(57)【要約】【課題】  車両の走行用の水冷式エンジンの冷却水の温度を推定する。【解決手段】  車両用空調装置の電子制御装置３０は、車両用の水冷式エンジンの回転数の平均値Ｎｅａｖｅを演算して（ステップＳ１４０）、この平均値Ｎｅａｖｅとフラッシュメモリ３１ａに記憶される制御マップとに基づいて冷却水の温度上昇分ＴＷｎｅを求めるとともに（ステップＳ１５０）、外気温ＴＡＭを冷却水温度の初期値ＴＷｉｎと設定し、その設定されるＴＷｉｎに温度上昇分ＴＷｎｅを加算した値を水温センサ４３の故障時の冷却水温度の推定値ＴＷｆａｉｌ（＝ＴＷｉｎ＋ＴＷｎｅ）とする（ステップＳ１６０）。【選択図】        図２
2006281901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の水冷式エンジンの平均回転数を算出する算出手段（Ｓ１４０）と、
前記水冷式エンジンの動作時間、前記水冷式エンジンの動作期間中の平均回転数、および、前記水冷式エンジンの冷却水温度の関係を示すデータを記憶する記憶手段（３１ａ）と、
前記記憶手段により記憶される記憶データと前記回転数検出手段により検出される回転数とに応じて、前記冷却水の温度を推定する推定手段（Ｓ１３０、Ｓ１５０〜Ｓ２００）と、を有する車両用冷却水温度推定装置。
【請求項２】
外気温を前記冷却水温度の初期値として検出する外気温検出手段（Ｓ１１０）を有しており、
前記推定手段は、
前記記憶手段の記憶データと前記回転数検出手段により検出される回転数とに応じて、前記水冷式エンジンの動作に伴う前記冷却水の温度上昇分を演算するとともに、この演算される温度上昇分と前記外気温検出手段により検出される外気温とに基づいて前記冷却水を推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却水温度推定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用冷却水温度推定装置を備える車両用空調装置であって、
車室内に向けて空調風を吹き出すための送風機（１３）と、
前記推定手段により推定される前記冷却水の温度が閾値未満の場合には、前記送風機を停止し、前記推定手段により推定される前記冷却水の温度が閾値以上の場合には、前記送風機を稼働する制御手段（Ｓ２１０）と、を備えていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式エンジンの水温を推定する車両用冷却水温度推定装置、および車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置において、その空調ケーシング内に収納されて車室内に向けて空気を吹き出す送風機、この送風機から吹き出される空気を冷却するエバポレータ、このエバポレータから吹き出される冷風をヒータコア、ヒータコアをバイパスして冷風を通風するバイパス通路、および、ヒータコアに流入する冷風空気量とバイパス通路内に流入する冷風空気量との比率を調節して車室内に吹き出す空調風の温度を調整するエアミックスドアを備えるものがある。
【０００３】
このものにおいて、ヒータコアは、走行用の水冷式エンジンを冷却する冷却水によりエバポレータから吹き出される冷風を加熱している。このため、電子制御装置は、冷却水温度を検出する水温センサからの出力信号に基づいて送風機を制御して、冷却水温度が一定温度以上であるときには送風機を稼働して、冷却水温度が一定温度未満であるときには送風機を停止する。
【０００４】
したがって、冷却水温度が低く、冷風がヒータコアで加熱されずに空気温度が低いままヒータコアを通過して車室内に吹き出されることを未然に防ぐことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の車両用空調装置では、水温センサが故障すると、上述如く電子制御装置が冷却水温度に基づいて送風機を制御することができなくなる。このため、走行用のエンジンの始動時には、冷風がヒータコアで加熱されずにヒータコアを通過して車室内に吹き出されて、乗員に不快感を与える可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、水冷式エンジンの冷却水温度を推定する車両用冷却水温度推定装置を提供することを第１の目的とし、水冷式エンジンの冷却水温度を検出する温度センサが故障しても、冷風により乗員に違和感を与えないようにする車両用空調装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、水冷式エンジンの動作時間、および、その動作期間中の平均回転数により冷却水温度を推定することが可能であることに着目して成されたものである。
【０００８】
具体的には、請求項１に記載の発明では、
車両用の水冷式エンジンの平均回転数を算出する算出手段（Ｓ１４０）と、
前記水冷式エンジンの動作時間、前記水冷式エンジンの動作期間中の平均回転数、および、前記水冷式エンジンの冷却水温度の関係を示すデータを記憶する記憶手段（３１ａ）と、
前記記憶手段により記憶される記憶データと前記回転数検出手段により検出される回転数とに応じて、前記冷却水の温度を推定する推定手段（Ｓ１３０、Ｓ１５０〜Ｓ２００）と、を有する。
【０００９】
以上のように冷却水の温度を推定することができるので、水冷式エンジンの冷却水温度を推定する車両用冷却水温度推定装置を提供することができる。
【００１０】
具体的には、請求項２に記載の発明のごとく、
外気温を前記冷却水温度の初期値として検出する外気温検出手段（Ｓ１１０）を有しており、
前記推定手段は、
前記記憶手段の記憶データと前記回転数検出手段により検出される回転数とに応じて、前記水冷式エンジンの動作に伴う前記冷却水の温度上昇分を演算するとともに、この演算される温度上昇分と前記外気温検出手段により検出される外気温とに基づいて前記冷却水を推定するようにしてもよい。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のごとく、請求項１または２に記載の車両用冷却水温度推定装置を車両用空調装置に適用すれば、冷却水温度を検出するセンサが故障していても、冷却水温度を推定してこの推定温度に基づいて送風機を制御することができるので、冷風を車室内吹き出して乗員に不快感を与えることを避けうる。
【００１２】
具体的には、請求項３に記載の発明では、
車室内に向けて空調風を吹き出すための送風機（１３）と、
前記推定手段により推定される前記冷却水の温度が閾値未満の場合には、前記送風機を停止し、前記推定手段により推定される前記冷却水の温度が閾値以上の場合には、前記送風機を稼働する制御手段（Ｓ２１０）と、を備え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、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の車両用冷却水温度推定装置が適用された車両用空調装置の全体システム構成を示すもので、車両用空調制御装置の室内ユニットを構成する空調ユニット１０の空気流れ最上流側には外気導入口１１ａと内気導入口１１ｂを有する内外気切替箱１１が配置され、この内外気切替箱１１内に内外気切替ドア１２が回動自在に設置されている。
【００１５】
この内外気切替ドア１２は外気導入口１１ａと内気導入口１１ｂとの分岐点に配置され、アクチュエータ１２ａにより駆動されて、空調ユニット１０に導入する空気を内気と外気に切り替えたり、あるいは、内気と外気の混合割合を調整したりする。
【００１６】
送風手段としての送風機１３は、内外気切替箱１１内に空気を吸い込んで空調ユニット１０の下流側に送風するものであり、ブロワモータ１４と、その回転軸に連結された遠心式送風ファン１５を有している。
【００１７】
送風ファン１５の下流にはエバポレータ１６とヒータコア１７が設けられている。エバポレータ１６は冷却用熱交換器であって、図示しない車両エンジンにより駆動されるコンプレッサ等と結合されて冷凍サイクルを構成し、その内部の低圧冷媒が空気から吸熱して蒸発することにより空気を冷却する。
【００１８】
また、ヒータコア１７は加熱用熱交換器であって、図示しない走行用の水冷式エンジンの冷却水（温水）が内部を循環し、このエンジン冷却水を熱源として空気を加熱する。
【００１９】
ヒータコア１７の上流側には、吹出空気温度調整手段としてのエアミックスドア１８が回動自在に設けられ、エアミックスドア１８の開度はアクチュエータ１８ａにより駆動されて調節される。これによって、ヒータコア１７を通過する空気とヒータコア１７をバイパスする空気の割合とが調整され、車室内に吹き出す空気の温度が調整される。
【００２０】
空調ユニット１０の最下流には、デフロスタ（ＤＥＦ）吹出口１９を開閉するデフロスタドア２０、フェイス（ＦＡＣＥ）吹出口２１を開閉するフェイスドア２２、およびフット（ＦＯＯＴ）吹出口２３を開閉するフットドア２４が設けられている。
【００２１】
これら各ドア２０、２２、２４は吹出モード切替手段を構成するもので、アクチュエータ２５により駆動されて各吹出口１９、２１、２３を開閉することによって各種の吹出モード（フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフモード、デフロスタモード等）が設定される。そして、各吹出モードに応じて開口した吹出口から、温度調整された空気が車室内へ吹き出される。
【００２２】
電子制御装置３０は、マイクロコンピュータ３１を有し、マイクロコンピュータ３１は、駆動回路３２を介して送風機１３のブロワモータ１４を制御することにより、遠心式送風ファン１５の送風量を制御する。また、マイクロコンピュータ３１は、ブロワモータ１４以外のアクチュエータ１２ａ、１８ａ、２５に対しても駆動回路３２を介して制御する。
【００２３】
また、マイクロコンピュータ３１には、車室内計器盤に設置された空調操作部３３から操作信号が入力される。この空調操作部３３には、空調装置の自動制御状態を設定するＡＵＴＯスイッチ３４、内外気モードを手動で切替設定するための内外気切替スイッチ３５、吹出モードを手動で切替設定するための吹出モード切替スイッチ３６、ファン２３の送風量を手動で切替設定するための送風量切替スイッチ３７、乗員の好みの車室内温度（希望温度）を設定するための温度設定スイッチ（設定手段）３８等が設けられている。
【００２４】
また、マイクロコンピュータ３１には、車室内の空調状態に影響を及ぼす環境条件を検出する信号として、車室内の空気温度（内気温）ＴＲを検出する内気温センサ３９、車室外の空気温度（外気温）ＴＡＭを検出する外気温センサ４０、車室内に入射する日射量（日射強度）ＴＳを検出する日射センサ４１からの各信号が、それぞれ入力される。
【００２５】
また、蒸発器温度（具体的には蒸発器吹出空気温度）ＴＥを検出する蒸発器温度センサ４２、ヒータコア１７を循環するエンジン水温ＴＷを検出する水温センサ４３等からの各信号も、マイクロコンピュータ３１に入力される。
【００２６】
また、電子制御装置３０には、Ｉ／Ｏ回路、ＲＡＭ（揮発性メモリ）以外に、電源供給されなくても記憶データを保持するフラッシュメモリ（不揮発性メモリ）３１ａを備えており、フラッシュメモリ３１ａには、後述する如く、水温センサ４３の故障時にエンジン水温を推定するのに用いられる制御マップ（これは、請求項１に記載のデータに相当する）が記憶されている。
【００２７】
また、電子制御装置３０には、走行用の水冷式エンジンを制御するためのエンジン用電子制御装置（エンジンＥＣＵ）５０が車内ＬＡＮで接続されており、電子制御装置３０のマイクロコンピュータ３１には、エンジン用電子制御装置５０により検出される水冷式エンジンの回転数Ｎｅが入力される。
【００２８】
ここで、エンジン用電子制御装置５０は、水冷式エンジンの動作開始後、一定期間毎に、水冷式エンジンの回転数を測定するとともに、その測定毎にエンジン回転数（Ｎｅ１、Ｎｅ２、Ｎｅ３…Ｎｅｎ）を電子制御装置３０に出力する。
【００２９】
なお、Ｎｅ１、Ｎｅ２、Ｎｅ３…Ｎｅｎは、一定期間毎に測定されるエンジン回転数である。
【００３０】
次に、本実施形態の作動について図２〜図４を用いて説明する。図２は空調初期制御処理を示すフローチャートである。電子制御装置３０は、イグニッションスイッチＩＧがＯＮされると、図２のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。
【００３１】
すなわち、ＲＡＭ等の揮発性メモリを初期化して（ステップＳ１００）、外気温センサ４０から出力させるセンサ信号、および水温センサ４３から出力されるセンサ信号をサンプリングする（ステップＳ１１０）。
【００３２】
その後、水温センサ４３が故障しているか否かについて、水温センサ４３から出力されるセンサ信号に基づいて判定する。具体的には、水温センサ４３から出力されるセンサ信号に基づいて、水温センサ４３により検出される冷却水温度が一定範囲内に収まっているか否かを判定する。
【００３３】
ここで、水温センサ４３により検出される冷却水温度が一定範囲から逸脱しているときには、水温センサ４３が故障していると判定する（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）。この場合、下記の如く、冷却水温度を推定する推定処理を実行する（ステップＳ１３０〜Ｓ２００）。
【００３４】
まず、ステップＳ１３０において、外気温センサ４０により検出される外気温ＴＡＭを冷却水温度の初期値（イニシャル値）ＴＷｉｎと設定する（ＴＷｉｎ＝ＴＡＭ）。
【００３５】
次に、上述の如く、エンジン用電子制御装置５０から取得される一定期間毎のエンジン回転数（Ｎｅ１、Ｎｅ２、Ｎｅ３…Ｎｅｎ）の平均値Ｎｅａｖｅ｛＝（Ｎｅ１＋Ｎｅ２＋Ｎｅ３＋…＋Ｎｅｎ）／Ｔ｝を演算する（ステップＳ１４０）。  なお、Ｔは、水冷式エンジンが動作開始後にてエンジン用電子制御装置５０により測定されるエンジン回転数の測定回数である。
【００３６】
次に、冷却水温度の上昇分ＴＷｎｅを予めフラッシュメモリ３１ａに記憶されている制御マップを用いて演算する（ステップＳ１５０）。
【００３７】
ここで、上昇分ＴＷｎｅとは、水冷式エンジンが始動してから現時刻に至るまでに温度上昇した冷却水温度の上昇分を意味する。制御マップは、図３に示すように、縦軸を上昇分ＴＷｎｅとし、横軸を水冷式エンジンの動作時間Ｔｎとし、上昇分ＴＷｎｅ、動作時間Ｔｎ、およびエンジン回転数の平均値Ｎｅａｖｅの三者の関係をグラフＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示すデータである。動作時間Ｔｎは、水冷式エンジンが始動してから現時刻に至るまでの時間を意味する。
【００３８】
また、グラフＡはＮｅａｖｅ≧３０００ｒｐｍのときのＴＷｎｅおよびＴｎの関係を示し、グラフＢは３０００ｒｐｍ＞Ｎｅａｖｅ≧２０００ｒｐｍのときのＴＷｎｅおよびＴｎの関係を示し、グラフＣは２０００ｒｐｍ＞Ｎｅａｖｅ≧１０００ｒｐｍのときのＴＷｎｅおよびＴｎの関係を示し、ＤはＮｅａｖｅ≦１０００ｒｐｍのときのＴＷｎｅおよびＴｎの関係を示す。
【００３９】
以上のようなグラフＡ、Ｂ、Ｃ、ＤのうちステップＳ１４０で算出される平均値Ｎｅａｖｅに対応するグラフを選択して、その選択されるグラフと動作時間Ｔｎとに基づいて上昇分ＴＷｎｅを求める。その後、冷却水温度の初期値ＴＷｉｎに上昇分ＴＷｎｅを加算して水温センサ４３の故障時の冷却水温度の推定値ＴＷｆａｉｌ（＝ＴＷｉｎ＋ＴＷｎｅ）を算出する。
【００４０】
ここで、ＴＷｆａｉｌが３５℃以上のときには（ステップＳ１７０：Ｙｅｓ）、この冷却水温度は、ヒータコア１７で空気を加熱する上で十分に温まっていると判断し、冷却水温度ＴＷ＝５０℃（デフォルト値）と設定してこの冷却水温度ＴＷを後述するウォームアップ制御処理などに用いる。
【００４１】
一方、冷却水温度ＴＷｆａｉｌが３５℃未満のときには（ステップＳ１７０：ＮＯ）、この冷却水温度は、冷えている（すなわち、ヒータコア１７で空気を加熱する上で十分に温まっていない）と判断して、冷却水温度を用いないで、冷却水温度ＴＷ＝ＴＷｆａｉｌと設定してこの冷却水温度ＴＷを後述するウォームアップ制御処理などに用いる。
【００４２】
また、水温センサ４３により検出される冷却水温度が一定範囲内に収まっており水温センサ４３が正常であると判定した場合には（ステップＳ１２０：ＮＯ）、水温センサ４３で実際に検出される温度を冷却水温度ＴＷとして後述するウォームアップ制御処理などに用いる。
【００４３】
以上のように冷却水温度ＴＷを算出すると、ステップＳ２１０に移行してウォームアップ制御を処理する。
【００４４】
先ず、図４に示す制御マップと冷却水温度ＴＷとによりブロワモータ１４に出力するファン出力電圧を決める。図４に示す制御マップは、冷却水温度ＴＷおよびファン出力電圧の関係をグラフＥで示しているデータであり、ＴＷ≦ＴＷ１（＝２０℃）のときには、ファン出力電圧＝ＶＬｏ（＝０Ｖ）として、ＴＷ２（３５℃）＞ＴＷ＞ＴＷ１（２０℃）のときには、冷却水温度ＴＷが上昇するにつれてファン出力電圧はＶｈ（＞ＶＬｏ）まで上昇するように設定されている。
【００４５】
以上のような制御マップと冷却水温度ＴＷとによりファン出力電圧を決定して、このファン出力電圧がＶｈ未満であるときには、その決定されるファン出力電圧をブロワモータ１４に出力する。
【００４６】
このため、ＴＷ≦ＴＷ１（＝２０℃）のときには、ファン出力電圧＝ＶＬｏ（＝０Ｖ）であるため、ブロワモータ１４には電圧が印加されず、送風機１３は停止状態になる。一方、ＴＷ２（３５℃）＞ＴＷ＞ＴＷ１（２０℃）のときには、冷却水温度ＴＷが上昇するにつれてファン出力電圧が上昇するので、冷却水温度ＴＷの上昇に伴って、送風機１３による送風量は増加する。
【００４７】
以上のようなステップＳ１００〜ステップＳ２１０が繰り返し処理されて、冷却水温度ＴＷがＴＷ２を越えると、空調初期制御処理を終了してこの通常の空調制御処理を実行する。
【００４８】
この通常の空調制御処理は、希望温度Ｔｓｅｔ（設定温度）、内気温ＴＲ、外気温ＴＡＭ、日射量ＴＳなどのより目標吹出温度ＴＡＯを算出して、この目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器温度ＴＥ、冷却水温度ＴＷなどを用いてブロワモータ、アクチュエータ１２ａ、１８ａ、２５を制御する周知の制御処理である。
【００４９】
ここで、通常の空調制御処理において、水温センサ４３が故障しているときには、上述の如く、冷却水温度を推定する推定処理（ステップＳ１３０〜Ｓ２００）を実行して、この推定される冷却水温度ＴＷを用いる。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００５０】
本実施形態の電子制御装置３０は、車両用の水冷式エンジンの回転数の平均値Ｎｅａｖｅ｛＝（Ｎｅ１＋Ｎｅ２＋Ｎｅ３＋…＋Ｎｅｎ）／Ｔ｝を演算し、この演算される平均値Ｎｅａｖｅとフラッシュメモリ３１ａに記憶される制御マップ（すなわち、水冷式エンジンの動作時間Ｔｎ、その動作期間中の平均回転数、および、冷却水温度の関係を示すデータ）とに基づいて、冷却水の温度上昇分ＴＷｎｅを求める。
【００５１】
一方、電子制御装置３０は、外気温センサ４０により検出される外気温ＴＡＭを冷却水温度の初期値（イニシャル値）ＴＷｉｎと設定し、その設定されるＴＷｉｎに温度上昇分ＴＷｎｅを加算した値を水温センサ４３の故障時の冷却水温度の推定値ＴＷｆａｉｌ（＝ＴＷｉｎ＋ＴＷｎｅ）とする。
【００５２】
以上のように冷却水の温度を推定することができるので、水冷式エンジンの冷却水温度を推定する車両用冷却水温度推定装置を提供することができる。
【００５３】
また、このように水冷式エンジンの冷却水温度を推定して、この推定値に基づいて送風機１３を制御することができるので、冷却水温度が低い状態に冷風を車室内吹き出して乗員に不快感を与えることを避けうる。
【００５４】
（その他の実施形態）
さらに、上述の実施形態では、車両用空調装置において水温センサ４３の故障時に冷却水温度を推定した例について説明したが、これに限らず、水温センサ４３を予め備えていない車両用空調装置において冷却水温度を推定するようにしてもよい。
【００５５】
また、上述の実施形態では、車両用冷却水温度推定装置を車両用空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、車両用空調装置以外の車両用機器に適用してもよい。
【００５６】
以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、ステップＳ１４０の演算処理が請求項１に記載の「車両用の水冷式エンジンの平均回転数を算出する算出手段」に相当し、図２に示す制御マップが請求項１に記載の「水冷式エンジンの動作時間、前記水冷式エンジンの動作期間中の平均回転数、および、水冷式エンジンの冷却水温度の関係を示すデータ」に相当し、フラッシュメモリ３１ａが請求項１に記載の「記憶手段」に相当し、
また、ステップＳ１３０〜ステップＳ２００の推定処理が請求項１に記載の「記憶手段により記憶される記憶データと前記回転数検出手段により検出される回転数とに応じて、前記冷却水の温度を推定する推定手段」に相当し、
ステップ１１０の検出処理が請求項２に記載の「外気温を前記冷却水温度の初期値として検出する外気温検出手段」に相当する。
【００５７】
さらに、送風機１３が請求項３に記載の「車室内に向けて空調風を吹き出すための送風機」に相当し、ステップＳ２１０のウォームアップ制御処理が、「前記推定手段により推定される前記冷却水の温度が閾値未満の場合には、前記送風機を停止し、前記推定手段により推定される前記冷却水の温度が閾値以上の場合には、前記送風機を稼働する制御手段」に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の車両用冷却水温度推定装置が適用された車両用空調装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の電子制御装置による空調初期制御処理を示すフローチャートである。
【図３】図２の空調初期制御処理で用いる制御マップを示す図である。
【図４】図２の空調初期制御処理で用いる制御マップを示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
３０…車両用空調装置の電子制御装置、
３１ａ…フラッシュメモリ、
Ｓ１４０〜Ｓ１６０…電子制御装置の演算処理。
【図１】
2006281901.tif 000003
【図２】
2006281901.tif 000004
【図３】
2006281901.tif 000005
【図４】
2006281901.tif 000006