にはよごれているとの判定が行われること
になる。 次に遅延時間を設定するためのサブルーチンＤ
については、処理14によつて判定された内気、外
気に係る汚染状態の判定が、その前の判定におけ
る汚染状態と相違する場合には、新しい汚染状態
に対応した制御モードをとる必要が生じるが、新
たな制御モードを実行する前に、一定の遅延時間
を設定するようにしたものである。具体例（その
一部）を挙げると下記の表の如くなる。

【表】 従つて上記の表によれば、内気・外気の汚染状
態の判定が異なる場合には、新たな判定に対して
制御モードが決定されるが、前状態から新状態に
変わる変化の仕方に対応して遅延時間Ｎが遅延タ
イマＴにセツトされるのである。斯かるプログム
がサブルーチンＤにおいて実行される。遅延タイ
マＴに遅延時間Ｎがセツトされた後は、メインル
ーチンが反復され、その間に遅延タイマＴが０に
なつたのを条件にして次出力メモリの内容が現出
力メモリの内容に移され、その後処理15によつて
新たな制御モードが実行されることになる（判断
27、28、処理29、30）。ただし、上記メインルー
チンの実行中に再び新しい汚染状態と判定された
場合には、判断17を介してサブルーチンＤが実行
され、新たな汚染状態に対応する制御モードが定
められ、汚染状態の変化の仕方に対応する遅延時
間Ｎが再びタイマメモリにセツトされることにな
る。 上記の如き遅延時間を設定した理由は、処理14
による判定が確実なものであることを確認するた
めの時間を設けるようにしたためである。 前記実施例で明らかな如く、本発明では車室内
外の空気の汚染状態を検知し、その汚染状態に対
応させて自動的に空調装置を制御することにおい
て、前記(1)、(2)、(3)の原理を採用し、人間と同じ
フイーリングで汚染を検知できるようにした。 以上の説明で明らかなように本発明によれば、
汚染検出しきい値レベルが、急激なセンサ出力値
変動の影響を受けることが少なく、人間の嗅覚フ
イーリングに近い空気汚染判断を得ることがで
き、車両の居住性、環境を向上することが可能と
なつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は空調制御装置のブロツク構成図、第２
図はガスセンサの出力変化、しきい値レベルの変
化の特性を示すグラフ図、第３図はセンサ出力の
温湿度に依存する特性グラフの図、第４図は他の
センサの第３図と同様な図、第５図は汚染検知、
空調制御に係るフローチヤート図である。 図面中、１はコンピユータ、２は外気ガスセン
サ、３は内気ガスセンサ、６はブロア、９はダン
パ、Ａはメインルーチン、Ｂはしきい値レベル変
更用サブルーチン、Ｄは遅延時間設定用サブルー
チン、ａはセンサ出力信号、ｂは汚染検出しきい
値レベル、a₁は上限値、a₂は下限値である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車両用自動空調制御装置において、空気汚染
   センサの出力信号に基づき該センサ出力信号より
   も一定の値分大きくなるように汚染検出しきい値
   レベルを設定すると共に、該汚染検出しきい値レ
   ベルはセンサ出力信号の変化に関し少なくとも上
   限を有し、かつ常用温度中の最も上記センサ出力
   信号の低いレベルを下限とする変化範囲に設定
   し、上記汚染検出しきい値レベルを上記変化範囲
   内にて人間の嗅覚が感知できない程度の任意に定
   める変化率で上記センサ出力信号に追従して変化
   させるようにし、上記センサ出力信号が上記汚染
   検出しきい値レベルを超えたときにのみ汚染状態
   にあると判断するようにしたことを特徴とする車
   両用自動空調制御装置の空気汚染検知方法。