CN102874068B - 车辆空调设备 - Google Patents

Abstract

一种车辆空调设备（10），其安装于设有无空转系统的车辆，该车辆空调设备包括：用于向车室（R）送出控制车室温度用的空调空气的鼓风扇（12）；用于通过与发动机的冷却水进行热交换来加热空调空气的加热器芯（14）；用于通过调节待与加热器芯进行热交换的空调风量来实施车室内温度调节控制的自动空气控制器（18），其中，在无空转过程中进行加热时，自动空气控制器控制鼓风扇的驱动，以变化到适应于由外部空气温度传感器（22a）检测到的外部空气温度的风量。

Description

车辆空调设备

技术领域

本发明涉及车辆空调设备，特别地涉及实施无空转时的空调控制。

背景技术

众所周知，从节能以及减少环境污染的角度，通过发动机（内燃机）驱动运行的各种车辆设有当车辆停止行驶时用于在预定定时停止发动机运转的无空转系统。

在车辆中，为了为车室提供舒适环境，在加热时，将由和发动机的冷却水进行热交换所产生的热空气吸入车室内的情形很广泛。然而，在无空转时，因为用于使热交换器中的冷却水循环的泵停止运转，所以无法补充用于加热热空气的热储量。因此，陷入热交换器的温度随着从无空转开始的时间进程而下降的情形，结果不能向车室内吹入足够的经过加热的热空气。

在这种车辆中，在外部空气温度低于给定温度时，由于在无空转的状态下发动机停止、热空气的温度下降、加热减弱，目前建议禁止实施无空转（参见专利文件1）。此外，因为处于无空转状态使得充分加热冷的外部空气变得困难，建议从获取外部空气以加热车室的外部空气获取切换到使车室内的空气循环的内部空气循环（参见专利文件2）。此外，当没有停止实施无空转时，建议切换到几乎没有风量供应的内部空气循环，因为当停止通风时冷的外部空气会侵入（参见专利文件3）。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：日本特开昭58-140442A

专利文件2：日本特开昭59-57010A

专利文件3：日本特开2001-341515A

发明内容

发明要解决的问题

车辆加热期间，仅在响应于车室中的温度的热空气是最适宜的风量的时候，乘客在热空气接触到皮肤时才感觉舒适。在上述加热中，当温度低于车室内温度的热空气猛烈地吹向乘客皮肤时，即使上述热空气比外部空气要热，乘客仍感觉冷。另外，存在因为几乎没有风量而舒适感有时被削弱并且乘客由此感觉缺少一些东西的情形。

简而言之，在无空转的加热中，当未如专利文件1所公开的禁止无空转时，存在如专利文件2和3公开的不管热空气的较低温度而持续地以稳定的风量通风的情形，这导致不适宜于车室的室内温度的热空气吹向乘客，结果使乘客有时会感觉不适。

本发明的目的是提供在无空转时实现令人舒适的加热的车辆空调设备。

用于解决问题的方案

根据解决以上提及问题的车辆空调的第一方面，本发明提供一种车辆空调设备，其安装于具有如下功能的车辆，该功能用于在符合自动停止条件时自动地停止发动机以及在符合车辆重启条件时重启发动机，所述车辆空调设备包括：鼓风扇，其用于将温度控制用空调空气送至车室；热交换器，其用于通过与发动机的冷却水进行热交换来加热所述空调空气；温度控制单元，其用于通过调节所述热交换器和所述空调空气之间的空调空气的热交换率来实施所述车室内的温度调节控制；温度检测单元，其用于在通过所述热交换器加热所述空调空气之前检测所述空调空气的温度；以及风量控制单元，在发动机自动停止过程中进行加热时，所述风量控制单元用于控制所述鼓风扇的驱动以便变化到适应于由所述温度检测单元检测到的所述空调空气的温度的风量。

根据解决以上提及问题的车辆空调设备的第二方面，除了上述第一方面的具体事项以外，本发明提供外部空气流路，所述外部空气流路获取所述车室外的外部空气作为空调空气，并且所述温度检测单元检测将通过所述外部空气流路获取的作为空调空气的所述外部空气的温度。

根据解决以上提及问题的车辆空调设备的第三方面，除了上述第一方面的具体事项以外，本发明提供内部空气流路，所述内部空气流路获取所述车室内的内部空气作为空调空气，并且所述温度检测单元检测将通过所述内部空气流路获取的作为空调空气的所述内部空气的温度。

根据解决以上提及问题的车辆空调设备的第四方面，除了上述第二方面的具体事项以外，本发明提供：内部空气流路，所述内部空气流路用于获取车辆内的内部空气作为空调空气；以及流路切换单元，所述流路切换单元用于切换以选择所述外部空气流路或所述内部空气流路，并且所述温度检测单元检测将通过所选择的所述外部空气流路或所述内部空气流路获取的空调空气的温度。

发明的效果

根据本发明的一个方面，在实施无空转的过程中发动机以能够重启的方式暂时停止的时候，本发明能够以响应于在借助热交换器加热前受到温度控制的空气（外部空气或内部空气）的温度的风量使经过加热的热空气通风。因此，即使在无空转状态，加热也能够最大可能的在限度范围内继续，而不会因为吹出与温度不相适应的风量的热空气而感觉不适。

附图说明

图1是示出根据本发明的车辆空调设备的第一实施方式的图，也是示出整体构造的概念框图；

图2是示出各种信息的传递的框图；

图3是示出外部空气温度在用于风量控制上的关系的控制图；

图4是示出空调控制程序（方法）的流程图；

图5是示出根据本发明的车辆空调设备的第二实施方式的图，也是示出各种信息的传递的框图；

图6是示出内部空气温度在另外用于风量控制上的关系的控制图；和

图7是示出空调控制程序（方法）的流程图。

具体实施方式

将详细描述本发明的实施方式。图1至图4是示出了根据本发明的车辆空调设备的第一实施方式的图。

第一实施方式

在图1中，空调设备10是用于对使用发动机的汽车（车辆）的车室R内部进行制热、通风和空气调节的制热、通风和空气调节（HVAC）系统。空调设备10包括鼓风扇（通风机）12、蒸发器13、加热器芯14、进风风门（流路切换单元）15、空气混合风门16、出风风门17和自动空气控制器（温度控制单元）18。

鼓风扇12通过强行地将空气从上游吸入空气管道11并吹向下游来形成空气流。蒸发器13对通过空气管道11的空气进行冷却。加热器芯14对通过空气管道11的空气进行加热。进风风门15切换空气流路，使得鼓风扇12通过该空气流路在车室R的外部入口（外部空气流路）T_o或内部入口（内部空气流路）T_i将空气吸入空气管道11。空气混合风门16调节通过空气管道11的部分空气以使该部分空气注入与加热器芯14接触的空气流路。出风风门17切换空气流路以将空气从空气管道11吹向安装于车室R的管道出口B 1至B 3中的一个或几个。自动空气控制器18综合地控制各个单元以保持车室R处于舒适的环境。

在这里，蒸发器13使压缩机（未示出）按以下方式循环：在导入通过冷凝器（蒸汽冷凝器）液化的制冷剂之前利用膨胀阀使制冷剂膨胀并蒸发。从而，蒸发器13安装于空气管道11并利用制冷剂蒸发所产生的蒸发热来冷却通过空气管道（与空气管道接触）的空气。

加热器芯14安装于空气管道11，利用在使发动机（未示出）的冷却水循环的散热器中实施的热交换使得通过空气管道的热空气被加热，以便对通过空气管道的空气进行加热。加热器芯14构成热交换器。

自动空气控制器18（下文简称空调控制器18）设置有分别与该自动空气控制器18连接的空调操作面板21和自动空气控制传感器组22。操作空调操作面板21来实施各种空调状态等的输入设置。自动空气控制传感器组22包括蒸发器温度传感器、内部空气温度传感器、外部空气温度传感器、太阳辐射传感器、水温传感器、车速传感器、制冷剂压力传感器以及湿度传感器等，用于检测各种情况。

同典型的空调控制器一样，空调控制器18基于从空调操作面板21输入的各种空调操作面板信息以及通过自动空气控制传感器组22获得的各种检测信息、根据预先编写的控制程序综合地控制单元12至17中的每个单元，以实施车室R内的空气调节控制。在这点上，通过空调控制器18激励驱动马达（未示出）来操作空气管道11中的各风门15至17，从而形成期望的流路。此外，在图1中，附图标记13a指示用来检测蒸发器13的温度的温度传感器。

顺便提及，在空调设备10中，将空调控制器18和用于综合地控制车身侧的各个单元的主控制器（控制单元（未示出））协同地操作，从而保持车室R处于舒适的环境。

此外，使用发动机的汽车具有可以使发动机在符合指定条件时立即进入重启状态以及可以使发动机在符合指定条件时暂时停止的无空转系统。该无空转特征通过主控制器实施。

在使用发动机的汽车实施无空转时，空调设备10的空调控制器18实施符合无空转的空调控制。

空调控制器18被构造为：在无空转过程中进行加热时，空调控制器控制鼓风扇12的驱动，从而使风量成为与外部空气温度（空调空气温度）信息相适应的风量，该外部空气温度信息是由自动空气控制传感器组22中的外部空气温度传感器（温度检测单元）22a检测的、从向车室R内吸入外部空气的外部入口T_o处通过的空气的温度。换句话说，空调控制器18构成了风量控制单元。顺便提及，不用说，外部空气温度传感器22a可以被构造为直接检测车室外的温度。

更特别地，在实施车室R的空气调节时，只要没有通过空调操作面板21给出输入指令，空调控制器18就在向车室R内吸入新鲜空气的同时，实施空气调节以建立舒适的内部环境。这时，如图2所示，空调控制器18被构造为：根据进行各种信息输入、输出控制的控制程序，起到空调条件计算单元18a、空调条件限制单元18b以及风量计算单元18c的作用，以对各个单元实施驱动控制。

空调控制器18作为空调条件计算单元18a基于空调操作面板信息I2和各种测定信息I3计算将从管道出口B1至B3吹入车室R内的空调空气的目标吹风温度F_t和目标吹风风量F_s。

空调操作面板信息I2是来自空调操作面板21的指令用的自动空气调节或手动空气调节输入和设置的例如车室R的温度等输入信息。

此外，各种检测信息I3是例如蒸发器温度、车辆内（内部空气）温度、太阳辐射、水温、车速、制冷剂压力、湿度以及外部空气温度O_t等检测信息。

空调条件限制单元18b被构造为：在空气调节控制实施的开始或实施过程中，当伴随着主控制器实施无空转，无空转信息I 1通知控制命令时，空调条件限制单元18b获得适应于由外部空气温度传感器22a检测的外部空气温度O_t的限制风量X_n。如例如图3所示，限制风量X_n被预先设定，使得当温度在-20℃至30℃的范围中每下降10℃（10摄氏度）时，限制风量X_n根据外部空气温度O_t变化到较小的风量X_n(X₁至X₆)。响应于外部空气温度O_t、基于在风量图中显示的倾斜的风量计算该限制风量X_n，作为风量值。不言而喻，限制风量X_n的计算并不局限于上述情形，该计算可以通过替换用于算数表达式的例如外部空气温度O_t、目标吹风温度F_t或目标吹风风量F_s等参数信息来进行。

利用由空调条件计算单元18a计算所得的目标吹风风量F_s或者由空调条件限制单元18b计算所得的限制风量X_n的界限内的最小风量，风量计算单元18c选择并获得用于驱动鼓风扇12的鼓风扇驱动风量信息，以产生鼓风扇驱动信号S_f，从而致动鼓风扇12的驱动马达。

具体地，空调控制器18实施图4中示出的流程图所表示的空气调节程序（方法）。

依据接收到的来自空调操作面板21的由乘客操作的空调起动指令，在开始，空调控制器18接收包括外部空气温度O_t的检测信息I3（步骤S11），以及接收通过空调操作面板21设置并输入的空调操作面板信息I2。然后，空调控制器18确认用于自动地设置风量的自动风量是否已被选择（步骤S13）。如果已选择自动风量，则基于由空调操作面板信息I2设置的车室R内温度或者由自动空气控制传感器组22检测的各种检测信息I3来计算空调空气的目标吹风温度F_t和目标吹风风量F_s（步骤S15）。

之后，空调控制器18确认无空转是否在进行中（步骤S17）。如果无空转在进行中，则比较计算出的目标吹风温度F_t和加热确定温度H_t（步骤S19）。如果目标吹风温度F_t大于或等于加热确定温度H_t，则实施风量限制控制。在此，加热确定温度H_t应使用在加热被确定为必要的情况下将用于每个空调控制的条件。可选择地，例如，可以比较目标吹风温度F_t和当前吹风温度（可以是车室R的温度）B_t，然后当目标吹风温度F_t大于或等于当前吹风温度B_t时可以实施风量控制。

在风量限制控制中，空调控制器18计算并获得适应于已经获得的外部空气温度O_t的限制风量X_n（步骤S21），并比较限制风量X_n和目标吹风风量F_s（步骤S23）。

如果目标吹风风量F_s大于或等于限制风量X_n,则空调控制器18选择限制风量X_n作为鼓风扇驱动风量（步骤S25）。否则，如果目标吹风风量F_s小于限制风量X_n,则空调控制器18选择目标吹风风量F_s作为鼓风扇驱动风量（步骤S27）。从而，空调控制器18生成并输出鼓风扇驱动信号（步骤S29）,于是鼓风扇12的驱动马达被致动。

因此，在实施无空转时，鼓风扇12可以以是最小风量的目标风量F_s或限制风量X_n向车室R中吹入由加热器芯14加热的温度调节空气。因此，即使加热器芯14由于散热器因为实施无空转导致的发动机停止不能保持高温而不能将通过空气管道11的温度调节空气加热到目标吹风温度F_t，也可以避免从管道出口B1至B3以大的目标吹风风量F_s吹出冷空气，以及正对着坐在车室R中的乘客吹风，以防止乘客感觉不适。此外，由于外部空气温度O_t越低，被设置的限制风量X_n越小，所以可以避免从管道出口B1至B3吹出冷空气，以及正对着坐在车室R中的乘客吹风，以防止乘客感觉不适。此外，风量限制提供了防止保持浪费风量的优点，从而节约能量消耗。

如果在步骤S13中确认了没有选择和设置自动风量，风量按空调操作面板21的状态设置，作为鼓风扇驱动风量（步骤S31）。另外，如果在步骤S17中确认无空转没有在进行中，或者如果在步骤S19中目标吹风温度F_t小于加热确定温度H_t，或者如果在步骤S23中目标吹风风量F_s小于限制风量X_n，则不再必须强制限制鼓风扇风量。因此，响应于目标吹风风量F_s产生并输出鼓风扇驱动信号以驱动鼓风扇12（步骤S27和S29）。

因此，在本实施方式中，当由于无空转在进行中而导致发动机以可重启的方式暂时停止使得通过加热器芯14难以将温度调节空气加热到足够程度时，能够以随外部空气温度下降的限制风量X_n向车室R吹入空调空气。这就避免了由于向乘客吹出感觉冷的温度调节空气而引起的感觉不适、车室内温度的绝对下降或不适当的大电量消耗。

第二实施方式

然后，图5至图7是示出根据本发明的车辆空调设备的第二实施方式的图。在此，因为本实施方式是以与前述实施方式大致相同的方式进行配置的，因此将通过对相同的配置使用相同的附图标记来对其特征部分进行专门的说明。

在图5中，空调设备10的空调控制器18被构造为：在实施无空转的过程中进行加热时，空调控制器控制对鼓风扇12的驱动，使得在不仅考虑通过属于自动空气控制传感器组22的外部空气温度传感器22a检测的在外部入口T_o处的外部空气温度信息，而且考虑通过内部空气温度传感器（温度检测单元）22b检测的在内部入口T_i处（从此处获取内部空气）的内部空气温度（空调空气温度）信息的情况下，变化风量。

更精确地，空调控制器18被构造为：除了空调条件计算单元18a、空调条件限制单元18b和风量计算单元18c以外，空调控制器还可以根据控制程序起到空调条件限制单元18d和空调条件限制确定单元18e的作用，以执行各种信息的输入输出控制，从而实施对每个单元的驱动控制。

如同上述空调条件限制单元18b的情况一样，在空调控制实施的开始或实施过程中，当伴随着主控制器实施无空转，无空转信息I1通知控制命令时，空调条件限制单元18d获得适应于由内部空气温度传感器22b检测的内部空气温度R_t的限制风量Y_n。在加热时，取决于对包括在通过空调操作面板21输入的空调操作面板信息I2中的获取外部空气或循环内部空气的设置，来选择和计算限制风量X_n和Y_n。如例如图6所示，限制风量Y_n被预先设定，使得当温度响应于内部空气温度R_t降到低温，即在-20℃至30℃的范围中每下降10℃（度）时，限制风量Y_n减小到较小的风量Y_n(Y₁至Y₆)。响应于内部空气温度R_t、基于在风量图中显示的倾斜的风量计算该限制风量Y_n，作为风量值。不言而喻，限制风量Y_n的计算并不局限于上述情形，可以通过替换用于计算限制风量Y_n的算数表达式的例如内部空气温度R_t、目标吹风温度F_t和目标吹风风量F_s等参数信息来进行该计算。另外，虽然通过举例方式、即给出选择并计算限制风量X_n和Y_n的情形进行了说明，但是没有必要局限于此，可以在计算后再选择限制风量X_n和Y_n。

在加热时，空调条件限制确定单元18e采用响应于包括在通过空调操作面板21输入的空调操作面板信息I2中的获取外部空气或循环内部空气的设置而选择和计算的限制风量X_n和Y_n中的一个作为限制风量Z_n。利用限制风量Z_n或者目标吹风风量F_s的界限内的最小风量，风量计算单元18c选择并获得用于驱动鼓风扇12的鼓风扇驱动风量信息，以产生鼓风扇驱动信号S_f，从而致动鼓风扇12的驱动马达。

具体地，空调控制器18实施图7中示出的流程图所表示的空气调节程序（方法）。

依据接收到的来自空调操作面板21的由乘客操作的空调指令输入，在开始，同上述实施方式一样，空调控制器18接收包括外部空气温度O_t和内部空气温度R_t的检测信息I3，以及接收空调操作面板信息I2（步骤S11和S12）。然后，空调控制器18确认自动风量是否已选择（步骤S13）。如果已选择自动风量，则基于各种检测信息I3来计算空调空气的目标吹风温度F_t和目标吹风风量F_s（步骤S15）。之后，同上述实施方式一样，空调控制器18确认无空转是否在进行中。如果无空转在进行中，则比较计算出的目标吹风温度F_t和加热确定温度H_t（步骤S19）。如果目标吹风温度F_t大于或等于加热确定温度H_t，则实施风量限制控制。

在风量限制控制中，空调控制器18确认是否根据包含在空调操作面板信息I2中的获取外部空气或循环内部空气的设置指令选择由进风风门15执行的入口被切换到外部空气流路以通过外部入口T_o获取外部空气的加热（步骤S20）。如果选择获取外部空气，则同上述实施方式一样，空调控制器18计算并获得适应于已获得到的外部空气温度O_t的限制风量X_n。之后，限制风量X_n被采用为限制风量Z_n(步骤S21)。另一方面，如果没有选择获取外部空气，并且内部空气循环通过内部空气流路的内部入口T_i获取车室R内的空气并使其循环，则空调控制器18计算并获得适应于已获得的内部空气温度R_t的限制风量Y_n。之后，限制风量Y_n被采用为限制风量Z_n(步骤S22)。

然后，如同前述实施方式一样，空调控制器18比较经过选择、计算和获得的限制风量X_n和Y_n中的一个即限制风量Z_n和目标吹风风量F_s（步骤S23）。如果目标吹风风量F_s大于或等于限制风量Z_n，则选择限制风量Z_n作为鼓风扇驱动风量（步骤S25）。另外，如果目标吹风风量F_s小于限制风量Z_n，则选择目标吹风风量F_s作为鼓风扇驱动风量（步骤S27）。然后，空调控制器18产生并输出鼓风扇驱动信号（步骤S29）并致动用于鼓风扇12的驱动马达。

因此，即使在实施无空转时选择和指示内部空气循环，鼓风扇12也可以以根据车室R中内部空气温度R_t选择的作为最小风量的目标吹风风量F_s或限制风量Z_n向车室R中吹入由加热器芯14加热的温度调节空气。

这样，由于不仅通过外部空气获取还通过内部空气循环来处理加热问题，所以本实施方式除了由前述实施方式产生的效果和优点以外，还可以防止例如乘客感觉不适的情形等不便。

应该注意，本发明的范围绝不限于描述和图示的示例性实施方式，上述实施方式旨在涵盖所有提供与本发明的目标效果相同的实施方式。另外，本发明的范围决不限于由每个权利要求限定的本发明特征的组合，而是由所公开的各个特征的特定特征的各个期望组合来限定本发明的范围。

产业上的可利用性

虽然就一个个的实施方式对本发明进行了说明，但是不言而喻，本发明并不局限于前述实施方式，本发明可以在技术构思范围内，以不限于前述实施方式的各种不同形式实施。

附图标记说明

10：空调设备

11：空气管道

12：鼓风扇

13：蒸发器

14：加热器芯

15：进风风门

16：空气混合风门

17：出风风门

18：自动空气控制器

18a：空调条件计算单元

18b、18d：空调条件限制单元

18c：风量计算单元

18e：空调条件限制判断单元

21：空调操作面板

22：自动空气控制传感器组

22a：外部空气温度传感器

22b：内部空气温度传感器

B1至B3：管道出口

R：车室

Ti：内部入口

To：外部入口

Claims (2)

1.一种车辆空调设备，其安装于具有如下功能的车辆，该功能用于在符合自动停止条件时自动地停止发动机以及在符合车辆重启条件时重启发动机，所述车辆空调设备包括：

鼓风扇，其用于将温度控制用空调空气送至车室；

热交换器，其用于通过与发动机的冷却水进行热交换来加热所述空调空气；

温度控制单元，其用于通过调节所述热交换器和所述空调空气之间的空调空气的热交换率来实施所述车室内的温度调节控制；

温度检测单元，其用于在通过所述热交换器加热所述空调空气之前检测所述空调空气的温度；

风量控制单元，在发动机自动停止过程中进行加热时，所述风量控制单元用于控制所述鼓风扇的驱动以便变化到适应于由所述温度检测单元检测到的所述空调空气的温度的风量；和

外部空气流路，所述外部空气流路获取所述车室外的外部空气作为空调空气，并且所述温度检测单元检测将通过所述外部空气流路获取的作为空调空气的所述外部空气的温度；

其特征在于，所述车辆空调设备还包括：

内部空气流路，所述内部空气流路获取所述车室内的内部空气作为空调空气，并且所述温度检测单元检测将通过所述内部空气流路获取的作为空调空气的所述内部空气的温度；以及

流路切换单元，所述流路切换单元用于切换以选择所述外部空气流路或所述内部空气流路，并且所述温度检测单元检测将通过所选择的所述外部空气流路或所述内部空气流路获取的空调空气的温度；

所述风量控制单元被构造成响应于通过所述外部空气流路获取的外部空气的温度基于根据外部空气温度设定的第一风量图来计算限制风量；

所述风量控制单元被构造成响应于通过所述内部空气流路获取的内部空气的温度基于根据内部空气温度设定的第二风量图来计算限制风量；

响应于所述流路切换单元的切换来选择所述第一风量图和所述第二风量图中的一方。

2.根据权利要求1所述的车辆空调设备，其特征在于，

所述第一风量图被设定为当温度下降时根据外部空气温度规定较小限制风量，

所述第二风量图被设定为当温度下降时根据内部空气温度规定较小限制风量。