JPS635287B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用空気調和装置、特にその温度
制御系のアクチユエータを高精度かつ良好に制御
する自動車用空気調和装置に関するものである。

［従来技術］ 一般に自動車用空気調和装置において、例えば
エアミツクスダンパを駆動制御するに当つて、各
種温度センサ類や目標温度設定器など入力手段群
からの各種信号にもとづいて必要吹き出し温度を
算出し、この必要吹き出し温度からエアミツクス
ダンパの目標位置（目標ストローク量）を決定す
るようにする。そしてエアミツクスダンパの実位
置と上記目標位置との偏差と、エアミツクスダン
パの駆動状態とを対応づけて、予め設定しておか
れた制御パターンにしたがつてエアミツクスダン
パのホツトバルブおよびクールバルブを制御し、
エアミツクスダンパの実位置を目標位置に一致さ
せるようにする。

従来この種のエアミツクスタイプの自動車用空
気調和装置における制御パターンは、最大ストロ
ーク長が数十mm程度であるアクチユエータを制御
する場合、第１図に図示する如きものとされる。
即ち、第１図に図示する制御パターンは、エアミ
ツクスダンパの目標位置SW（100％がMAX
HOT、０％がMAX COOLにそれぞれ対応す
る。）と、実位置SP（100％がMAX HOT、０％
がMAX COOLにそれぞれ対応する。）との偏差
（SW−SP）に応じてホツトバルブ（HV）およ
びクールバルブ（CV）のそれぞれの開閉状態を
決定する。この場合、ホツトバルブ（HV）につ
いては、図に実線で示す如く、オフ（閉）状態か
らオン（開）状態に移行する際には偏差（SW−
SP）の＋６％を基準とし、一方オン（開）状態
からオフ（閉）状態に移行する際には偏差（SW
−SP）の＋３％を基準とし、ヒステリシスをも
たせている。同様に、クールバルブ（CV）につ
いては、図に破線で示す如く、オフ（閉）状態か
らオン（開）状態への移行、およびオン（開）状
態からオフ（閉）状態への移行は、それぞれ偏差
（SW−SP）の−６％および−３％が基準とされ
る。

ところで自動車用空気調和装置には、上述のエ
アミツクスタイプの他にリヒートタイプのものも
あり、このリヒートタイプは周知の如くヒータコ
アへ供給する流体温度をウオータバルブの制御量
に応じて制御し、所望の吹き出し温度を得る構成
をとる。

［発明が解決しようとする問題点］ この種のリヒートタイプの自動車用空気調和装
置において、ウオータバルブはその最大ストロー
ク長が一般に10mmに達しない程度の比較的短かい
ものが用いられており、このようなウオータバル
ブを第１図に図示した如き制御パターンにしたが
つて制御すると、応答の遅れやバルブの慣性等に
より目標位置に対してオーバーシユートを起こす
ことがあるという問題があつた。従つて、ウオー
タバルブを制御する制御パターンの不感帯、即ち
アクチユエータの目標位置と実位置との偏差が小
さくアクチユエータの制御が通常行なわれない所
定の範囲が狭いと、場合によつてはハンチングを
おこすことがあり、温度調節を良好に行なうこと
が難かしかつた。

一方、ハンチングを生じにくくする為に不感帯
を広くすれば、制御の緻密さは失われ、車室内の
温度が設定温度から大きくズレたままとなつてし
まうことがあるなど、温度調節が十分に行なえ
ず、現実的な解決とはならない。

これらの問題は、リヒートタイプの自動車用空
気調和装置に限つたことではなく、エアミツクス
タイプの自動車用空気調和等、アクチユエータを
用いて吹出空気の温度を可変するものであれば同
様に問題となる場合であつた。

そこで本発明は、これらの問題を解決すること
を目的としてなされ、即ち、上述した如きオーバ
シユートの発生を充分に防止できるよう不感帯を
充分広くとると共に、不感帯を広くとつたことに
ともなう制御制度の低下にも配慮して制御精度を
充分高いレベルに維持できる自動車用空気調和装
置を提供することを目的とする。

発明の構成 ［問題を解決するための手段］ 係る目的を達成すべく、本発明は上記の問題を
解決するための手段として、次の構成をとつた。
即ち、第６図に示す如く、 車室内Ｍ１への吹出空気の温度を可変するアク
チユエータＭ２の実位置を検出するポジシヨンセ
ンサＭ３と、該ポジシヨンセンサＭ３を含む入力
手段群Ｍ４からの信号を受け上記アクチユエータ
Ｍ２の目標位置を演算し予め定めた制御パターン
にしたがつてアクチユエータ制御指令信号を出力
する制御回路Ｍ５とを備えた自動車用空気調和装
置において、 前記制御回路Ｍ５が、 前記アクチユエータＭ２の目標位置と実位置と
の偏差を抽出する偏差抽出手段Ｍ６と、 該抽出された偏差が前記制御パターンに設けら
れた不感帯の所定の範囲に属するか否かを判定す
る判定手段Ｍ７と、 該判定手段Ｍ７により、前記偏差が前記範囲に
属するとの判定がなされた時、前記実位置を前記
目標位置に近づけるよう前記アクチユエータＭ２
に修正信号を出力する接近制御手段Ｍ８と、 を含んで構成されたことを特徴とする自動車用空
気調和装置の構成がそれである。

ここでアクチユエータＭ２としては、リヒート
タイプの自動車用空気調和装置であればウオータ
バルブとその駆動装置、例えば正・負の圧力源を
利用したダイアフラムバルブやモーターなどが考
えられ、エアミツクスタイプの自動車用空気調和
装置であればエアミツクスダンパと同じくその駆
動装置が考えられる。

また、ポジシヨンセンサＭ３としては、差動ト
ランスやポテンシヨメータ等を用い、駆動装置と
一体に構成してアクチユエータの実位置を検出す
るものでもよいが、ウオータバルブやエアミツク
スダンパの実際の位置を検出するよう構成するこ
とも好適である。

入力手段群Ｍ４としては、自動車用空気調和装
置の温度設定に関わる種々の量、例えば車室内・
外気温や日射量、あるいはエバポレータ等の温度
やヒータコアの温水の温度等を入力するセンサ群
や、乗員によつて手動で設定された目標温度ある
いはオートエアコンの場合には自動的に定められ
た目標温度等を入力する設定器などがある。

制御回路Ｍ５は偏差抽出手段Ｍ６、判定手段Ｍ
７、接近制御手段Ｍ８を含んで構成されている
が、各手段はデイスクリートな回路により実現し
てもよいし、マイクロコンピユータを用いた電子
回路として一体に構成してもよい。後者の場合、
各手段は予め定められたプログラムを実行するこ
とにより実現される。

尚、ここで偏差抽出手段Ｍ６における偏差の抽
出とは、入力手段群Ｍ４からの信号を受けて求め
られた目標位置とポジシヨンセンサＭ３によつて
検出さたアクチユエータの実位置との偏差を求め
る処理を意味している。

［作用］ 上記の構成を有する本発明の自動車用空気調和
装置は、アクチユエータの目標位置と実位置との
偏差が予め定められた制御パターンの不感帯の所
定の範囲に属すると判断された時、アクチユエー
タに修正信号を出力して、アクチユエータの実位
置を目標位置に近づけるよう働く。

こうした修正信号としてはアクチユエータの駆
動回路に出力する所定時間幅のパルス信号などが
考えられるが、修正信号はアクチユエータ制御指
令信号とは別に出してもよいし、アクチユエータ
制御指令信号を修正して出力してもよい。又、修
正信号の出力には上限、例えば出力回数の限度な
どを設けることも過制御を防止する上で好適であ
る。

［実施例］ 次に本発明の実施例を図面と共に説明する。

第２図は本発明による自動車用空気調和装置の
一実施例構成であつてリヒート方式のものを示し
ている。図において、空気調和装置（エアコン）
１の空気通路２と、外気取入通路３及び内気取入
通路４との連結部に内外気切り換えダンパ５が設
けられており、該内外気切り換えダンパ５により
選択されて取り込まれた空気はブロワ６により、
その流量が選択され、次に、エバポレータ７によ
り冷却され、次にヒータコア８により暖められ、
吹出切り換えダンパ９により選択された吹出口を
介して車室１０内に吹出される。ここで上記エバ
ポレータ７にはエンジン１１の駆動力がクラツチ
１２を介して供給・遮断されるコンプレツサ１３
であつて冷凍サイクル１４の一環をなすものによ
り冷媒が供給され、又、上記ヒータコア８にはエ
ンジン１１の冷却水がウオータバルブ１５を介し
て供給されるようにされ、それぞれ空気を冷却及
び加熱する。

ウオータバルブ１５は第３図に図示する如き構
成をとり、ダイアフラム１６の負圧変化に伴い一
体となつて図面上下方向に移動する往路側バルブ
１７及び復路側バルブ１８の各位置に応じて、エ
ンジン１１側からヒータコア８側に供給される温
水の流量と、ヒータコア８内を流れる間に冷却さ
れ再びヒータコア８側に供給される冷水の流量と
の混合比が決定され、ヒータコア８に供給される
エンジン冷却水の全体としての温度を決定する。
ダイアフラム１６の空気取り入れ通路には、図示
しないエンジン吸気管側との連通路を開閉制御す
るホツトバルブ１９と、大気との連通路を開閉制
御するクールバルブ２０とが配設されている。
又、往路側バルブ１７からヒータコア８に通ずる
通路にモータポンプ２１が設けられている。

エアコン１には運転状態及び雰囲気状態を検出
するための各種センサ類、及び運転条件を指示す
るための条件指示手段が設けられており、これら
の入力手段群は後述する如き制御回路３１による
温度制御のためのデータを提供する。即ち、外気
温センサ２２による外気温情報、内気温センサ２
７による内気温情報、日射センサ２８による目射
情報及び温度設定器３０からの目標温度情報は、
後述する如き必要吹出温度を計算するためのデー
タとして用いられ、又、ダクトセンサ２３による
エバ後温度情報及び水温センサ２６によるエンジ
ン冷却水温情報は算出された必要吹出温度データ
と共にアクチユエータの目標ストローク量（目標
位置）を計算するために使用され、又、ポジシヨ
ンセンサ２４によるアクチユエータの実位置情報
は算出された目標位置データと共にアクチユエー
タに対する制御量を計算するために用いられる。
更にエンジンの作動状態を検出する状態検出手段
の一例である負圧センサ２５はその検出情報即ち
圧力情報が後述する如きアクチユエータ作動状態
を判断するために使用される。

又条件指示手段の１つであるスイツチパネル２
９は各種の運転モード、例えば、自動運転モー
ド、手動運転モードなどを指示するために使用さ
れる。

更にエアコン１には図示しない異常表示器が設
けられており、該異常表示器は制御回路３１によ
りアクチユエータに異常がある旨判断されると当
該旨を表示する。

制御回路３１は周知のマイクロプロセツサ
CPUやROM、RAM等を含んで構成されており、
イグニツシヨンスイツチ３２がオン操作され、電
源回路３３により定電圧が印加されると、上記ス
イツチパネル２９、温度設定器３０により設定さ
れた条件のもとで上記センサ類からの検出信号に
基づいて所定の演算処理を行い、各種の駆動手段
を制御する。制御の手順については後に、フロー
チヤートに依拠して説明する。制御回路３１によ
つて制御される駆動手段には、内外気切り換えダ
ンパ５を駆動する内外気切り換えダンパ駆動手段
３４、ブロワ６を駆動するブロワ駆動手段３５、
ホツトバルブ１９及びクールバルブ２０を駆動す
るウオータバルブ駆動手段３６、吹出切り換えダ
ンパ９を駆動する吹出切り換えダンパ駆動手段３
７、及び上述した如きエンジン１１からコンプレ
ツサ１３への駆動力伝達を断・続するクラツチ１
２がある。

次に制御回路３１による処理動作の主要部分を
第４図のフローチヤートを参照しつつ説明する。

イグニツシヨンスイツチ３２をオンすると、制
御回路３１は処理を開始する。そして処理が進行
しステツプ101に到達すると、ステツプ101を実行
し上記各種センサ類即ち入力手段群からの入力信
号を順次取り込む。

次にステツプ102を実行し、上記ステツプ101に
て取り込まれた各種データを基に必要吹出し温度
Taoを算出する。この温度Tao算出に当つては、
次の式即ち Tao＝Ks・Ts−Kr・Tr−Kam・Tam−Ksun・
Tsun−Ｃ （但し、Ks、Kr、Kam、Ksun、Ｃはそれぞれ
定数、Tsは設定温度即ち目標温度、Trは車室内
温度、Tamは車室外温度、Tsunは日射の強さを
表わす。） を用いる。又、ステツプ102において、上記の如
く算出した必要吹出温度Tao、ダクトセンサ２３
によるエバ後温度情報及び水温センサ２６による
エンジン冷却水温情報に基づいてウオータバルブ
１５のストローク量SW（目標位置）を算出する。

次にステツプ103を実行し、上記ステツプ102に
て算出された目標ストローク量SWと、上記入力
ステツプ101にて取り込まれたポジシヨンセンサ
２４からの信号によるウオータバルブ１５の実ス
トローク量SP（実位置）との偏差即ち（SW−
SP）を算出する。ここで目標ストローク量SW及
び実ストローク量SPは共に０％がMAX COOL、
100％がMAX HOTに対応している。

次にステツプ104を実行し、図示する如き予め
定めた制御パターン、即ち上記偏差（SW−SP）
に対するホツトバルブ（HV）１９及びクールバ
ルブ（CV）２０の制御特性に基づいてホツトバ
ルブ（HV）１９、クールバルブ（CV）２０の
各駆動状態を決定する。該ステツプ104に図示す
る制御パターンにおいて、偏差（SW−SP）が−
９％から９％に至る比較的広い領域が不感帯に対
応している。また−９％から−３％に至る図示斜
線領域および３％から９％に至る図示斜線領域は
ともに不感帯を上記の如く拡大したことに伴い設
けた領域であり、偏差（SW−SP）が当該領域に
属するとき後述する如く目標位置即ち偏差（SW
−SP）が零となる方向にバルブを制御するため
に設けられている。

次にステツプ105を実行し、上記ステツプ104に
より定められたホツトバルブ（HV）１９又はク
ールバルブ（CV）２０の駆動状態がオン領域に
属するか否かを判断する。

ホツトバルブ（HV）１９又はクールバルブ
（CV）２０がオン領域に属している場合、次にス
テツプ106を実行し、バルブ１９又は２０をオン
すべくオン指令信号をウオータバルブ駆動手段３
６に出力する。そして図示しない後続のプログラ
ムに処理が移行する。

一方ホツトバルブ（HV）１９又はクールバル
ブ（CV）２０がオン領域に属していない場合、
次にステツプ107を実行し、ホツトバルブ（HV）
１９又はクールバルブ（CV）２０をオフすべく
オフ指令信号をウオータバルブ駆動手段３６に出
力する。以上ステツプ106、107によりアクチユエ
ータ制御指令信号が出力されることになる。

次にステツプ108を実行し、偏差（SW−SP）
が上記制御パターンの図示斜線領域に属するか否
かを判断する。

偏差（SW−SP）が斜線領域に属する場合、次
にステツプ109を実行してON／OFFカウンタの
内容が例えば「３」であるか否かを判断する。こ
のON／OFFカウンタは次ステツプ110の実行回
数を計数するためのカウンタであり、左右の斜線
領域間でのハンチング防止のために設定された該
実行回数の最大値を制限するものである。

次にステツプ110を実行し、修正信号として、
ホツトバルブ（HV）１９又はクールバルブ
（CV）２０を所定の短時間例えば11ｍsec間オン
するよう信号を出力する。

次にステツプ111を実行し、ON／OFFカウン
タを１だけインクリメントする。

次にステツプ112を実行し、ポジシヨンセンサ
２４から実位置信号SPを入力する。そして再び
ステツプ103に戻り偏差（SW−SP）を算出する。

一方上記ステツプ108実行により偏差（SW−
SP）が制御パターンの斜線領域に属していない
旨、即ち−３％から３％に至る領域に属している
旨判断されると、次にステツプ113を実行し、温
度設定器３０からの目標温度変更指示などにもと
づき目標位置SWが変化したか否かを判断する。

目標位置が変化しない場合、図示しない後続の
プログラムに処理が移行する。

一方目標位置が変化した場合、ステツプ114を
実行し、ON／OFFカウンタを次回の制御に備え
て初期化すべくクリアする。そして図示しない後
続のプログラムに処理が移行する。

以上第４図のフローチヤートについて説明した
が、第５図Ａ，Ｂを参照しつつ処理動作を具体的
に説明する。

第５図Ａはウオータバルブ１５のストローク量
（目標位置SWおよび実位置SP）の時間変化を表
わしており、第５図Ｂはそのストローク量変化に
対応する偏差（SW−SP）の制御パターン上の位
置を表わしている。

第５図Ａに図示する如く、実位置SPが目標位
置SWに60％で略一致している状態（図示ａ）に
おいては、偏差（SW−SP）は第５図Ｂに図示す
る如く−３％から３％に至る領域内の例えばａ点
に位置する。

そして時点T₁で目標温度設定変更などがなさ
れ上述したステツプ102により目標位置SWが50
％に変更されると、偏差（SW−SP）が約−10％
となつて制御パターン上の点ｂに位置するためク
ールバルブ（CV）２０がオン状態に反転される。
このためウオータバルブ１５の実位置SPが60％
から減少してゆきヒータコア８の流体温度が下降
してゆく。

そして実位置SPが56％に減少すると、該時点
T₂で偏差（SW−SP）が−６％（第５図Ｂ図示
点ｃ）となるため、ステツプ107においてクール
バルブ（CV）２０をオンからオフへスイツチン
グするための出力処理が行なわれる。

しかしウオータバルブ１５はクールバルブ
（CV）２０がオフされても直ちに停止するわけで
はなく、オーバシユートにより例えば第５図Ａ図
示点ｄの位置、即ち第５照Ｂの図示点ｄの位置ま
で到達して停止する。

点ｄは上述した斜線領域に属する。従つてステ
ツプ109、110、111、112が順次実行され、ホツト
バルブ（HV）１９が短時間（ここでは11ｍsec）
オンされる。このためウオータバルブ１５の実位
置SPが上昇し例えば第５図Ａ図示点ｅに達する
と共に偏差（SW−SP）が第５図Ｂ図示点ｅに達
する。

点ｅは上記斜線領域に属する。従つてステツプ
109、110、111、112が順次実行され、ホツトバル
ブ（HV）１９が再び短時間オンされる。このた
めウオータバルブ１５の実位置SPが更に上昇し
例えば第５図Ａ図示点ｆに達すると共に偏差
（SW−SP）が第５図Ｂ図示点ｆに達する。

点ｆは不感帯における斜線領域以外の領域であ
る。従つてステツプ108の判定結果が「NO」と
なるためステツプ110が実行されずクールバルブ
（CV）２０、ホツトバルブ（HV）１９がともに
オンされない。このため以後目標位置SWが変化
しない限り、実位置SPは点ｆに維持される。

このように目標位置SWが変更され実位置SPが
制御パターンの斜線領域に属するようになると、
偏差（SW−SP）をなくす方向に数回の処理が行
なわれ、実位置SPが目標位置SWに近づく。

以上のように構成された本実施例においては、
ヒータコア８に供給される温水の温度、即ちウオ
ータバルブ１５の実位置をポジシヨンセンサ２４
によつて検出し、外気温センサ２２、内気温セン
サ２７等からの情報に基づいて求められた目標温
度、即ちウオータバルブ１５の目標位置からの偏
差を求め、この偏差が３％から９％の間または−
３％から−９％の間に属していると判断される時
には、最大３回まで修正信号（パルス幅11ｍsec）
を出力して、前者にあつてはホツトバルブ
（HV）１９を、後者にあつてはクールバルブ
（CV）２０を各々短時間（ここでは11ｍsec）オ
ンとし、ウオータバルブ１５の実位置を目標位置
に近づけるよう、即ち車室内への吹出空気の温度
を設定温度に近づけるよう働く。

従つて、本実施例の自動車用空気調和装置によ
れば、不感帯を広く（−６％から＋６％まで）と
つてハンチング等が生じにくくしながら、修正信
号によつてウオータバルブ１５の制御の緻密さを
充分に確保することができている。この結果、良
好な空気調和を行なうことができる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の自動車用空気調
和装置によれば、リヒートタイプあるいは高精度
エアミツクスタイプの自動車用空気調和装置にお
いて、ハンチング等を生じることなく、しかも設
定温度と偏差を充分に小さくして、高精度かつ良
好な運転を行なうことができるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動車用空気調和装置を説明す
るための制御パターン図、第２図は本発明による
自動車用空気調和装置の一実施例構成、第３図は
そのウオータバルブの概略構成図、第４図は本発
明による処理の主要部分を説明するためのフロー
チヤート、第５図Ａ，Ｂは更に具体的に説明する
ための説明図、第６図は本発明の基本的構成図、
をそれぞれ示す。 １……空気調和装置、５……内外気切換ダン
パ、６……ブロワ、７……エバポレータ、８……
ヒータコア、９……吹出切換ダンパ、１５……ウ
オータバルブ、２２……外気温センサ、２３……
ダクトセンサ、２４……ポジシヨンセンサ、２５
……負圧センサ、２６……水温センサ、２７……
内気温センサ、２８……日射センサ、２９……ス
イツチパネル、３０……温度設定器、３１……制
御回路、３２……イグニツシヨンスイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車室内への吹出空気の温度を可変するアクチ
   ユエータの実位置を検出するポジシヨンセンサ
   と、該ポジシヨンセンサを含む入力手段群からの
   信号を受け上記アクチユエータの目標位置を演算
   し予め定めた制御パターンにしたがつてアクチユ
   エータ制御指令信号を出力する制御回路とを備え
   た自動車用空気調和装置において、 前記制御回路が、 前記アクチユエータの目標位置と実位置との偏
   差を抽出する偏差抽出手段と、 該抽出された偏差が前記制御パターンに設けら
   れた不感帯の所定の範囲に属するか否かを判定す
   る判定手段と、 該判定手段により、前記偏差が前記範囲に属す
   るとの判定がなされた時、前記実位置を前記目標
   位置に近づけるよう前記アクチユエータに修正信
   号を出力する接近制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする自動車用
   空気調和装置。 ２ 接近制御手段が、アクチユエータ制御指令信
   号を修正することにより修正信号を出力するよう
   構成された特許請求の範囲第１項記載の自動車用
   空気調和装置。 ３ 接近制御手段が、アクチユエータを駆動する
   修正信号を所定時間だけ出力するよう構成された
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の自動車
   用空気調和装置。 ４ 出力される修正信号に上限が設けられた特許
   請求の範囲第３項記載の自動車用空気調和装置。