JP2015218635A - エンジンの廃熱利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張機回転速度センサと電流センサとを設けなくても、電磁クラッチの固着診断を行い得る装置を提供する。
【解決手段】凝縮器（３８）から冷媒ポンプ（３２）までの冷媒通路の圧力及び温度を検出する第１圧力検出手段（７３）及び第１温度検出手段（８１）と、熱交換器（３６）から膨張機（３７）までの冷媒通路の圧力及び温度を検出する第２圧力検出手段（７２）び第２温度検出手段（８２）と、これら４つの検出手段により検出される検出値をランキンサイクル（３１）を運転させる際に用いる制御手段（７１）とを備え、第１圧力検出手段（７３）及び第１温度検出手段（８１）のカップルと、第２圧力検出手段（７２）及び第２温度検出手段（８２）のカップルとのいずれかにより検出される圧力及び温度に基づいて、電磁クラッチ（３５）の固着を診断する手段（７１）を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明はエンジンの廃熱利用装置の改良、特に冷媒ポンプと膨張機を同じ軸とし、当該軸とエンジンの回転軸とを電磁クラッチを介して連結する伝動機構を備える場合の、電磁クラッチの固着診断に関する。

ランキンサイクルにおいて、冷媒ポンプと膨張機を同じ軸とし、当該軸とエンジンの回転軸とを電磁クラッチを介して連結する伝動機構を備えることにより、エンジンの回転を膨張機で回生した動力でアシストするものがある（特許文献１参照）。このものでは、膨張機の回転速度を検出する膨張機回転速度センサと、電磁クラッチの電磁コイルに流れる電流を検出する電流センサとを新たに設けている。そして、これらセンサにより検出される検出値に基づいて、電磁クラッチが締結状態で固着しているか否かを診断するようにしている。

特開２０１２−１９３６９０号公報

ところで、上記特許文献１の技術のように、電磁クラッチの固着診断のためとはいえ、膨張機回転速度センサと電流センサとを新たに設けるのではコストアップを招く。

そこで本発明は、膨張機回転速度センサと電流センサとを設けなくても、電磁クラッチの固着診断を行い得る装置を提供することを目的とする。

本発明では、ランキンサイクルと、冷媒ポンプと膨張機を同じ軸とし、当該軸とエンジンの回転軸とを、締結・解放し得る電磁クラッチを介して連結する伝動機構とを備える。また、本発明では、凝縮器から冷媒ポンプまでの冷媒通路の圧力を検出する第１圧力検出手段と、凝縮器から冷媒ポンプまでの冷媒通路の温度を検出する第１温度検出手段とを備える。また、本発明では、熱交換器から膨張機までの冷媒通路の圧力を検出する第２圧力検出手段と、熱交換器から膨張機までの冷媒通路の温度を検出する第２温度検出手段とを備える。また、本発明では、これら４つの検出手段により検出される検出値をランキンサイクルを運転させる際に用いる制御手段を備える。本発明では以上を前提とする。そして、本発明では、第１の圧力検出手段及び温度検出手段のカップルと、第２の圧力検出手段及び温度検出手段のカップルとのいずれかにより検出される圧力及び温度に基づいて、電磁クラッチが締結状態で固着しているか否かを診断する固着診断手段を設けた。

本発明によれば、膨張機回転速度センサと電流検出センサを設けることなく、既設の検出手段を用いて電磁クラッチの固着診断を行い得るので、コストアップを抑制できる。

本発明の第１実施形態のランキンサイクルのシステム全体を表した概略構成図である。 冷媒ポンプの駆動を説明するためのフローチャートである。 クラッチ接続固着診断を説明するためのフローチャートである。 冷媒の相状態図である。 冷媒ポンプ入口圧力に対する飽和温度の特性図である。 膨張機の駆動を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態の冷媒ポンプの駆動を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態のクラッチ接続固着診断を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態の熱交換器出口圧力に対する飽和温度の特性図である。 第３実施形態のランキンサイクルのシステム全体を表した概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のランキンサイクルのシステム全体を表した概略構成図を示している。

まず、エンジン冷却水回路について説明する。エンジン２を出た８０〜９０℃程度の冷却水は、ラジエータ１１を通る冷却水通路１３と、ラジエータ１１をバイパスするバイパス冷却水通路１４とに別れて流れる。その後、２つの流れは、両通路１３、１４を流れる冷却水流量の配分を決めるサーモスタットバルブ１５で再び合流し、さらに冷却水ポンプ１６を経てエンジン２に戻る。冷却水ポンプ１６はエンジン２によって駆動され、その回転速度はエンジン回転速度と同調している。

サーモスタットバルブ１５は、冷却水温度が高い場合に冷却水通路１３側のバルブ開度を大きくしてラジエータ１１を通過する冷却水量を相対的に増やす。また、冷却水温度が低い場合に冷却水通路１３側のバルブ開度を小さくしてラジエータ１１を通過する冷却水量を相対的に減らす。エンジン２の暖機前など特に冷却水温度が低い場合には、完全にラジエータ１１をバイパスさせることにより、冷却水の全量がバイパス冷却水通路１４側を流れるようにする。一方、バイパス冷却水通路１４側のバルブ開度は全閉になることはなく、ラジエータ１１を流れる冷却水流量が多くなったときに、バイパス冷却水通路１４を流れる冷却水の流量は、冷却水の全量がバイパス冷却水通路１４側を流れる場合と比べて低下する。しかしながら、流れが完全に停止することがないようにサーモスタットバルブ１５が構成されている。

ラジエータ１１をバイパスするバイパス冷却水通路１４は、第１バイパス冷却水通路２４と、第２バイパス冷却水通路２５とからなる。そして、第１バイパス冷却水通路２４は冷却水通路１３から分岐して後述の熱交換器３６に直接接続している。一方、第２バイパス冷却水通路２５は冷却水通路１３から分岐して廃熱回収器２２を経た後に熱交換器３６に接続している。

バイパス冷却水通路１４には、ランキンサイクル３１の冷媒と熱交換を行なう熱交換器３６を備える。この熱交換器３６は加熱器と過熱器とを統合したものである。すなわち、熱交換器３６には２つの冷却水通路３６ａ、３６ｂがほぼ一列に設けられている。また、冷媒と冷却水が熱交換可能なようにランキンサイクル３１の冷媒が流れる冷媒通路３６ｃが冷却水通路３６ａ、３６ｂと隣接して設けられている。さらに、熱交換器３６の全体を俯瞰して見たときにランキンサイクル３１の冷媒と冷却水が互いに流れ方向が逆向きとなるように各通路３６ａ、３６ｂ、３６ｃが構成されている。

詳細には、ランキンサイクル３１の冷媒にとって上流（図１の左）側に位置する一方の冷却水通路３６ａは、第１バイパス冷却水通路２４に介装されている。この冷却水通路３６ａ及びこの冷却水通路３６ａに隣接する冷媒通路部分からなる熱交換器左側部分は、エンジン２から出た冷却水を冷却水通路３６ａに直接導入することで、冷媒通路３６ｃを流れるランキンサイクル３１の冷媒を加熱するための加熱器である。

ランキンサイクル３１の冷媒にとって下流（図１の右）側に位置する他方の冷却水通路３６ｂには、第２バイパス冷却水通路２５を介して廃熱回収器２２を経た冷却水が導入される。冷却水通路３６ｂ及びこの冷却水通路３６ｂに隣接する冷媒通路部分からなる熱交換器右側部分（下流側）は、エンジン出口の冷却水を排気によって加熱した冷却水を冷却水通路３６ｂに導入することで、冷媒通路３６ｃを流れる冷媒を過熱する過熱器である。

廃熱回収器２２の冷却水通路２２ａは排気管５に隣接して設けている。廃熱回収器２２の冷却水通路２２ａにエンジン２の出口の冷却水を導入することで、冷却水を高温の排気によって例えば１１０〜１１５℃程度まで加熱することができる。廃熱回収器２２の全体を俯瞰して見たときに、排気と冷却水とが互いに流れる向きが逆向きとなるように冷却水通路２２ａが構成されている。

廃熱回収器２２を設けた第２バイパス冷却水通路２５には制御弁２６が介装されている。エンジン２の内部にある冷却水の温度が、例えばエンジンの効率悪化やノックを発生させないための許容温度（例えば１００℃）を超えないように、エンジン２の出口の冷却水温度センサ７４の検出温度が所定値以上になると、この制御弁２６の開度を減少させる。これによって、エンジン２の内部にある冷却水の温度（エンジン水温）が許容温度に近づくと、廃熱回収器２２を通過する冷却水量を減少させるので、エンジン水温が許容温度を超えてしまうことを確実に防ぐことができる。

一方、第２バイパス冷却水通路２５の流量が減少したことによって、廃熱回収器２２により上昇する冷却水温度が上がりすぎて冷却水が蒸発（沸騰）してしまったのでは、熱交換器３６での効率が落ちる。これだけでなく、冷却水通路内の冷却水の流れが悪くなって温度が過剰に上昇してしまう恐れもある。これを避けるため、廃熱回収器２２をバイパスするバイパス排気管６と、排熱回収器２２の排気通過量とバイパス排気管６の排気通過量とをコントロールするサーモスタットバルブ７をバイパス排気管６の分岐部に設けている。すなわち、サーモスタットバルブ７は、そのバルブ開度が廃熱回収器２２を出た冷却水温度が所定の温度（例えば沸騰温度１２０℃）を超えないように、廃熱回収器２２を出た冷却水温度に基づいて調節される。

熱交換器３６とサーモスタットバルブ７と廃熱回収器２２とは、廃熱回収ユニット２３として一体化されていて、車幅方向略中央の床下において排気管途中に配設されている（図示しない）。サーモスタットバルブ７は、バイメタル等を用いた比較的簡易な感温弁でも良いし、温度センサ出力が入力されるコントローラによって制御される制御弁であっても良い。サーモスタットバルブ７による排気から冷却水への熱交換量の調節は比較的大きな遅れを伴うため、サーモスタットバルブ７を単独で調節したのではエンジン水温が許容温度を超えないようにするのが難しい。しかしながら、第２バイパス冷却水通路２５の制御弁２６をエンジン水温（出口温度）に基づき制御するようにしてあるので、熱回収量を速やかに低減し、エンジン水温が許容温度を超えるのを確実に防ぐことができる。また、エンジン水温が許容温度までに余裕がある状態であれば、廃熱回収器２２を出る冷却水温度がエンジン水温の許容温度を越えるほどの高温（例えば１１０〜１１５℃）になるまで熱交換を行って、廃熱回収量を増加させることができる。冷却水通路３６ｂを出た冷却水は、第２バイパス冷却水通路２５を介して第１バイパス冷却水通路２４に合流されている。

バイパス冷却水通路１４からサーモスタットバルブ１５に向かう冷却水の温度が、例えば熱交換器３６でランキンサイクル３１の冷媒と熱交換することによって十分低下していれば、サーモスタットバルブ１５の冷却水通路１３側のバルブ開度が小さくされる。これによって、ラジエータ１１を通過する冷却水量は相対的に減らされる。この逆にバイパス冷却水通路１４からサーモスタットバルブ１５に向かう冷却水の温度が、ランキンサイクル３１が運転されていないことなどによって高くなると、サーモスタットバルブ１５の冷却水通路１３側のバルブ開度が大きくされる。これによって、ラジエータ１１を通過する冷却水量は相対的に増やされる。このようなサーモスタットバルブ１５の動作に基づいて、エンジン２の冷却水温度が適当に保たれ、熱がランキンサイクル３１へ適当に供給（回収）されるように構成されている。

次に、ランキンサイクル３１について述べる。ランキンサイクル３１は、エンジン２の冷却水を介してエンジン２の廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を動力として回生するシステムである。ランキンサイクル３１は、冷媒ポンプ３２、過熱器としての熱交換器３６、膨張機３７及び凝縮器（コンデンサ）３８を備え、各構成要素は冷媒（Ｒ１３４ａ等）が循環する冷媒通路４１〜４４により接続されている。

冷媒ポンプ３２の軸は同一の軸上で膨張機３７の出力軸と連結配置され、膨張機３７の発生する出力（動力）によって冷媒ポンプ３２を駆動すると共に、発生動力をベルト伝動機構を介してエンジン２の出力軸（クランク軸）に供給する構成である。ここで、ベルト伝動機構は、ポンププーリ３３，ベルト３４，クランクプーリ２ａから構成されている。すなわち、冷媒ポンプ３２軸及び膨張機３７の出力軸は、エンジン２の出力軸と平行に配置され、冷媒ポンプ３２軸の先端に設けたポンププーリ３３と、クランクプーリ２ａとの間にベルト３４を掛け回している。なお、本実施形態の冷媒ポンプ３２としてはギヤ式のポンプを、膨張機３７としてはスクロール式の膨張機を採用している。

また、ポンププーリ３３と冷媒ポンプ３２との間に電磁式のクラッチ（このクラッチを以下「膨張機クラッチ」という。）３５を設けて、冷媒ポンプ３２及び膨張機３７とを、エンジン２と締結・解放可能にしている。このため、膨張機３７の発生する出力が冷媒ポンプ３２の駆動力及び回転体が有するフリクションを上回る場合（推定した膨張機トルクが正の場合）に膨張機クラッチ３５を締結する。これによって、膨張機３７の発生する出力でエンジン出力軸の回転をアシスト（補助）することができる。このように廃熱回収によって得たエネルギを用いてエンジン出力軸の回転をアシストすることで、燃費を向上できる。また、冷媒を循環させる冷媒ポンプ３２を駆動するためのエネルギも、回収した廃熱で賄うことができる。

冷媒ポンプ３２からの冷媒は冷媒通路４１を介して熱交換器３６に供給される。熱交換器３６は、エンジン２の冷却水と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を気化し過熱する熱交換器である。

熱交換器３６からの冷媒は冷媒通路４２を介して膨張機３７に供給される。膨張機３７は、気化し過熱された冷媒を膨張させることにより熱を回転エネルギに変換する蒸気タービンである。膨張機３７で回収された動力は冷媒ポンプ３２を駆動し、ベルト伝動機構（３３，３４，２ａ）を介してエンジン２に伝達され、エンジン２の回転をアシストする。

膨張機３７からの冷媒は冷媒通路４３を介して凝縮器３８に供給される。凝縮器３８は、外気と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を冷却し液化する熱交換器である。このため、凝縮器３８をラジエータ１１と並列に配置し、ラジエータファン１２によって冷却するようにしている。

凝縮器３８により液化された冷媒は、冷媒通路４４を介して冷媒ポンプ３２に戻される。冷媒ポンプ３２に戻された冷媒は、冷媒ポンプ３２により再び熱交換器３６に送られ、ランキンサイクル３１の各構成要素を循環する。

ランキンサイクル３１には、サイクル内を流れる冷媒を制御するため、回路途中に各種の弁が適宜設けられている。例えば、ランキンサイクル３１を循環する冷媒を制御するため、熱交換器３６と膨張機３７とを連絡する冷媒通路４２に膨張機上流弁６２を備える。また、膨張機上流弁６２上流から膨張機３７をバイパスして逆止弁６４上流に合流する膨張機バイパス通路６５を設け、この膨張機バイパス通路６５にバイパス弁６６を設けている。上記２つの弁６２、６６はいずれも電磁式の開閉弁である。

また、冷媒ポンプ３２と熱交換器３６とを連絡する冷媒通路４１に、熱交換器３６から冷媒ポンプ３２への冷媒の逆流を防止するため逆止弁６３を備えている。膨張機３７と凝縮器３８とを連絡する冷媒通路４３にも、凝縮器３８から膨張機３７への冷媒の逆流を防止するため逆止弁６４を備えている。

冷媒通路４１〜４４及びバイパス通路６５のうち２つのポイントの圧力及び温度を検出する圧力センサ７２，７３及び温度センサ８１，８２からの信号がエンジンコントローラ７１に入力されている。ここで、一方のポイントは熱交換器３６の出口から膨張機３７の入口までの冷媒通路４２である。圧力センサ７２は当該冷媒通路４２の圧力（この圧力を、以下「熱交換器出口圧力」という。）Ｐｄを、温度センサ８２は当該冷媒通路４２の温度（この温度を、以下「熱交換器出口温度」という。）Ｔｄを検出する。他方のポイントは凝縮器３８の出口から冷媒ポンプ３２の入口までの冷媒通路４４である。圧力センサ７３は当該冷媒通路４４の圧力（この圧力を、以下「冷媒ポンプ入口圧力」という。）Ｐｓを、温度センサ８２は当該冷媒通路４４の温度（この温度を、以下「冷媒ポンプ入口温度」という。）Ｔｓを検出する。

エンジンコントローラ７１では、所定の運転条件に応じ、これらの各入力信号に基づいて、膨張機クラッチ３５の締結・解放の制御を行なうとともに、上記２つの電磁式開閉弁６２、６６の開閉を制御する。

例えば、ランキンサイクル３１の運転開始に際しては、冷媒通路やバイパス通路から冷媒が漏れているか否かの診断に圧力センサ７３により検出される冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓ及び圧力センサ７２により検出される熱交換器出口圧力Ｐｄを用いる。すなわち、冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓや熱交換器出口圧力Ｐｄが大気圧力より大きいときには冷媒通路４１〜４４やバイパス通路６５から冷媒が漏れていないと判定する。一方、冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓや熱交換器出口圧力Ｐｄが大気圧力以下であるときには冷媒通路４１〜４４やバイパス通路６５から冷媒が漏れていると判定する。冷媒が冷媒通路４１〜４４やバイパス通路６５から漏れていないと判定したときランキンサイクル３１の運転を開始するが、冷媒が冷媒通路４１〜４４やバイパス通路６５から漏れていると判定したときには、ランキンサイクル３１の運転を開始しない。

また、ランキンサイクル３１の運転で得られる膨張機トルク（回生動力）が正なのか負なのかを推定している。これは、車両が必要とする目標駆動トルクの管理に膨張機トルクが必要となるためである。目標駆動トルクから目標エンジントルクが定まるが、エンジン２に補機負荷が加わるときには、その分エンジン２が発生するトルクを増やしてやらなければ、目標駆動トルクが得られなくなる。同様に、膨張機クラッチ３５を締結して膨張機トルクをエンジン２に付加したとき、目標駆動トルクを大きく超えるようだと不要なトルクの付加になるとして、膨張機クラッチ３５を解放することが好ましい。その一方で、膨張機トルクが負の場合に膨張機クラッチ３５を締結したのでは、エンジントルクを却って低下させてしまうので、このときには膨張機クラッチ３５を解放することが好ましい。このように、膨張機トルクについても目標駆動トルクの管理に必要となるので、膨張機トルクがどの程度なのかを見極めるため、膨張機トルクを推定する。

例えば、推定した膨張機トルクが正のとき（エンジン出力軸の回転をアシストすることができるとき）に膨張機クラッチ３５を締結し、推定した膨張機トルクがゼロないし負のときに膨張機クラッチ３５を解放する。

膨張機トルクの推定方法としては、簡単には熱交換器出口圧力Ｐｄから冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓを差し引いた値に基づいて推定すればよい。Ｐｄ−Ｐｓの差圧が大きいほど膨張機トルクが大きいと推定するのである。あるいは、熱交換器出口圧力Ｐｄ及び熱交換器出口温度Ｔｄに基づいて冷媒通路４２を流れる冷媒の有するエンタルピｈ１を、冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓ及び冷媒ポンプ入口温度Ｔｓに基づいて冷媒通路４４を流れる冷媒の有するエンタルピｈ２を算出する。そして、両エンタルピの差ｈ２−ｈ１から膨張機トルクを推定する。ｈ２−ｈ１の差が大きいほど膨張機トルクが大きいと推定するのである。

ここで、上記のエンタルピｈ１は熱交換器出口圧力Ｐｄと熱交換器出口温度Ｔｄの関数であるので、熱交換器出口圧力Ｐｄと熱交換器出口温度Ｔｄをパラメータとするエンタルピｈ１のマップを予め作成して持たせておけばよい。同様に、上記のエンタルピｈ２は冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓと冷媒ポンプ入口温度Ｔｓの関数であるので、Ｐ冷媒ポンプ入口圧力ｓと冷媒ポンプ入口温度Ｔｓをパラメータとするエンタルピｈ２のマップを予め作成して持たせておけばよい。

そのほか、ランキンサイクル内を流れる冷媒が異常な高圧になっていないか否か、あるいはランキンサイクル内を流れる冷媒が異常な高温になっていないか否かの診断にも熱交換器出口圧力Ｐｄ、熱交換器出口温度Ｔｄを用いている。すなわち、熱交換器出口圧力Ｐｄが圧力上限値以下であれば異常な高圧になっていないと、熱交換器出口温度Ｔｄが温度上限値以下であれば異常な高温になっていないと判断してランキンサイクル３１の運転を継続する。一方、熱交換器出口圧力Ｐｄが圧力上限値を超えているときには異常な高圧になっていると、熱交換器出口温度Ｔｄが温度上限値を超えているときには異常な高温になっていると判断してランキンサイクル３１の運転を停止する。

さて、エンジン２の冷間始動時にはエンジン２の暖機促進を図ることが燃費向上に資する。このため、エンジン２の暖機が完了するまでは冷媒ポンプ３２が駆動されないように膨張機クラッチ３５を解放状態とすると共に、膨張機３７が駆動しないように、膨張機上流弁６２を閉じ、バイパス弁６２を開いている。

この場合、膨張機クラッチ３５の解放のためには膨張機クラッチ３５にＯＦＦ信号を出力して膨張機クラッチ３５の電磁コイルに電流を流さないことである。

しかしながら、膨張機クラッチ３５にＯＮ信号を出力していないのに膨張機クラッチ３５が締結状態のまま固着することがある。この膨張機クラッチ３５が締結状態のままとなる固着を、以下「クラッチＯＮ固着」という。膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じると、エンジン２により冷媒ポンプ３２が駆動され冷媒が凝縮器３８から冷媒通路４４，４１，４２を経てバイパス通路６５を流れ、さらに冷媒通路４３，４４を流れて冷媒通路４４に戻る。つまり、冷媒がサイクル内を循環するため、熱交換器３６でエンジン冷却水の熱が奪われることになり、エンジン２の暖機完了が遅れてしまう。また、冷媒ポンプ３２がエンジン２により駆動されるのでは、エンジン２の不要な負荷になり燃費が悪化する。

このため、膨張機３７の回転速度を検出する回転速度センサと、膨張機クラッチ３５の電磁コイルを流れる電流を検出する電流センサとを設けておき、これらの信号に基づいて膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを診断する従来装置がある。しかしながら、膨張機回転速度センサや電流センサは高価であるため、これらセンサを設けるのではコストアップとなる。

そこで本発明の第１実施形態では、冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓ、冷媒ポンプ入口温度Ｔｓ、熱交換器出口圧力Ｐｄ、熱交換器出口温度Ｔｄを、ランキンサイクル３１を運転させる際に用いる制御手段（７１）を備える装置を前提とする。そして、圧力センサ７３（第１圧力検出手段）及び温度センサ８１（第１温度検出手段）のカップルにより検出される冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓ及び冷媒ポンプ入口温度Ｔｓに基づいて、電磁クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを診断する。

膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていない場合のランキンサイクル３１の運転開始前には冷媒ポンプ３２は駆動されていないので、凝縮器３８内部の冷媒は気液二相の状態になっている。しかしながら、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているために、エンジンの冷間始動と同時にエンジン２によって冷媒ポンプ３２が駆動されていれば、冷媒の循環が起きてしまう。冷媒の循環が起きると、熱交換器３６では冷媒がエンジンの冷却水から若干の熱を受けとると共に、凝縮器３８で冷媒からの若干の放熱が生じて、冷媒ポンプ３２入口で冷媒が過冷却状態となる。つまり、冷媒ポンプ３２入口で冷媒が過冷却状態になったことから、電磁クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていると診断することができる。この場合、冷媒ポンプ３２入口で冷媒が過冷却状態になったか否かは、圧力センサ７３及び温度センサ８１のカップルにより検出される冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓ及び冷媒ポンプ入口温度Ｔｓから判定し得る。

同様に、電磁クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じたままエンジンの暖機完了後になると、熱交換器３６出口で冷媒が過熱状態となる。つまり、熱交換器３６出口で冷媒が過熱状態になったことから、電磁クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていると診断することができる。この場合、熱交換器３６出口で冷媒が過熱状態になったか否かは、圧力センサ７２及び温度センサ８２のカップルにより検出される熱交換器出口圧力Ｐｄ及び熱交換器出口温度Ｔｄから判定し得る。

このように、第１実施形態では、膨張機３７の回転速度を検出するセンサ及び膨張機クラッチ３５の電磁コイルを流れる電流を検出するセンサを設けることなく、クラッチＯＮ固着が生じているか否かを診断し得るのである。

エンジンコントローラ７１で行われるこの制御を以下のフローチャートを参照して説明する。ここで、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていない場合にランキンサイクル３１を運転するに際しては、２段階で処理が実行される。すなわち、まず第１段階では、膨張機クラッチ３５を締結しバイパス弁６５を開き膨張機上流弁６２を閉じ、冷媒ポンプ３２を空回して冷媒を冷媒通路４４，４１，４２，バイパス通路６５，冷媒通路４３の全体に行き渡らせる。第２段階では、バイパス弁６６を閉じ膨張機上流弁６２を開いて膨張機３７に冷媒を供給し、膨張機３７を駆動する。第１段階の処理を行わせるためのフローが図２のフロー、第２段階の処理を行わせるためのフローが図６のフローである。

まず図２のフローは、第１段階として冷媒ポンプ３２を駆動するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１ではクラッチＯＮ固着フラグをみる。ここでは、クラッチＯＮ固着フラグ＝０であるとしてステップ２以降に進む。

ステップ２では起動フラグ（エンジン２の始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは起動フラグ＝０であるとしてステップ３に進む。

ステップ３ではランキンサイクル３１の起動条件が全てＯＫである（冷媒ポンプを駆動する条件が成立している）か否かをみる。ランキンサイクル３１の起動条件には、各圧力センサ７２，７３に故障が生じていないこと、各温度センサ８１，８２に故障が生じていないこと、冷却水温度が所定温度以上になっている（つまりエンジン２の暖機が完了している）ことなどがある。ここで、冷却水温度は温度センサ７４により検出している。これら起動条件を全て満足しているときに起動条件が全てＯＫであると判断し、ステップ４に進んで起動フラグ＝１とした後、ステップ５以降に進む。

ステップ５，６，７ではバイパス弁６６を開く指令を出し、膨張機上流弁６２を閉じる指令を出し、膨張機クラッチ３５にＯＮ指令を出す。ただし、ここでは膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着は生じていないとする。膨張機クラッチ３５にＯＮ指令を出すことによって、膨張機クラッチ３５の電磁コイルに電流が流れクラッチが締結状態となる。これによって、冷媒ポンプ３２がエンジン２により駆動されて空回しする。

ステップ４で起動フラグ＝１としたことより、次回以降にはステップ１，２よりステップ３，４を飛ばしてステップ５〜７に進むことになり、ステップ５〜７の各操作を繰り返す。これによって、冷媒通路４４，４１，４２，バイパス通路６５，冷媒通路４３，４４を冷媒が循環する。

この場合、冷媒ポンプ３２には液冷媒を供給してやる必要がある。冷媒ポンプ３２は機械式のポンプであるため、ガスが混じっている状態の冷媒を供給してもポンプが空回りするだけであるためである。従って、冷媒ポンプ３２に液冷媒が供給される前には膨張機３７を働かせることができないので、冷媒を膨張機３７をバイパスさせて流し、あえて冷媒ポンプ３２を空回しさせるのはそういう理由からである。

一方、ステップ３で起動条件の全てがＯＫでなかった（冷媒ポンプを駆動する条件が成立しない）ときにはステップ８に進み、診断済みフラグをみる。ここでは、診断済みフラグ＝０であるとしてステップ９に進み、クラッチＯＮ固着診断を行う。ステップ９の処理は図３のフローにより説明する。

図３のフロー（図２のステップ９のサブルーチン）は、クラッチＯＮ固着診断を行うためのものである。

ステップ２１では圧力センサ７３により検出される冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓ［ＭＰａ］から図５を内容とするテーブルを検索することにより、飽和温度（飽和液線上の温度）Ｔｓｔｒ１［℃］を算出する。ステップ２２では、この飽和温度Ｔｓｔｒ１から温度センサ８１により検出される冷媒ポンプ入口温度Ｔｓ［℃］を差し引いた値を冷媒の過冷却度ＳＣ［℃］として算出する。

ここで、冷媒の過冷却度を図４を参照して簡単に説明すると、図４は冷媒の相状態図で、横軸に冷媒の内部エネルギー［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］、縦軸に冷媒の圧力［ＭＰａ］を採っている。中央に記載した上に凸の曲線の内側が気液二相、曲線の最も上の点を通る垂線を考えたとき、曲線の外側でこの垂線の左側が液相、曲線の外側でこの垂線の右側が気相である。冷媒はこれら気液二相、液相、蒸気相の３つの相の間を遷移する。これら３つ相の境界を定めるのが飽和曲線で、液相から気液二相に変わる線である飽和液線と、気液二相から気相に変わる線である飽和蒸気線とからなっている。

この相状態図に冷媒温度一定の線を重ねると、図示のようになる。実際には、温度一定の線は無数にあるが、ここでは、冷媒が２５℃のとき、６０℃のとき、８０℃のときで代表させて記載している。例えば液相にある冷媒が８０℃のとき、内部エネルギーの増大につれて冷媒の圧力が減少する方向に移動し飽和液線上のＤ点に到達する。Ｄ点で気液二相の状態に移る。気液二相の状態では圧力は変化しないから加熱して冷媒の内部エネルギーを大きくしてやると水平方向の右側に移動し、飽和水蒸気線上のＥ点に到達する。Ｅ点で蒸気相に移る。

こうした冷媒の相状態に対して、ランキンサイクルの冷媒として用いるときには、例えばＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ａでつないだサイクル（図４の破線参照）をランキンサイクルとして用いることとなる。すなわち、ランキンサイクル３１の運転開始前に冷媒が外気温度と同じ２５℃であれば、冷媒は気液二相の状態（Ａ点からＧ点までのいずれかの点の上）にある。この状態で冷媒ポンプ３２を駆動すると、凝縮器３８が徐々に働くため、冷媒が飽和液線上のＡ点から圧力一定のまま水平方向の左側に進んで液相のＢ点に到達する。Ｂ点は液相の冷媒が過冷却の状態となっている点である。この過冷却状態にある液冷媒を冷媒ポンプ３２によって加圧すると、冷媒の状態はＢ点よりＣ点へと向かい冷媒の圧力がＢ点より一定値だけ高くなる。この液相にあるＣ点の冷媒に対して冷媒の圧力を一定に保ちつつ熱交換器３６で熱を与えると、冷媒は飽和液線上のＤ点で液相から気液二相へと移り、さらに飽和蒸気線上のＥ点で気液二相から蒸気相へと移り、蒸気相のＦ点に移動する。Ｆ点は蒸気相の冷媒が過熱状態となっている点である。蒸気相のＦ点にある冷媒を膨張機３７に供給し冷媒の有するエネルギーを動力として回生すると、冷媒の圧力が低下すると共に内部エネルギーも低下するため、冷媒はＦ点よりＧ点へと向かう。膨張機３７を出た冷媒を凝縮器３８に導いて冷やしてゆくと、Ｇ点で冷媒が気液二相に移り、さらに凝縮器３８で冷却されると冷媒が飽和液線上のＡ点に到達し、さらに圧力一定のまま水平方向の左側に進んで液相のＢ点に到達する。後は上記の繰り返しである。なお、ランキンサイクルを示す破線と温度一定の線とは本来重なるのであるが、重ねると見にくくなるので、温度一定の線から少し離してランキンサイクルを示す破線を示している。

冷媒の相状態図において、同じ圧力の条件で飽和温度以下に冷却された液冷媒を過冷却冷媒といい、飽和温度と過冷却冷媒の温度との差が過冷却度ＳＣ（degree of Ｓubcool）［℃］である。図４に破線で示したランキンサイクル上では、Ａ点の飽和温度からＢ点の過冷却冷媒の温度を差し引いた値が過冷却度ＳＣである。Ａ点の飽和温度（つまり飽和液線上の温度）は、冷媒の圧力に依存して一義的に定まるので、図５に示したように冷媒ポンプ入口圧力Ｐｓに対する飽和温度（飽和液線上の温度）Ｔｓｔｒ１の特性を適合により予め求めておけばよい。Ｂ点の過冷却冷媒の温度つまり冷媒ポンプ入口温度Ｔｓは、温度センサ８１により検出することができる。

図３のフローに戻り、ステップ２３では算出した過冷却度ＳＣ［℃］と所定値ａ１［℃］を比較する。所定値ａ１は、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを判定するための値（例えば３℃〜５℃程度）で、予め設定しておく。過冷却度ＳＣが所定値ａ１を超えているときには膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていると判断しステップ２４でクラッチＯＮ固着フラグ＝１とする。

膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているときに、所定値ａ１を超えるサブクール度ＳＣが生じる理由は次の通りである。すなわち、冷媒ポンプ３２の駆動開始前に冷媒は気液二相の状態にある。膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じている状態でのエンジン冷間時にエンジン２を始動すると、エンジン２によって冷媒ポンプ３２が駆動され、わずかであるが冷媒が冷媒通路４４，４１，４２，バイパス通路６５，冷媒通路４３，４４を循環する。この冷媒の循環によって、冷媒は熱交換器３６でエンジン２の冷却水から若干の熱をもらい、凝縮器３８で若干の熱を奪われることから、冷媒の状態が図４においてＡ点からＢ点へと移り、冷媒ポンプ入口で過冷却の冷媒となる。つまり、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているときには所定値ａ１を超える過冷却度ＳＣが生じるのである。

一方、ステップ２３で過冷却度ＳＣが所定値ａ以下であるときには膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていないと判断しステップ２５に進んでクラッチＯＮ固着フラグ＝０とする。

これで膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かの診断を終了するので、ステップ２６では診断終了フラグ（エンジンの始動時にゼロに初期設定）＝１とする。

これでサブルーチンの処理を全て終了するので、図２のフローに戻り、図３のフローでクラッチＯＮ固着フラグ＝１となったときには、次回以降ステップ１よりステップ１０，１１に進む。ステップ１０，１１では膨張機３７を駆動させないようにするため、バイパス弁６６を開く指令を出し、膨張機上流弁６２を閉じる指令を出す。

一方、図３のフローでクラッチＯＮ固着フラグ＝０（かつ診断終了フラグ＝１）となったときには、次回以降ステップ１よりステップ２以降に進むことになる。

図６フローは、第２段階として膨張機３７を駆動するためのもので、図２のフローに続けて一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ３１では膨張機駆動フラグ（エンジンの始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは膨張機駆動フラグ＝０であるとしてステップ３２に進む。

ステップ３２では起動フラグ（図２のフローにより設定済み）をみる。起動フラグ＝０であるときにはそのまま今回の処理を終了する。

起動フラグ＝１であるときにはステップ３３に進み、膨張機３７に冷媒を供給して良いか否かの判定条件がＯＫであるか否かをみる。ここでは簡単ため、膨張機３７に冷媒を供給して良い判定条件は、冷媒ポンプ入口で冷媒が過冷却状態になっていること、つまり冷媒の過冷却度が所定値ａ１を超えていることであるとする。凝縮器３８は、冷媒ポンプ３２の駆動開始前には、気液二相の状態にあることは分かっているが、冷媒ポンプ３２の駆動開始前に冷媒ポンプ３２入口で冷媒の状態が液体なのかガスの状態なのかはエンジンコントローラ７１に分からない。しかしながら、冷媒ポンプ３２が駆動され、冷媒が冷媒通路４４，４１，４２，バイパス通路６５，冷媒通路４３，４４を循環していれば、やがて冷媒ポンプ入口で冷媒が過冷却状態になる。冷媒ポンプ入口で冷媒が過冷却状態になったか否かは、上記のように冷媒ポンプ入口の圧力と温度に基づいて過冷却度ＳＣを算出し、この算出した過冷却度ＳＣと所定値ａ１とを比較することで判定できる。ステップ３３で算出した過冷却度ＳＣが所定値ａ１以下であれば、膨張機３７に冷媒を供給して良い判定条件を満足していないと判断し、ステップ３７，３８に進み、バイパス弁６６に開指令を出し、膨張機上流弁６２に閉指令を出す。

一方、ステップ３３で算出した過冷却度ＳＣが所定値ａ１を超えていれば、膨張機３７に冷媒を供給して良い判定条件を満足したと判断し、ステップ３４に進み膨張機駆動フラグ＝１とした後、ステップ３５，３６に進む。ステップ３５ではバイパス弁６６に閉指令を出し、膨張機上流弁６２に開指令を出す。これによって膨張機３７にガス冷媒が供給され、膨張機３７が駆動される。

ステップ３４で膨張機駆動フラグ＝１としたことより、次回以降にはステップ３１よりステップ３２，３３，３４を飛ばしてステップ３５，３６に進み、ステップ３５，３６の操作を繰り返す。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、ランキンサイクル３１と、冷媒ポンプ３２と膨張機３７を同じ軸とし、当該軸とエンジン２の回転軸とを、締結・解放し得る膨張機クラッチ３５（電磁クラッチ）を介して連結する伝動機構（３３，３４，２ａ）とを備える。また、本実施形態では、圧力センサ７３（第１圧力検出手段）と、温度センサ８１（第１温度検出手段）と、圧力センサ７２（第２圧力検出手段）と、温度センサ８２（第２温度検出手段）とを備える。また、本実施形態では、これら４つのセンサにより検出される検出値をランキンサイクルを運転させる際に用いる制御手段（７１）を備える。以上を前提として、本実施形態では圧力センサ７３及び温度センサ８１のカップルにより検出される圧力及び温度に基づいて、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じている（電磁クラッチが締結状態で固着している）か否かを診断する固着診断手段を設けた。このように本実施形態によれば、膨張機回転速度センサと電流センサを設けることなく、既設の圧力センサ７３、温度センサ８１を用いて膨張機クラッチ３５（電磁クラッチ）の固着診断を行い得るので、コストアップを抑制できる。

本実施形態では、圧力センサ７３及び温度センサ８１のカップルにより検出される圧力及び温度に基づいて、冷媒の過冷却度ＳＣを算出する（図３のステップ２１，２２参照）。そして、この算出した過冷却度ＳＣが予め定めた所定値ａ１を超えるとき、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じている（電磁クラッチが締結状態で固着している）と診断する（図３のステップ２３，２４参照）。これによって、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを容易に診断できる。

本実施形態では、圧力センサ７３は冷媒ポンプ３２入口圧力Ｐｓを検出し、温度センサ８１は冷媒ポンプ３２入口温度Ｔｓを検出する。冷媒ポンプ３２の入口はランキンサイクル３１を構成する冷媒通路及びバイパス通路の中で圧力及び温度が大気状態から最も低くなる部位であるため、大気状態からの圧力差及び温度差が最も大きくなる。大気状態から最も低くなる圧力及び温度に基づく本実施形態によれば、固着診断を精度良く行うことができる。

起動条件の一つにエンジン２の暖機が完了していることが入っている。本実施形態では、固着診断を、起動条件（冷媒ポンプ３２を駆動する条件）が成立しないときに行う（図２のステップ２，３，８，９参照）ので、エンジン２の暖機が完了する前に固着診断が終了する。これによって、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていると診断した場合に、エンジン２の暖機完了後に無用にランキンサイクル３１の運転を開始せずに済ませることができる。

（第２実施形態）
図７のフローは、第２実施形態の冷媒ポンプ３２を駆動するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。第１実施形態の図２のフローと同一部分には同一の符号を付している。

第１実施形態では、冷媒の過冷却度に基づいて膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを診断した。一方、第２実施形態は、冷媒の過熱度に基づいて膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを診断するものである。

第１実施形態と相違する部分を主に説明すると、図７のフローにおいてステップ８で診断済みフラグ＝０であるときにはステップ１２に進み、クラッチＯＮ固着診断を行う。ステップ１２の処理は図８のフローにより説明する。

図８のフロー（図７のステップ１２のサブルーチン）は、クラッチＯＮ固着診断を行うためのものである。第１実施形態の図３のフローと同一部分には同一の符号を付している。第１実施形態の図６のフローは第２実施形態でもそのまま用いる。

ステップ４１では圧力センサ７２（第２圧力検出手段）により検出される熱交換器出口圧力Ｐｄ［ＭＰａ］から図９を内容とするテーブルを検索することにより、飽和温度（飽和蒸気線上の温度）Ｔｓｔｒ２［℃］を算出する。ステップ４２では、温度センサ８２（第２温度検出手段）により検出される熱交換器出口温度Ｔｄ［℃］からこの温度Ｔｓｔｒ２を差し引いた値を冷媒の過熱度ＳＨ［℃］として算出する。

ここで、過熱度ＳＨを図４を参照して簡単に説明する。冷媒の相状態図において、同じ圧力の条件で飽和温度以上に熱せられた蒸気冷媒を過熱蒸気冷媒といい、過熱蒸気冷媒の温度と飽和温度との差が過熱度（degree of Ｓupereat）［℃］である。図４に破線で示したランキンサイクル上では、Ｆ点の過熱蒸気冷媒の温度からＥ点の飽和温度を差し引いた値が過熱度ＳＨである。Ｅ点の飽和温度（つまり飽和蒸気線上の温度）は、冷媒の圧力に依存して一義的に定まるので、図９に示したように熱交換器出口圧力Ｐｄに対する飽和温度（飽和蒸気線上の温度）Ｔｓｔｒ２の特性を適合により予め求めておけばよい。Ｆ点の過熱蒸気冷媒の温度つまり熱交換器出口温度Ｔｄは、温度センサ８２により検出することができる。

図８のフローに戻り、ステップ４３では算出した過熱度ＳＨと所定値ａ２［℃］を比較する。所定値ａ２は、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを診断するための値（例えば５℃〜１０℃程度）で、予め設定しておく。過熱度ＳＣが所定値ａ２を超えているときには膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていると判断しステップ２４でクラッチＯＮ固着フラグ＝１とする。

膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているときに、所定値ａ２を超える過熱度ＳＨが生じる理由は次の通りである。すなわち、冷媒ポンプ３２の駆動開始前に冷媒は気液二相の状態にある。膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じている状態でのエンジン冷間時にエンジン２を始動すると、エンジン２によって冷媒ポンプ３２が駆動され、わずかであるが冷媒が冷媒通路４４，４１，４２，バイパス通路６５，冷媒通路４３，４４を循環する。この冷媒の循環によって、冷媒は熱交換器３６でエンジン２の冷却水から若干の熱をもらい、凝縮器３８で若干の熱を奪われることから、冷媒の状態が図４においてＡ点からＢ点へと移り、冷媒ポンプ入口で過冷却の冷媒となる。すると、液冷媒が冷媒ポンプ３２の駆動により熱交換器３６に供給されることとなり、冷媒の状態が図４においてＢ点からＣ点へと移る。エンジン２の暖機完了後に、エンジン２の冷却水から熱を継続してもらうようになると、冷媒の状態が図４においてＣ点からＤ点、Ｅ点を経てＦ点へと移り、熱交換器出口で過熱蒸気の冷媒となる。つまり、エンジンの暖機完了から暫くすれば所定値ａ２を超える過熱度ＳＨが生じるのである。

一方、ステップ４３で過熱度ＳＨが所定値ａ２以下であるときには膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じていないと判断しステップ２５に進んでクラッチＯＮ固着フラグ＝０とする。

これで膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かの診断を終了するので、ステップ２６では診断終了フラグ（エンジンの始動時にゼロに初期設定）＝１とする。

これでサブルーチンの処理を全て終了するので、図７のフローに戻り、図８のフローでクラッチＯＮ固着フラグ＝１となったときには、次回以降ステップ１よりステップ１０，１１に進む。ステップ１０，１１では膨張機３７を駆動させないようにするため、バイパス弁６６を開く指令を出し、膨張機上流弁６２を閉じる指令を出す。

一方、図３のフローでクラッチＯＮ固着フラグ＝０（かつ診断終了フラグ＝１）となったときには、次回以降ステップ１よりステップ２以降に進むことになる。

このように第２実施形態では、圧力センサ７２及び温度センサ８２のカップルにより検出される圧力及び温度に基づいて、冷媒の過熱度ＳＨを算出する（図８のステップ４１，４２参照）。そして、この算出した過熱度ＳＨが予め定めた所定値ａ２を超えるとき、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じている（電磁クラッチが締結状態で固着している）と診断する（図８のステップ４３，２４参照）。これによって、膨張機クラッチ３５にクラッチＯＮ固着が生じているか否かを容易に判定できる。

第２実施形態では、圧力センサ７２は熱交換器３６出口圧力を検出し、温度センサ８２は熱交換器３６出口温度を検出する。熱交換器３６の出口はランキンサイクル３１を構成する冷媒通路及びバイパス通路の中で圧力及び温度が大気状態から最も高くなる部位であるため、大気状態からの圧力差及び温度差が最も大きくなる。大気状態から最も高くなる圧力及び温度に基づく第２実施形態によれば、固着診断を精度良く行うことができる。

（第３実施形態）
図１０は第２実施形態のランキンサイクルのシステム全体を表した概略構成図を示している。第１実施形態の図１と同一部分には同一の符号を付している。ただし、エンジン冷却水回路は省略して示していない。

第１、第２の実施形態はエンジン駆動の車両１を対象とするものであったが、第３実施形態はハイブリッド車両１’を対象としている。ハイブリッド車両１’では、周知のように強電バッテリ、強電バッテリからの直流を交流に変換するインバータ、インバータからの交流で回転し得るモータから主に構成される強電系が加わっている。この場合に、強電系を構成するモータ及びインバータは高温になり得るので、モータ及びインバータの機能を補償する温度を超えることがないように、モータ及びインバータの内部を冷却する必要がある。

このため、ハイブリッド車両１’にランキンサイクル３１を適用するに際しては、エンジン駆動の車両１と凝縮器の構成を変えている。すなわち、第１、第２の実施形態では凝縮器３８が空冷式であったが、第３実施形態では水冷式の凝縮器３８’へと変更している。

水冷式凝縮器３８’には冷媒通路３８’ａと冷却水通路３８’ｂとを設けている。冷媒通路３８’ａの一方はランキンサイクル３１の冷媒通路４３に、他方はランキンサイクル３１の冷媒通路４４に接続する。

一方、冷却水通路３８’ｂには、サブラジエータ９１で冷却した冷却水（この冷却水をエンジンの冷却水と区別するため、以下「第２冷却水」という。）を冷却水通路１０１，１０２を介して循環させる。このため、冷却水通路１０１，１０２の各一端を冷却水通路３８’ｂに、冷却水通路１０１，１０２の各他端をサブラジエータ９１に接続している。ここで、水冷式凝縮器３８’の全体を俯瞰して見たときに、第２冷却水とランキンサイクル３１の冷媒とが互いに流れる向きが逆向きとなるようにしている。

上記のサブラジエータ９１はラジエータ１１と並列に配置し、車速風または冷却ファン１２で冷却する。サブラジエータ９１の出口には冷却水ポンプ９２を設けて、第２冷却水を循環させる。

冷却水ポンプ９２はモータ９３駆動で、このモータ９３に流す電流値を調整し得る電流値調整装置９４を有し、この電流値調整装置９４によりモータ９３に流す電流値をデューティ制御可能（調整可能）である。電流値調整装置９４の電源はバッテリである。例えば、電流値調整装置９４に与えるＯＮデューティ値が０％のときモータ９３は非駆動状態にあり冷却水ポンプ９２は非回転状態にある。電流値調整装置９４に与えるＯＮデューティ値が最大の１００％のときモータ９３は駆動状態となり、冷却水ポンプ９２は回転して最大の流量を吐出する。

冷却水ポンプ９２下流の冷却水通路１０１には、強電系を構成するモータ及びインバータを冷却するため、モータの冷却水通路１１１、インバータの冷却水通路１１２を、さらに水冷式のインタークーラ１１３を直列に配置している。これによって、サブラジエータ９１からの冷却水でモータ及びインバータがモータ及びインバータの機能を補償しる温度を超えることがないように冷却される。また、冷却水ポンプ９２下流の冷却水通路１０１に第２冷却水温度を検出する温度センサ１２１を設けている。

第３実施形態は、車両が相違するのみで、第３実施形態でも、第１実施形態の図２，図３，図６のフローをそのまま用いることができる。また、第３実施形態でも、第２実施形態の図７，図８，図６のフローをそのまま用いることができる。

このように第３実施形態によれば、ハイブリッド車両１’においても膨張機回転速度センサと電流センサを設けることなく、既設の圧力センサ７３、温度センサ８１を用いて膨張機クラッチ３５（電磁クラッチ）の固着診断を行い得るので、コストアップを抑制できる。また、ハイブリッド車両においても膨張機回転速度センサと電流センサを設けることなく、既設の圧力センサ７２、温度センサ８２を用いて膨張機クラッチ３５（電磁クラッチ）の固着診断を行い得るので、コストアップを抑制できる。

実施形態では、膨張機上流弁６２を設けてある場合で説明したが、膨張機上流弁６２はなくてもかまわない。

実施形態では、第１圧力検出手段が冷媒ポンプの入口圧力を、第１温度検出手段が冷媒ポンプの入口温度を検出し、第２圧力検出手段が熱交換器の出口圧力を、第２温度検出手段が熱交換器の出口温度を検出する場合で説明したが、これに限られない。第１圧力検出手段は凝縮器から前記冷媒ポンプまでの冷媒通路の圧力を、第１温度検出手段は凝縮器から前記冷媒ポンプまでの冷媒通路の温度を検出すればよい。第２圧力検出手段は前記熱交換器から前記膨張機までの冷媒通路の圧力を、第２温度検出手段は前記熱交換器から前記膨張機までの冷媒通路の温度を検出すればよい。

１ エンジン駆動車両
１’ハイブリッド車両
２ エンジン
２ａ クランクプーリ（伝動機構の一部）
３１ ランキンサイクル
３２ 冷媒ポンプ
３３ ポンププーリ（伝動機構の一部）
３４ ベルト（伝動機構の一部）
３５ 膨張機クラッチ（電磁クラッチ）
３６ 熱交換器
３７ 膨張機
３８ 凝縮器
３８’ 液冷式凝縮器
６２ 膨張機上流弁
６６ バイパス弁
７１ エンジンコントローラ
７２ 圧力センサ（第２圧力検出手段）
７３ 圧力センサ（第１圧力検出手段）
８１ 温度センサ（第１温度検出手段）
８２ 温度センサ（第２温度検出手段）

Claims (6)

1. エンジンの廃熱を冷媒に回収する熱交換器、この熱交換器出口の冷媒を用いて動力を発生させる膨張機、この膨張機を出た冷媒を凝縮させる凝縮器、前記膨張機により回生された動力によって駆動されると共に、この凝縮器からの冷媒を前記熱交換器に供給する冷媒ポンプを含むランキンサイクルと、
   前記冷媒ポンプと前記膨張機を同じ軸とし、当該軸と前記エンジンの回転軸とを、締結・解放し得る電磁クラッチを介して連結する伝動機構と、
   前記凝縮器から前記冷媒ポンプまでの冷媒通路の圧力を検出する第１圧力検出手段と、
   前記凝縮器から前記冷媒ポンプまでの冷媒通路の温度を検出する第１温度検出手段と、
   前記熱交換器から前記膨張機までの冷媒通路の圧力を検出する第２圧力検出手段と、
   前記熱交換器から前記膨張機までの冷媒通路の温度を検出する第２温度検出手段と、
   これら４つの検出手段により検出される検出値を前記ランキンサイクルを運転させる際に用いる制御手段と
   を備えるエンジンの廃熱利用装置において、
   前記第１圧力検出手段及び前記第１温度検出手段のカップルと、前記第２圧力検出手段及び前記第２温度検出手段のカップルとのいずれかにより検出される圧力及び温度に基づいて、前記電磁クラッチが締結状態で固着しているか否かを診断する固着診断手段
   を設けたことを特徴とするエンジンの廃熱利用装置。
2. 前記第１圧力検出手段及び前記第１温度検出手段のカップルにより検出される圧力及び温度に基づいて、前記冷媒の過冷却度を算出し、この算出した過冷却度が予め定めた所定値を超えるとき、前記電磁クラッチが締結状態で固着していると診断することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱利用装置。
3. 前記第２圧力検出手段及び前記第２温度検出手段のカップルにより検出される圧力及び温度に基づいて、前記冷媒の過熱度を算出し、この算出した過熱度が予め定めた所定値を超えるとき、前記電磁クラッチが締結状態で固着していると診断することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱利用装置。
4. 前記第１圧力検出手段は前記冷媒ポンプの入口圧力を検出し、前記第１温度検出手段は前記冷媒ポンプの入口温度を検出することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの廃熱利用装置。
5. 前記第２圧力検出手段は前記熱交換器の出口圧力を検出し、前記第２温度検出手段は前記熱交換器の出口温度を検出することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの廃熱利用装置。
6. 前記診断を、前記冷媒ポンプを駆動する条件が成立しないときに行うことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のエンジンの廃熱利用装置。

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