JP2015232272A - エンジンの廃熱利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランキンサイクルの非運転域でエンジンと膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときにもエンジンのオーバーヒートを抑制し得る廃熱利用装置を提供する。【解決手段】ラジエータ（１１）と、ランキンサイクル（３１）と、膨張機（３７）とエンジンとの間の回転力の伝導を断接するクラッチ（３５）とを備え、空気流れの上流側から凝縮器（３８）、ラジエータ（１１）の順に配置すると共に、ランキンサイクルの非運転域でクラッチ固着が生じたときにクラッチ固着が生じないときよりエンジンの運転領域を制限する運転領域制限手段（７１）を設ける。【選択図】図１

Description

この発明はエンジンの廃熱利用装置、特にエンジンと膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときの制御方法に関する。

ランキンサイクルの膨張機とエンジンとの間に電磁式のクラッチを備えるものがある（特許文献１参照）。

特開２０１０−１０１２８３号公報

ところで、ランキンサイクルの非運転域でエンジンと膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときには何らかの対策を講ずる必要がある。しかしながら、上記特許得文献１の技術には、ランキンサイクルの非運転域でエンジンと膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときの対策について一切記載がない。

そこで本発明は、ランキンサイクルの非運転域でエンジンと膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときにもエンジンのオーバーヒートを抑制し得る廃熱利用装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジンの廃熱利用装置は、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、前記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、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、前記膨張機と前記エンジンとの間の回転力の伝導を断接するクラッチとを備えている。この場合に、本発明のエンジンの廃熱利用装置では、空気流れの上流側から前記凝縮器、前記ラジエータの順に配置すると共に、前記ランキンサイクルの非運転域で前記エンジンと前記膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときに前記クラッチ固着が生じないときより前記エンジンの運転領域を制限する運転領域制限手段、前記ランキンサイクルの非運転域で前記クラッチ固着が生じたときに前記クラッチ固着が生じないときより前記エンジンの最高出力を制限するエンジン最高出力制限手段、前記ランキンサイクルの非運転域で前記クラッチ固着が生じたときに前記クラッチ固着が生じないときより前記エンジンの搭載される車両の最高車速を制限する最高車速制限手段のいずれかを設ける。

ランキンサイクルの非作動域でクラッチ固着が生じていないときのラジエータ放熱量よりもランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたときのラジエータ及び凝縮器の全体の放熱量が少なくなることを本発明者が初めて見いだした。このため、ランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたときには、両者の差の放熱量の分だけエンジン冷却水温度が上昇し、運転点によってはエンジンにオーバーヒートが発生する恐れがある。本発明では、ランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたときにクラッチ固着が生じないときよりエンジンの運転領域を制限するか、エンジンの最高出力を制限するか、エンジンの搭載される車両の最高車速を制限するので、ランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたときにもオーバーヒートを抑制することができる。

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。 ポンプ及び膨張機を一体化した膨張機ポンプの概略断面図である。 冷媒ポンプの概略断面図である。 膨張機の概略断面図である。 冷媒系バルブの機能を示す概略図である。 ハイブリッド車両の概略構成図である。 エンジンの概略斜視図である。 排気管の配置を車両の下方から見た概略図である。 ランキンサイクル運転域の特性図である。 ランキンサイクル運転域の特性図である。 膨張機トルクによりエンジン出力軸の回転をアシストしている途中でハイブリッド車両１の加速が行われたときの様子を示したタイミングチャートである。 ランキンサイクルの運転停止からの再起動の様子を示したタイミングチャートである。 ランキンサイクル非運転域かつ膨張機クラッチ非固着時のラジエータの放熱量と、ランキンサイクル非運転域かつ膨張機クラッチ固着時のラジエータの放熱量と凝縮器の放熱量との合計の放熱量との関係を示した図である。 車両前面の凝縮器及びラジエータを車両の側方から見た概略断面図である。 車両前面からの距離に対して空気温度がどうなるかを示した特性図である。 ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界の更新を説明するためのエンジンの運転領域図である。 ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界の更新を説明するためのフローチャートである。 ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界の更新を説明するためのフローチャートである。 凝縮器の放熱量の特性図である。 ラジエータと凝縮器の合計の放熱能力の特性図である。 外気温補正係数の特性図である。 エアコン負荷補正量の特性図である。 ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界の更新を説明するための領域マップの特性図である。 外気温が相違する場合のラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界を説明するための領域マップの特性図である。 供給燃料量の制限を説明するためのフローチャートである。 ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ境域の境界が更新されている領域マップの特性図である。 第２実施形態のエアコン動作の制限を説明するためのフローチャートである。 第３実施形態のエンジン最高出力の制限を説明するためのフローチャートである。 第３実施形態のエンジン最高出力の特性図である。 第４実施形態の最高車速の制限を説明するためのフローチャートである。 第４実施形態の基本最高車速の特性図である。 第４実施形態の外気温補正係数の特性図である。 第５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。 第６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。図１のランキンサイクル３１は、冷凍サイクル５１と冷媒および凝縮器３８を共有する構成になっており、ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１を統合したサイクルのことを、これ以降統合サイクル３０と表現する。図４は統合サイクル３０が搭載されるハイブリッド車両１の概略構成図である。尚、統合サイクル３０は、ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１の冷媒が循環する回路（通路）及びその途中に設けられたポンプ、膨張機、凝縮器等の構成要素に加え、冷却水や排気の回路（通路）等を含めたシステム全体を指すものとする。

ハイブリッド車両１では、エンジン２、モータジェネレータ８１、自動変速機８２が直列に連結され、自動変速機８２の出力はプロペラシャフト８３、ディファレンシャルギヤ８４を介して駆動輪８５に伝達される。エンジン２とモータジェネレータ８１の間には第１駆動軸クラッチ８６を設けている。また、自動変速機８２の摩擦締結要素の一つが第２駆動軸クラッチ８７として構成されている。第１駆動軸クラッチ８６と第２駆動軸クラッチ８７は、エンジンコントローラ７１に接続されており、ハイブリッド車両の運転条件に応じてその断接（接続状態）が制御される。ハイブリッド車両１では、図７Ｂに示すように、車速がエンジン２の効率が悪いＥＶ走行領域にあるときには、エンジン２を停止し第１駆動軸クラッチ８６を遮断し第２駆動軸クラッチ８７を接続してモータジェネレータ８１による駆動力のみでハイブリッド車両１の走行を行わせる。一方、車速がＥＶ走行領域を外れてランキンサイクル運転域に移行したときには、エンジン２を運転してランキンサイクル３１（後述する）を運転する。エンジン２は排気通路３を備え、排気通路３は、排気マニホールド４と、排気マニホールド４の集合部に接続される排気管５とから構成される。排気管５は途中でバイパス排気管６と分岐しており、バイパス排気管６にバイパスされる区間の排気管５には、排気と冷却水との間で熱交換を行なうための廃熱回収器２２を備える。廃熱回収器２２とバイパス排気管６は、図６に示すように、これらを一体化した廃熱回収ユニット２３として、床下触媒８８とその下流のサブマフラー８９との間に配置される。

図１に基づき、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し、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をバイパスさせて冷却水の全量がバイパス冷却水通路１４側を流れる。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が、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、冷却水通路１３から分岐して後述の熱交換器３６に直接接続する第１バイパス冷却水通路２４と、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に接続する第２バイパス冷却水通路２５とからなる。

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、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は冷却水通路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（ランキンサイクル３１の冷媒にとって下流側）は、エンジン２の出口の冷却水を排気によってさらに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を指すエンジン水温が、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ようにしている。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がある。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、排気回収器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。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。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。ここでは、ランキンサイクル３１は、単純なランキンサイクルでなく、冷凍サイクル５１と統合した統合サイクル３０の一部として構成されている。以下では、基本となるランキンサイクル３１を先に説明し、その後に冷凍サイクル５１に言及する。

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、発生動力をエンジン２の出力軸（クランク軸）に供給する構成である（図２Ａ参照）。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（図１参照）。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（図２Ｂ、図２Ｃ参照）。

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と断接可能にしている（図２Ａ参照）。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（予測膨張機トルクが正の場合）に膨張機クラッチ３５を接続することで、膨張機３７の発生する出力によって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。

次に、冷凍サイクル５１について述べる。冷凍サイクル５１は、ランキンサイクル３１を循環する冷媒を共用するため、ランキンサイクル３１と統合され、冷凍サイクル５１の構成そのものは簡素になっている。すなわち、冷凍サイクル５１は、コンプレッサ（圧縮機）５２、凝縮器３８、エバポレータ（蒸発器）５５を備える。

コンプレッサ５２は冷凍サイクル５１の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機械で、エンジン２によって駆動される。すなわち、図４にも示したようにコンプレッサ５２の駆動軸にはコンプレッサプーリ５３が固定され、このコンプレッサプーリ５３とクランクプーリ２ａとにベルト３４を掛け回している。エンジン２の駆動力がこのベルト３４を介してコンプレッサプーリ５３に伝達され、コンプレッサ５２が駆動される。また、コンプレッサプーリ５３とコンプレッサ５２との間に電磁式のクラッチ（このクラッチを以下「コンプレッサクラッチ」という。）５４を設けて、コンプレッサ５２とコンプレッサプーリ５３とを断接可能にしている。

図１に戻り、コンプレッサ５２からの冷媒は冷媒通路５６を介して冷媒通路４３に合流した後、凝縮器３８に供給される。凝縮器３８は外気との熱交換によって冷媒を凝縮し液化する熱交換器である。凝縮器３８からの液状の冷媒は、冷媒通路４４から分岐する冷媒通路５７を介してエバポレータ（蒸発器）５５に供給される。エバポレータ５５は、図示しないヒータコアと同様にエアコンユニットのケース内に配設されている。エバポレータ５５は、凝縮器３８からの液状冷媒を蒸発させ、そのときの蒸発潜熱によってブロアファンからの空調空気を冷却する熱交換器である。

エバポレータ５５によって蒸発した冷媒は冷媒通路５８を介してコンプレッサ５２に戻される。なお、エバポレータ５５によって冷却された空調空気とヒータコアによって加熱された空調空気は、エアミックスドアの開度に応じて混合比率が変更され、乗員の設定する温度に調節される。

ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１とからなる統合サイクル３０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、冷凍サイクル分岐点４５と冷媒ポンプ３２とを連絡する冷媒通路４４にポンプ上流弁６１、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、冷媒ポンプ３２と熱交換器３６とを連絡する冷媒通路４１には、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と冷凍サイクル合流点４６とを連絡する冷媒通路４３にも、冷凍サイクル合流点４６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。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。さらに、バイパス弁６６をバイパスする通路６７に圧力調整弁６８を設けている。冷凍サイクル５１側についても、冷凍サイクル分岐点４５とエバポレータ５５とを接続する冷媒通路５７にエアコン回路弁６９を設けている。

上記４つの弁６１、６２、６６、６９はいずれも電磁式の開閉弁である。圧力センサ７２により検出される膨張機上流圧力の信号、圧力センサ７３により検出される凝縮器３８の出口の冷媒圧力Ｐｄの信号、膨張機３７の回転速度信号等がエンジンコントローラ７１に入力されている。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、冷凍サイクル５１のコンプレッサ５２や、ラジエータファン１２の制御を行なうとともに、上記４つの電磁式開閉弁６１、６２、６６、６９の開閉を制御する。

例えば、圧力センサ７２により検出される膨張機上流側圧力及び膨張機回転速度に基づいて膨張機トルク（回生動力）を予測し、この予測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、予測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。センサ検出圧力と膨張機回転速度とに基づくことで、排気温度から膨張機トルク（回生動力）を予測する場合とくらべ、高い精度で膨張機トルクを予測することができ、膨張機トルクの発生状況に応じて膨張機クラッチ３５の締結・解放を適切に行うことができる（詳細は特開２０１０−１９０１８５号公報参照）。

上記４つの開閉弁６１、６２、６６、６９及び２つの逆止弁６３、６４は、冷媒系バルブである。これらの冷媒系バルブの機能を改めて図３に示す。

図３において、ポンプ上流弁６１は、冷凍サイクル５１の回路に比べてランキンサイクル３１の回路に冷媒が偏り易くなる所定の条件で閉じることで、ランキンサイクル３１への冷媒（潤滑成分を含む）の偏りを防止するためのもので、後述するように、膨張機３７下流の逆止弁６４と協働してランキンサイクル３１の回路を閉塞させる。膨張機上流弁６２は、熱交換器３６からの冷媒圧力が相対的に低い場合に冷媒通路４２を遮断し熱交換器３６からの冷媒が高圧になるまで保持することができるようにするものである。これによって、膨張機トルクが十分得られない場合でも冷媒の加熱を促し、例えばランキンサイクル３１が再起動する（回生が実際に行なえるようになる）までの時間を短縮させることができる。バイパス弁６６は、ランキンサイクル３１の始動時等にランキンサイクル３１側に存在する冷媒量が十分でないときなどに、膨張機３７をバイパスさせた上で冷媒ポンプ３２の作動が行えるように開弁し、ランキンサイクル３１の起動時間を短縮するためのものである。膨張機３７をバイパスさせた上で冷媒ポンプ３２を作動させることで、凝縮器３８の出口あるいは冷媒ポンプ３２の入口の冷媒温度が、その部位の圧力を考慮した沸点から所定温度差（サブクール度ＳＣ）以上に低下した状態が実現されれば、ランキンサイクル３１には十分な液体冷媒が供給できる状態が整ったことになる。

熱交換器３６上流の逆止弁６３は、バイパス弁６６、圧力調整弁６８、膨張機上流弁６２と協働して膨張機３７に供給される冷媒を高圧に保持するためのものである。ランキンサイクル３１の回生効率が低い条件ではランキンサイクル３１の運転を停止し、熱交換器３６の前後区間に亘って回路を閉塞することで、停止中の冷媒圧力を上昇させておき、高圧冷媒を利用してランキンサイクル３１が速やかに再起動できるようにする。圧力調整弁６８は膨張機３７に供給される冷媒の圧力が高くなり過ぎた場合に開いて、高くなり過ぎた冷媒を逃すリリーフ弁の役割を有している。

膨張機３７下流の逆止弁６４は、上述のポンプ上流弁６１と協働してランキンサイクル３１への冷媒の偏りを防止するためのものである。ハイブリッド車両１の運転開始直後、エンジン２が暖まっていないとランキンサイクル３１が冷凍サイクル５１より低温となり、冷媒がランキンサイクル３１側に偏ることがある。ランキンサイクル３１側に偏る確率はそれほど高くないものの、例えば夏場の車両運転開始直後には、車内を早く冷やしたい状況にあって冷房能力が最も要求されることから、冷媒の僅かな偏在も解消して冷凍サイクル５１の冷媒を確保したいという要求がある。そこで、ランキンサイクル３１側への冷媒の偏在を防止するため逆止弁６４を設けたものである。

コンプレッサ５２は 、駆動停止時に冷媒が自由通過できる構造ではなく、エアコン回路弁６９と協働して冷凍サイクル５１への冷媒の偏りを防止することができる。これについて説明する。冷凍サイクル５１の運転が停止したとき、定常運転中の比較的高い温度のランキンサイクル３１側から冷凍サイクル５１側へと冷媒が移動して、ランキンサイクル３１を循環する冷媒が不足することがある。冷凍サイクル５１の中で、冷房停止直後はエバポレータ５５の温度が低くなっていて、比較的容積が大きく温度が低くなっているエバポレータ５５に冷媒が溜まり易い。この場合に、コンプレッサ５２の駆動停止によって凝縮器３８からエバポレータ５５への冷媒の動きを遮断するとともに、エアコン回路弁６９を閉じることで、冷凍サイクル５１への冷媒の偏りを防止するのである。

次に、図５はエンジン２全体のパッケージを示すエンジン２の概略斜視図である。図５において特徴的なのは、熱交換器３６が排気マニホールド４の鉛直上方に配置されていることである。排気マニホールド４の鉛直上方のスペースに熱交換器３６を配置することによって、ランキンサイクル３１のエンジン２への搭載性を向上させている。また、エンジン２にはテンションプーリ８が設けられている。

次に、ランキンサイクル３１の基本的な運転方法を図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。

まず、図７Ａ及び図７Ｂはランキンサイクル３１の運転領域図である。図７Ａには横軸を外気温、縦軸をエンジン水温（冷却水温度）としたときのランキンサイクル３１の運転域を、図７Ｂには横軸をエンジン回転速度、縦軸をエンジントルク（エンジン負荷）としたときのランキンサイクル３１の運転域を示している。

図７Ａ及び図７Ｂのいずれにおいても所定の条件を満たしたときにランキンサイクル３１を運転するもので、これら両方の条件が満たされた場合にランキンサイクル３１を運転する。図７Ａにおいては、エンジン２の暖機を優先する低水温側の領域と、コンプレッサ５２の負荷が増大する高外気温側の領域でランキンサイクル３１の運転を停止している。排気温度が低く回収効率が悪い暖機時は、むしろランキンサイクル３１を運転しないことで冷却水温度を速やかに上昇させる。高い冷房能力が要求される高外気温時はランキンサイクル３１を止めて、冷凍サイクル５１に十分な冷媒と凝縮器３８の冷却能力を提供する。図７Ｂにおいては、ハイブリッド車両であるので、ＥＶ走行領域と、膨張機３７のフリクションが増大する高回転速度側の領域でランキンサイクル３１の運転を停止している。膨張機３７は全ての回転速度でフリクションが少ない高効率な構造とすることが難しいことから、図７Ｂの場合では、運転頻度の高いエンジン回転速度域でフリクションが小さく高効率となるように、膨張機３７が構成（膨張機３７各部のディメンジョン等が設定）さている。

図８は膨張機トルクによりエンジン出力軸の回転をアシストしている途中でハイブリッド車両１の加速が行われたときの様子をモデルで示したタイミングチャートである。なお、図８の右側には、このときに膨張機３７の運転状態が推移する様子を膨張機トルクマップ上に表している。膨張機トルクマップの等高線で区切られた範囲のうち、膨張機回転速度が低く膨張機上流圧力が高い部分（左上）が膨張機トルクが最も大きく、膨張機回転速度が高く膨張機上流圧力が低くなるほど（右下に進むほど）膨張機トルクが小さくなる傾向になっている。特に斜線部の範囲は、冷媒ポンプを駆動する前提では膨張機トルクがマイナスになって、エンジンに対しては負荷となってしまう領域を表している。

運転者がアクセルペダルを踏込むｔ１までは、定速走行が継続されて膨張機３７が正のトルクを発生させており、膨張機トルクによるエンジン出力軸の回転アシストが行われている。

ｔ１以降、膨張機３７の回転速度、すなわち冷媒ポンプ３２の回転速度がエンジン回転速度に比例して上昇するが、排気温度或いは冷却水温度の上昇は、エンジン回転速度の上昇に対して遅れを有する。そのため、冷媒ポンプ３２の回転速度の上昇によって増大した冷媒量に対して回収可能な熱量の割合が低下する。

従って、膨張機回転速度が上昇するにつれ、膨張機上流の冷媒圧力が低下し、膨張機トルクは低下する。

この膨張機トルクの低下により、膨張機トルクが十分得られなくなると（例えばゼロ付近になるｔ２のタイミングで）、膨張機上流弁６２を開状態から閉状態へと切換えて、回生効率の悪化（膨張機トルクの過度の低下に伴って膨張機３７が逆にエンジン２に引き摺られる現象）が回避される。

膨張機上流弁６２を開状態から閉状態へと切換えた後、ｔ３のタイミングで膨張機クラッチ３５が接続（締結）から切断（解放）へと切換えられる。この膨張機クラッチ３５の切断時期を、膨張機上流弁６２を開状態から閉状態へと切換えた時期より幾分遅らせることによって、膨張機上流の冷媒圧力を十分低下させ、膨張機クラッチ３５を切り離した際の膨張機３７が、過回転になるのを防止できる。また、冷媒ポンプ３２によって多めの冷媒を熱交換器３６内に供給し、ランキンサイクル３１が停止中も冷媒を効果的に加熱することで、ランキンサイクル３１の運転再開がスムースに行なえるようにしている。

ｔ３以降、エンジン２の放熱量の上昇により膨張機上流圧力が再び上昇し、ｔ４のタイミングで、膨張機上流弁６２が閉状態から開状態へと切換えられ、膨張機３７への冷媒の供給が再開される。また、ｔ４で膨張機クラッチ３５が再び接続される。この膨張機クラッチ３５の再接続により、膨張機トルクによるエンジン出力軸の回転アシストが再開される。

図９は、膨張機上流弁６２が閉じられ膨張機クラッチ３５を切断した状態の、ランキンサイクルの運転停止から、図８（ｔ４の制御）と異なる態様でランキンサイクル３１の再起動を行なう様子をモデルで示したタイミングチャートである。

ｔ１１のタイミングで運転者がアクセルペダルを踏込むとアクセル開度が増大する。ｔ１１では、ランキンサイクル３１の運転は停止されている。このため、膨張機トルクはゼロを維持している。

ｔ１１からのエンジン回転速度の上昇に伴ってエンジン２の放熱量が増大し、この放熱量の増大によって熱交換器３６に流入する冷却水温度が高くなり、熱交換器３６内の冷媒の温度が上昇する。膨張機上流弁６２は閉じているので、この熱交換器３６による冷媒温度の上昇によって、膨張機上流弁６２の上流の冷媒圧力、つまり膨張機上流圧力が上昇していく（ｔ１１〜ｔ１２）。

この運転状態の変化によってランキンサイクル非運転域からランキンサイクル運転域へと切換わる。膨張機上流弁６２がなく、ランキンサイクル運転域に移行したときに、即座に膨張機クラッチ３５を切断状態から接続状態へと切換えて膨張機３７をエンジン出力軸と連結したのでは、膨張機３７がエンジン２の負荷となる上にトルクショックが生じてしまう。

一方、図９では、ランキンサイクル運転域へと切換わったとき、即座に膨張機上流弁６２を閉状態から開状態へと切換えることはしない。すなわち、ランキンサイクル運転域に移行した後も膨張機上流弁６２の閉状態を続ける。

やがて、膨張機上流圧力と膨張機下流圧力との差圧が大きくなって所定圧以上となるｔ１２のタイミングで膨張機３７を運転（駆動）できると判断し、膨張弁上流弁６２を閉状態から開状態に切換える。この膨張弁上流弁６２の開状態への切換によって膨張機３７に所定圧の冷媒が供給され、膨張機回転速度がゼロから速やかに上昇する。

この膨張機回転速度の上昇で膨張機回転速度がエンジン回転速度に到達するｔ１３のタイミングで、膨張機クラッチ３５を切断状態より接続状態へと切換える。膨張機３７が十分に回転速度を増す前に膨張機クラッチ３５を接続したのでは、膨張機３７がエンジン負荷となるし、トルクショックも生じ得る。これに対して、エンジン出力軸との回転速度差がなくなるｔ１３で膨張機クラッチ３５を遅れて接続することで、膨張機３７がエンジン負荷となることも、膨張機クラッチ３５を締結することに伴うトルクショックも防止できる。

さて、膨張機クラッチ２５に固着が生じることがある。このときエンジン２と膨張機３７とが常時接続状態となる。ここで膨張機クラッチ２５に固着が生じる原因を述べると、膨張機クラッチとしての電磁式のクラッチでは、ソレノイドコイルへの通電で電磁力を発生させ、この電磁力で２つの部材を圧着させてクラッチを接続状態とする。また、ソレノイドコイルへの通電を停止し電磁力を消失させることで電磁式のクラッチを切断するものとする。このとき、電磁式のクラッチに滑り入力のような大きな入力が入ることによって、２つの部材が張り付いたり、焼き付いたりしてクラッチに固着が生じることがまれにある。また、経時劣化によってもクラッチに固着が生じ得る。また、ソレノイドへの通電、非通電はリレーにより行っているので、リレーの故障によってもクラッチ固着の状態が生じ得る。

エンジン２と膨張機３７とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときには、次の点が問題となる。すなわち、図１に示すシステムでは、クラッチ固着が生じたときにエンジン２により冷媒ポンプ３２が常時駆動される。これによって、ランキンサイクル３１の非運転域でありながら、ランキンサイクル３１が実質的に運転状態となり、凝縮器３８の放熱が生じる。図１に示すシステムでは、凝縮器３８がラジエータ１１の前面に設けられているため、凝縮器３８の放熱によってラジエータ１１の放熱が阻害されるのである。

これについて図１０を参照して説明する。図１０の左側には、運転点がランキンサイクル３１の非運転域にあって膨張機クラッチ２５に固着が生じていないときのラジエータ１１の放熱量を示している。図１０の右側にはランキンサイクル３１の非運転域に同じ運転点があって膨張機クラッチ２５に固着が生じたときのラジエータ１１及び凝縮器３８の放熱量の合計を示している。以下、膨張機クラッチ２５に固着が生じていないときを単に「クラッチ非固着時」と、膨張機クラッチ２５に固着が生じているときを単に「クラッチ固着時」ともいう。また、図面ではランキンサイクル非運転域を「ランキン非運転域」で略記する。

図１０によれば、ランキンサイクル非運転域に同じ運転点がありながら、図１０右側に示すクラッチ固着時には、ラジエータ及び凝縮器の合計の放熱量が、図１０左側に示すクラッチ非固着時のラジエータの放熱量より低下している。これは本発明者が初めて見いだした事項である。一見すると、クラッチ固着時でもランキンサイクル３１経由での外気への放熱がある、つまり凝縮器３８の放熱があるので、凝縮器３８の放熱量とラジエータ１１の放熱量の合計は、クラッチ非固着時のラジエータ１１の放熱量と一致しそうである。しかしながら、事実はそうはなっていない。これは、ランキンサイクル３１を循環する冷媒の流量が限られており、凝縮器３８の放熱量に限界があること、また凝縮器３８の放熱の影響を受けてラジエータ１１の放熱の効率が悪くなるためであると本発明者は考えている。

これをさらに図１１、図１２を用いて述べる。図１１は車両１の前面の凝縮器３８及びラジエータ１１を車両の側方から見た概略断面図を示し、ラジエータ１１の前面（詳しくは前面の近傍）に凝縮器３８が設けられている。車両１の走行時には走行風（空気）が車両前面より凝縮器３８、ラジエータ１１の順に通過し車両後方へと流れる（矢印参照）。凝縮器３８を流れる冷媒、ラジエータ１１を流れる冷却水が外気より高い場合に、凝縮器３８、ラジエータ１１が放熱し、これによって凝縮器３８、ラジエータ１１を通過する空気の温度が上昇する。

次に、図１２は、図１１に示したように凝縮器３８及びラジエータ１１を近接配置したときに、車両前面からの距離に対してこれらを通過する空気の温度がどのように変化するのかを示した特性図である。図１２において、横軸の車両前面からの距離が所定値ａから所定値ｂまでの間に凝縮器３８が、所定値ｃから所定値ｄまでの間にラジエータ１１が存在するとする。

まず、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時の空気温度の変化を下方に実線で示している。すなわち、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時には、凝縮器３８の放熱がないので、車両前面からの距離が所定値ｃとなるまで空気の温度は外気温度Ｔ１のままである。その後、ラジエータ１１を通過するときに空気が熱をもらって上昇するので、空気の温度は車両前面からの距離が所定値ｃから所定値ｄまでの間で直線的に上昇して所定温度Ｔ４となる。ラジエータ１１を通過した後には空気の温度はそれ以上に上昇することはないので、所定値ｄからは所定温度Ｔ４保持する。

一方、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の空気温度の変化を下方に破線で重ねて示している。すなわち、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にはランキンサイクル３１は運転されないはずなのに、クラッチ固着によってランキンサイクル３１が運転されてしまうため、凝縮器３８が放熱する。このときには、空気が凝縮器３８から熱をもらうため、車両前面からの距離が所定値ａから所定値ｂまでの間で空気の温度が外気温度Ｔ１から上昇して所定温度Ｔ２に至る。凝縮器３８を通過した後、ラジエータ１１に入る手前まで空気の温度は上昇しない。その後、ラジエータ１１を通過するときに空気が熱をもらって上昇するので、空気の温度は車両前面からの距離が所定値ｃより所定値ｄまでの間で直線的に上昇して所定温度Ｔ３となる。

ところが、このときにはラジエータを通過するときの温度上昇の程度がランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時より小さいために、上記の温度Ｔ４より低い所定温度Ｔ３にまでしか到達しない。ラジエータ１１を通過した後には空気の温度はそれ以上に上昇することはないので、所定値ｄからは所定温度Ｔ３を維持する。このように、ランキンサイクル非運転域においてクラッチ固着時のラジエータ１１を通過するときの温度上昇の程度がクラッチ非固着時より小さくなり、ラジエータ１１を出た空気温度は、クラッチ固着時のほうがクラッチ非固着時より低くなる。

図１２で示したように、クラッチ固着時にラジエータ１１を通過するときの温度上昇の程度がクラッチ非固着時より小さくなることが、ラジエータ１１の放熱の効率が悪くなることを表している。これについてさらに説明する。ラジエータ１１の空気側放熱量Ｑは次式で与えられる。

Ｑ∝α・Ｆ・η・（Ｔｗ−Ｔａ） …（１）
ただし、α：空気側熱伝達率［ｋＪ／ｍ²・Ｋ］
Ｆ：ラジエータの前面面積［ｍ²］
η：フィン効率［無名数］
Ｔｗ：ラジエータ入口冷却水温度［Ｋ］
Ｔａ：ラジエータ前面空気温度［Ｋ］
ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に凝縮器３８が放熱すると、ラジエータ１１前面の空気温度Ｔａが上がるので、ラジエータ入口冷却水温度Ｔｗ（図１２参照）とラジエータ前面空気温度Ｔａの差が小さくなる。すると、上記（１）式によりラジエータの空気側放熱量Ｑが、凝縮器３８が放熱しない場合より下がる。このことは、図１２において所定値ｃより所定値ｄまでの間の温度上昇の傾きがランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時より小さくなることを意味するのである。このように凝縮器３８の放熱の影響を受けてラジエータ入口冷却水温度Ｔｗとラジエータ前面空気温度Ｔａの差が小さくなると、ラジエータ１１の放熱の効率が悪くなることが分かる。

こうしてランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時よりラジエータ１１の放熱の効率が悪くなると、運転点によっては、その分エンジン２を循環する冷却水温度が上がってしまい、エンジン２にオーバーヒートが生じる恐れがある。

そこで本発明の第１実施形態では、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時よりエンジンの運転領域を制限する。これを図１３を参照して説明すると、図１３は横軸をエンジン回転速度、縦軸をエンジントルクとするエンジンの運転領域図である。図１３においてほぼ並行に多数引かれている右下がりの細線は、エンジン等放熱量線（あるいは等エンジン出力線）で、右上にゆくほどエンジン放熱量が多くなる（エンジン出力高くなる）ことを表す。

ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時に、図１３において上方に記載した下に凸の実線を境界にしてこれより上方にハッチングで示した領域ではオーバーヒートが生じるためエンジンを運転することができない。つまり、上方に記載した下に凸の実線を境界にしてこれより下方の領域がランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時のエンジンの実際の運転領域となる。このように境界が存在するのは、ラジーエータ１１の放熱能力に制限があるためで、下に凸の実線の位置はラジエータの放熱能力により定まっている。以下、図１３において下に凸の実線より上方にハッチングで示した領域を「ラジエータ性能ＮＧ領域」、下に凸の実線より下方の領域を「ラジエータ性能ＯＫ領域」という。

さて、ランキンサイクル非運転域においてクラッチ固着時にはクラッチ非固着時よりもラジエータ１１の放熱の効率が悪くなり冷却水温度が上昇する分だけラジエータ性能ＮＧ領域が図１３において例えば図示の一点鎖線の位置まで実質的に拡大する。言い換えるとラジエータ性能ＯＫ領域が実質的に狭まる。これによって、ランキンサイクル非運転域において運転点が実線と一点鎖線に挟まれた領域にあるとき、クラッチ非固着時にはラジエータ性能ＯＫ領域にあったものが、クラッチ固着時にはラジエータ性能ＮＧ領域にあることとなり、オーバーヒートが生じ得る。従って、本実施形態では、ランキンサイクル非運転域においてクラッチ固着時に凝縮器３８の放熱によりラジエータ１１の放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算し、その換算エンジン出力より得られるエンジントルク分を所定値Ａとして算出する。そして、所定値Ａの分だけラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界を図１３において下方に、例えば図示の一点鎖線の位置まで動かしてラジエータ性能ＮＧ領域を拡大し、ラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）を狭める。

このように、ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界を変更してラジエータ性能ＮＧ領域を拡大し、ラジエータ性能ＯＫ領域を狭めるとき、実際の運転がどうなるかを次に説明する。

図１３に重ねてＢ、Ｃ、Ｄのロード・ロード線を３本引く。ここで、Ｂは車速４０ｋｍ／ｈ一定で車両を運転したきのロード・ロード線、Ｃは６０ｋｍ／ｈ一定で車両を運転したきのロード・ロード線、Ｄは８０ｋｍ／ｈ一定で車両を運転したきのロード・ロード線であるとする。たとえば、Ｂのロード・ロード線で車両を走行する場合に、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時には、下に凸の実線とＢのロード・ロード線の交点であるＥ点がラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）の限界となる。言い換えると、Ｅ点のエンジン回転速度Ｇが最高エンジン回転速度に、Ｅ点のエンジントルクが最大エンジントルクＩになるわけである。

一方、同じＢのロード・ロード線で車両を走行する場合に、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時になると、２つの領域の境界が実線から一点鎖線へと移る。このときは下に凸の一点鎖線とＢのロード・ロード線の交点であるＦ点がラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）の限界となる。言い換えると、Ｆ点のエンジン回転速度Ｈが最高エンジン回転速度に、Ｆ点のエンジントルクＪが最大のエンジントルクとなる。ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時より最高回転速度がＧよりＨへと低下し、最大エンジントルクがＩよりＪへと減少するのである。これによって、一点鎖線をエンジンの運転領域の限界として運転することで、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時においても、エンジン２のオーバーヒートを抑制することができる。Ｃ、Ｄのロード・ロード線で車両を走行する場合も同様である。

エンジンコントローラ７１で行われるこの制御を図１４Ａ、図１４Ｂ、図２１のフローチャートを参照して説明する。

図１４Ａ、図１４Ｂのフローはランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にラジエータ性能ＮＧ領域が拡大しラジエータ性能ＯＫ領域が狭まるように２つの領域の境界を更新するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１ではランキンサイクル非運転域であるか否かをみる。上記図７Ａ、図７Ｂでランキンサイクル３１の運転域について説明したが、ランキンサイクル３１の運転域を除いた残りの運転域がランキンサイクル非運転域である。ランキンサイクル非運転域であることを条件としているのは、ランキンサイクル非運転域でオーバーヒートが生じ得ることを問題とするためである。ランキンサイクル運転域であるときにはそのまま今回の処理を終了する。

ランキンサイクル非運転域であるときにはステップ１よりステップ２に進み、クラッチ固着時であるか否かをみる。上記のように膨張機クラッチ３５としての電磁式のクラッチでは、ソレノイドコイルへの通電で電磁力を発生させ、この電磁力で２つの部材を圧着させてクラッチを接続状態とする。また、ソレノイドコイルへの通電を停止し電磁力を消失させることで電磁式のクラッチを切断するものとする。このとき、膨張機クラッチ３５に固着が生じたか否かは、冷媒ポンプ軸３２ａ（図２Ａ参照）の回転速度を検出するポンプ軸回転速度センサ７５（図１参照）に基づけばよい。すなわち、ランキンサイクル非運転域ではソレノイドコイルへの通電を停止することで、膨張機クラッチ３５を切断している。従って、ランキンサイクル非運転域でも冷媒ポンプ軸３２ａが回転していれば、膨張機クラッチ３５に固着が生じていることとなる。そこで、ランキンサイクル非運転域でポンプ軸回転速度センサ７５により検出される回転速度がゼロでなければ、膨張機クラッチ３５に固着が生じていると判定できる。この判定結果、つまり膨張機クラッチ３５に固着が生じているか否かの情報（データ）はメモリに記憶しておく。そして、ステップ２でこの情報を見て膨張機クラッチ３５に固着が生じていなればそのまま今回の処理を終了する。

膨張機クラッチ３５に固着が生じているときにはステップ２よりステップ３以降に進む。ステップ３〜１６は、ラジエータ性能ＮＧ領域を拡大し、ラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）を狭くする部分である。

ステップ３では、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の凝縮器３８の放熱量Ｐｃｏｎｄ［ｋＷ］を算出する。この凝縮器３８の放熱量Ｐｃｏｎｄは、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の冷媒流量、冷媒の圧力・温度、車速に依存するので、これらのパラメータに基づいて算出すればよい。例えば、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の冷媒流量、冷媒の圧力・温度が一定の条件では、図１５に示したように車速ＶＳＰが高くなるほど凝縮器３８の放熱量Ｐｃｏｎｄが大きくなる。車速は車速センサ７９（図１参照）により検出する。

ステップ４では、凝縮器３８の放熱量Ｐｃｏｎｄから図１６を内容とするテーブルを検索することにより、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時のラジエータ１１及び凝縮器３８の合計の放熱能力Ｐｔｏｔｌ［ｋＷ］を算出する。図１６に示したように合計の放熱能力Ｐｔｏｔｌは凝縮器３８の放熱量Ｐｃｏｎｄが大きくなるほど小さくなる値である。図１６の特性は、図１０で前述したように、ランキンサイクル非運転域でクラッチ固着によって凝縮器３８の放熱があるときにラジエータ１１の放熱が阻害されるために、ラジエータ１１及び凝縮器３８の合計の放熱能力が低下することを表すものである。そして、図１６の特性は、凝縮器３８の放熱量が多くなるほどラジエータ１１の放熱が阻害される比率が大きくなることをも表している。

ステップ５では、実際のエンジン出力Ｐｅｎｇ［ｋＷ］をラジエータ１１の放熱量Ｐｒａｄ［ｋＷ］で除算した値をエンジン出力への換算係数Ｋ［無名数］として、つまり次式によりＫを算出する。

Ｋ＝Ｐｅｎｇ／Ｐｒａｄ …（２）
ここで、（２）式右辺の実際のエンジン出力Ｐｅｎｇ、ラジエータ１１の放熱量Ｐｒａｄとも、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の値である。（２）式右辺の実際のエンジン出力Ｐｅｎｇは、エアフローメータ７６（図１参照）により検出される吸入空気量Ｑａに比例させて求めることができる。（２）式右辺のラジエータ１１の放熱量Ｐｒａｄは、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の冷却水流量、冷却水の圧力・温度、車速に依存するので、これらのパラメータに基づいて算出すればよい。

ステップ６では、この換算係数Ｋを合計の放熱能力Ｐｔｏｔｌに乗算した値をランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の基本放熱量低下換算エンジン出力ΔＰｅｎｇ０［ｋＷ］として、つまり次式によりΔＰｅｎｇ０を算出する。

ΔＰｅｎｇ０＝Ｐｔｏｔｌ×Ｋ …（３）
ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に実際のエンジン出力Ｐｅｎｇがラジエータ１１の放熱量Ｐｒａｄより大きい場合に（２）式より係数Ｋが１．０より大きな値となり、（３）式よりΔＰｅｎｇ０が増大側に補正される。これは、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にＰｅｎｇがＰｒａｄより大きい場合にラジエータ１１の放熱が不足してエンジンにオーバーヒートが生じ勝ちとなるので、ΔＰｅｎｇ０を増大側に補正することによってオーバーヒートを抑制するためである。

一方、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に実際のエンジン出力Ｐｅｎｇがラジエータの放熱量Ｐｒａｄより小さい場合に（２）式より係数Ｋが１．０より小さな値となり、（３）式よりΔＰｅｎｇ０が減少側に補正される。この理由は次の通りである。すなわち、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に実際のエンジン出力Ｐｅｎｇがラジエータの放熱量Ｐｒａｄより小さい場合にはラジエータ１１の放熱に余裕がある。この場合にはΔＰｅｎｇ０を減少側に補正することによって、ラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）をむやみに狭くしないようにするのである。このように、Ｋはランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時において、実際のエンジン出力Ｐｅｎｇとラジエータ１１の放熱量Ｐｒａｄとの関係を放熱量低下換算エンジン出力への換算係数としたものである。

ステップ７では、外気温センサ７７（図１参照）により検出される外気温Ｔａｉｒから図１７を内容とするテーブルを検索することにより、外気温補正係数Ｋａｉｒ１［無名数］を算出する。ステップ８では、この外気温補正係数Ｋａｉｒ１を上記のΔＰｅｎｇ０に乗算した値をランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の目標放熱量低下換算エンジン出力ΔＰｅｎｇ［ｋＷ］として、つまり次式によりΔＰｅｎｇを算出する。

ΔＰｅｎｇ＝ΔＰｅｎｇ０×Ｋａｉｒ１ …（４）
図１７に示したように外気温補正係数Ｋａｉｒ１は、適合時の外気温Ｔａｉｒ０のときに１．０となり、実際の外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高い場合に１．０より大きな値となる。実際の外気温が適合時の外気温より高い場合に、ΔＰｅｎｇ０を増大側に補正するのは、実際の外気温が適合時の外気温より高い場合のほうが実際の外気温が適合時の外気温である場合よりオーバーヒートが生じやすくなるためである。

また、図１７に示したように実際の外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より低い場合に外気温補正係数Ｋａｉｒ１は１．０より小さな値となる。これは、実際の外気温が適合時の外気温より低い場合のほうが実際の外気温が適合時の外気温である場合よりオーバーヒートが生じにくくなるので、その分ΔＰｅｎｇ０を減少側に補正することができるためである。

ステップ９では、この目標放熱量低下換算エンジン出力ΔＰｅｎｇをそのときのエンジン回転速度Ｎｅで除算した値を基本トルクマージンＭａｒｇ０［Ｎ・ｍ］として、つまり次式によりＭａｒｇ０を算出する。

Ｍａｒｇ０＝Ｃ１×ΔＰｅｎｇ／Ｎｅ …（５）
ただし、Ｃ１：適合係数、
ここで、（５）式の基本トルクマージンとは、ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界をエンジントルクの減少側に移動させる量のことである。図１３においてラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界をエンジントルクの減少側に所定値Ａだけ拡大したが、基本トルクマージンＭａｒｇ０はこの所定値Ａを算出するものである。

次に、図１４Ｂのステップ１０に進んでエアコン負荷があるか否かをみる。図４で前述したように、エアコン用のコンプレッサ５２はエンジン駆動としているので、「エアコン負荷がある」とは、図４においてコンプレッサクラッチ５４を接続し、コンプレッサ５２をエンジン２により駆動していることをいう。ここで、コンプレッサクラッチ５４としての電磁式のクラッチについて、ＯＮ信号を与えたときにクラッチを接続し、ＯＦＦ信号を与えたときにクラッチを切断するタイプであるとする。このとき、エアコン負荷があるか否かは、コンプレッサクラッチ５４への信号をみればわかる。すなわち、コンプレッサクラッチ５４への信号がＯＮ信号であるときには、エアコン負荷があると判断し、ステップ１１〜１３に進む。

ステップ１１〜１３はエアコン負荷があるときに基本トルクマージンＭａｒｇ０を増大側に補正する部分である。

ステップ１１ではエアコン負荷Ｌａｉｒｃｏｎを算出する。エアコン負荷Ｌａｉｒｃｏｎの具体例としては、設定温度や乗員数がある。実際の設定温度が適合時の設定温度の場合や実際の乗員数が適合時の乗員数と一致する場合にエアコン負荷Ｌａｉｒｃｏｎはゼロとする。実際の設定温度が適合時の設定温度より低いほどあるいは実際の乗員数が適合時の乗員数より多いほどエアコン負荷Ｌａｉｒｃｏｎは正の値で大きくなる値で設定しておく。

ステップ１２ではエアコン負荷Ｌａｉｒｃｏｎから図１８を内容とするテーブルを検索することによりエアコン負荷補正量Ｈａｉｒｃｏｎ［Ｎ・ｍ］を算出する。ステップ１３ではこのエアコン負荷補正量Ｈａｉｒｃｏｎを基本トルクマージンＭａｒｇ０に加算した値を目標トルクマージンＭａｒｇ［Ｎ・ｍ］として、つまり次式により目標トルクマージンＭａｒｇを算出する。

Ｍａｒｇ＝Ｍａｒｇ＋Ｈａｉｒｃｏｎ …（６）
図１８に示したようにエアコン負荷補正量Ｈａｉｒｃｏｎはエアコン負荷Ｌａｉｒｃｏｎが正の値で大きくなるほど大きくなる値であり、エアコン負荷Ｌａｉｒｃｏｎが正の値で大きくなるほど目標トルクマージンＭａｒｇが大きくなる。これによって、エアコン負荷がある場合のほうがエアコン負荷がない場合よりラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界がエンジントルクの減少側に更新される。つまり、ラジエータ性能ＮＧ領域が拡大され、ラジエータ性能ＯＫ領域が狭くされる。これはエアコン負荷がある場合のほうがエアコン負荷がない場合よりエンジンへの負担が大きくなり、冷却水温度が上昇してエンジンにオーバーヒートが生じやすくなるので、その分ラジエータ性能ＮＧ領域を拡大し、ラジエータ性能ＯＫ領域を狭くするためである。

一方、ステップ１０でコンプレッサクラッチ５４への信号がＯＦＦ信号であるときには、エアコン負荷がないと判断しステップ１４に進み、基本トルクマージンＭａｒｇ０をそのまま目標トルクマージンＭａｒｇとする。

ステップ１５、１６はこのようにして算出した目標トルクマージンＭａｒｇを用いて、ラジエータ性能ＮＧ領域が拡大し、ラジエータ性能ＯＫ領域が狭くなるようにラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界を更新する部分である。まず、ステップ１５ではエンジンの運転領域マップを読み出す。例えば、読み出した領域マップの内容を図１９に示す。図１９に示したようにランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時にラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界が実線であったとすると、この境界を含んだ領域マップを車両の工場出荷当初に記憶させておく。ここでは車両の工場出荷当初に記憶させている領域マップであったとする。

ステップ１６では、目標トルクマージンＭａｒｇを用いてラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界をエンジントルクの減少側に更新し、更新後の領域マップを記憶する。例えば更新後のラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界が図１９に示したように一点鎖線となったとすると、更新後の境界を含む領域マップを改めてエンジンの運転領域マップとしてメモリに記憶する。

なお、図１４Ａ、図１４Ｂのフローはラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界を一定周期（１０ｍｓ）で常時更新するものであるが、更新する周期をもっと長くすることもできる。

さて、図１９に示した工場出荷当初の領域マップは実際の外気温が適合時の外気温と一致する場合のものであった。次に、実際の外気温が適合時の外気温と相違する場合、特に実際の外気温が適合時の外気温より高い場合にラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界がどのように変化するのかを具体的に示すと、図２０のようになる。すなわち、適合時の外気温がたとえば２０℃であるとしたとき、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時にラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界が実線の位置にあったとする。つまり、実線を境界とする領域マップが工場出荷当初の領域マップである。実際の外気温が２０℃の状態においてランキンサイクル非運転域でもクラッチ固着時にはオーバーヒートを抑制するためラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界が一点鎖線の位置へと移る。この点は図１９で説明した。ところが、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時でも、実際の外気温が適合時の外気温（２０℃）を外れて２５℃、３０℃、４０℃と高温になるほど、ラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界はエンジントルクの減少側に移動してゆく。つまり、適合時の外気温温より実際の外気温が高くなるほどラジエータ性能ＮＧ領域が拡大し、ラジエータ性能ＯＫ領域が狭くなるのである。これは実際の外気温が適合時の外気温より高いほどラジエータ１１が放熱しにくくなり、適合時の外気温のときよりオーバーヒートが生じ易くなるので、その分ラジエータ性能ＮＧ領域を拡大し、ラジエータ性能ＯＫ領域が狭くする必要があるためである。

次に、ラジエータ性能ＮＧ領域が拡大しラジエータ性能ＯＫ領域が狭くなった場合に、拡大したラジエータ性能ＮＧ領域でエンジンを運転させず、狭くなったラジエータＯＫ領域でエンジンを運転する方法を説明する。エンジン２の仕様が決まれば、エンジン２の運転領域の境界は、最大の供給燃料量、最大のスロットル弁開度、最高エンジン回転速度などで定まる。従って、拡大したラジエータ性能ＮＧ領域でエンジンを運転させず狭まったラジエータＯＫ領域で運転させるには、運転点が拡大したラジエータ性能ＮＧ領域に属するときに狭まったラジエータＯＫ領域の境界に運転点が戻るように、供給燃料量を減少してやればよい。供給燃料量に代えて、スロットル弁開度、エンジン回転速度などでもかわまないが、以下では、供給燃料量を減少させることによって、拡大したラジエータ性能ＮＧ領域でエンジンを運転させず狭まったラジエータＯＫ領域で運転させる方法を説明する。

図２１のフローは、供給燃料量を制限するための、具体的にはエンジントルクとエンジン回転速度から定まる運転点がラジエータ性能ＮＧ領域に属するときに供給燃料量を減少させるためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。以下ではエンジン２がガソリンエンジンであるとする。

ステップ２１、２２ではランキンサイクル非運転域であるか否か、クラッチ固着時であるか否かをみる。ランキンサイクル非運転域でないときやランキンサイクル運転域であってもクラッチ固着時でないときにはそのまま今回の処理を終了する。

ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にはステップ２３に進み、基本供給燃料量Ｑｆ０を算出する。ガソリンエンジンでは、吸気ポートや燃焼室に臨んで燃料噴射弁を設けており、この燃料噴射弁を所定のタイミングで開くことにより所定圧の燃料を供給する。ここで燃料圧が一定圧であるとすると、燃料噴射弁を開いている期間（噴射パルス幅）が供給燃料量に比例する。このため、ガソリンエンジンでは、エアフローメータ７６（図１参照）により検出される吸入空気量Ｑａと、クランク角センサ７８（図１参照）により検出されるエンジン回転速度Ｎｅに基づいて基本噴射パルス幅Ｔｐ［ｍｓ］を算出している。この基本噴射パルス幅Ｔｐを基本供給燃料量Ｑｆ０として用いる。

ステップ２４では、エアフローメータ７６（図１参照）により検出される吸入空気量Ｑａに換算係数Ｃ２を乗算した値をランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の実際のエンジン出力Ｐｅｎｇ［ｋＷ］として、つまり次式よりＰｅｎｇを算出する。

Ｐｅｎｇ＝Ｃ２×Ｑａ …（７）
ステップ２５ではこの実際のエンジン出力Ｐｅｎｇ［ｋＷ］をそのときのエンジン回転速度Ｎｅで除算した値をランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の実際のエンジントルクＴｏｒｑ［Ｎ・ｍ］として、つまり次式によりＴｏｒｑを算出する。

Ｔｏｒｑ＝Ｃ１×Ｐｅｎｇ／Ｎｅ …（８）
ただし、Ｃ１：適合係数、
ステップ２６ではランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の実際のエンジントルクＴｏｒｑと実際のエンジン運転回転速度Ｎｅから定まる運転点が領域マップ上で、ラジエータ性能ＮＧ領域に属しているか否かをみる。

ここでの領域マップは、図１４Ａ、図１４Ｂのフローによりラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ境域の境界が更新されている領域マップである。例えば、ここでの領域マップの内容が図２２に示した特性であったとする。図２２において仮にランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に実際のエンジントルクが所定値Ｔｏｒｑ１、実際のエンジン回転速度が所定値Ｎｅ１であり、Ｔｏｒｑ１、Ｎｅ１で定まる運転点が、拡大したラジエータ性能ＮＧ領域内のＬ点にあったとする。運転点が、拡大したラジエータ性能ＮＧ領域内にあるままでエンジン２の運転を継続したのでは、オーバーヒートが生じることが考えられる。このときには、運転点をＬ点よりラジエータ性能ＯＫ領域とラジエータ性能ＯＫ領域の境界である一点鎖線の位置へと移動させる必要がある。

ここで、Ｌ点より境界（一点鎖線の位置）へと移動させるには、例えばＭ点に向けてエンジントルクを減少させたり、Ｎ点に向けてエンジントルク及びエンジン回転速度を減少させればよい。図２１のフローでは供給燃料量を減少させるので、図２２においてＭ点に向けてエンジントルクを減少させることとなる。

ステップ２６で、図２２のように運転点がラジエータ性能ＮＧ領域に属するＬ点にあるときには、運転点をＬ点よりＭ点に向かわせるためステップ２６よりステップ２７〜２９に進む。

ステップ２７〜２９は運転点がラジエータ性能ＮＧ領域に属するときに供給燃料量を減少させることによって運転点をラジエータ性能ＯＫ領域の境界に戻す部分である。まず、ステップ２７ではエンジン回転速度Ｎｅ１から図２２を内容とする領域マップを検索することにより、そのときのエンジン回転速度Ｎｅ１での最大トルクＴｍａｘを算出する。
ここで、そのときのエンジン回転速度（Ｎｅ１）での最大トルクＴｍａｘとは、次の値のことである。すなわち、図２２の領域マップおいて所定値Ｎｅ１からラジエータ性能ＮＧ領域とラジエータ性能ＯＫ領域との境界（一点鎖線の位置）に向けて垂線を引き、垂線が境界と交わった点より左方向に引き出し線を引く。この引き出し線が縦軸と交わる点のエンジントルクがそのときのエンジン回転速度（Ｎｅ１）での最大トルクＴｍａｘである。

ステップ２８では、Ｌ点の実際のエンジントルクＴｏｒｑ１とＬ点のエンジン回転速度Ｎｅ１に対する最大トルクＴｍａｘとの差分に基づいて、つまり次式により供給燃料減少量Ｈｇｅｎ１を算出する。

Ｈｇｅｎ１＝Ｃ３×（Ｔｏｒｑ−Ｔｍａｘ） …（９）
ただし、Ｃ３：エンジントルクへの換算係数、
ステップ２９では基本供給燃料量Ｑｆ０からこの供給燃料減少量Ｈｇｅｎ１を差し引いた値を目標供給燃料量ｍＱｆとして、つまり次式によりｍＱｆを算出する。

ｍＱｆ＝Ｑｆ０−Ｈｇｅｎ１ …（１０）
（１０）式により供給燃料を減少させるのは、これによってエンジンの発生するトルクを減らし、図２２の領域マップにおいて運転点をＬ点よりＭ点へとエンジントルクの減少側に移動させるためである。

なお、ガソリンエンジンでは、（９）式の供給燃料減少量Ｈｇｅｎ１を上記基本噴射パルス幅Ｔｐと同じ単位の［ｍｓ］で算出する。この［ｍｓ］で算出する供給燃料減少量をＨｇｅｎ１’とすれば、上記基本噴射パルス幅ＴｐよりＨｇｅｎ１’を差し引いた値を補正基本噴射パルス幅ＨＴｐとし、公知の次式により燃料噴射パルス幅Ｔｉ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｉ＝ＨＴｐ×Ｔｆｂｙａ×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ …（１１）
ただし、ＨＴｐ：補正基本噴射パルス幅、
Ｔｆｂｙａ：目標当量比［無名数］、
α：空燃比フィードバック補正係数［無名数］、
αｍ：空燃比学習値［無名数］、
Ｔｓ：無効パルス幅［ｍｓ］、
この燃料料噴射パルス幅Ｔｉを目標供給燃料量ｍＱｆとして用いる。

一方、ステップ２６で運転点がラジエータ性能ＮＧ領域になければ供給燃料量を制限する必要がないので、ステップ３０に進み、基本供給燃料量Ｑｆ０をそのまま目標供給燃料量ｍＱｆとする。

ガソリンエンジンでは、ステップ３０で上記基本噴射パルス幅Ｔｐを用いて次式により燃料噴射パルス幅Ｔｉ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｉ＝Ｔｐ×Ｔｆｂｙａ×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ …（１２）
ただし、ＨＴｐ：補正基本噴射パルス幅、
Ｔｆｂｙａ：目標当量比［無名数］、
α：空燃比フィードバック補正係数［無名数］、
αｍ：空燃比学習値［無名数］、
Ｔｓ：無効パルス幅［ｍｓ］、
図示しないフローでは、このようにして算出した目標供給燃料量ｍＱｆを燃料供給装置に出力する。ガソリンエンジンでは、算出した燃料噴射パルス幅Ｔｉが、燃料供給装置としての燃料噴射弁から噴射供給されるように、燃料噴射弁を所定のタイミングで開く。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時（ランキンサイクルの非作動域でクラッチ固着が生じていないとき）のラジエータ放熱量よりもランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時（ランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたとき）のラジエータ１１及び凝縮器３８の全体の放熱量が少なくなることを本発明者が初めて見いだした。このため、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時には、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時との差の放熱量の分だけエンジン冷却水温度が上昇し、運転点によってはエンジン２にオーバーヒートが発生する恐れがある。

一方、本実施形態では、エンジンの冷却水を冷却するラジエータ１１と、エンジンの廃熱を冷媒に回収する熱交換器３６、この熱交換器３６出口の冷媒を用いて動力を発生させる膨張機３７、この膨張機３７を出た冷媒を凝縮させる凝縮器３８、この凝縮器３８からの冷媒を熱交換器３６に供給する冷媒ポンプ３２を含むランキンサイクル３１と、膨張機３８とエンジン２との間の回転力の伝導を断接するクラッチ３５とを備え、空気流れの上流側から凝縮器３８、ラジエータ１１の順に配置すると共に、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時（ランキンサイクルの非運転域でエンジンと膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたとき）にランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時（クラッチ固着が生じないとき）よりラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）を制限するエンジンコントローラ７１（運転領域制限手段）を設けている（図１４Ａのステップ１〜９、図１４Ｂのステップ１０、１４、１５、１６、図１９参照）。これによって、ランキンサイクル非運転域でクラッチ固着時にもオーバーヒートを抑制することができる。

凝縮器３８の放熱によりラジエータ１１の放熱が阻害される放熱性能分を超えてエンジンの出力を減少させたのでは、運転者の望むエンジン出力が得られず、運転に違和感が生じ得る。一方、本実施形態によれば、エンジンコントローラ７１（運転領域制限手段）は、基本放熱量低下分換算エンジン出力ΔＰｅｎｇ０の分（凝縮器３８の放熱によりラジエータ１１の放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分）だけラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）を狭くするので（図１４Ａのステップ３〜９、図１４Ｂのステップ１０、１４、１５、１６、図１９参照）、エンジンの運転領域を最低限度で制限しつつオーバーヒートを抑制することができる。

外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高いほどラジエータ１１の放熱が厳しくなる。これに対応し、本実施形態によれば、エンジンコントローラ７１（運転領域制限手段）は外気温度Ｔａｉｒが高いほどラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）を狭くするので（図１４Ａのステップ７、８、９、図１４Ｂのステップ１０、１４、１５、１６、図１９、図２０参照）、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高くなってもオーバーヒートを抑制することができる。

エアコン負荷があると、ランキンサイクル３１とは別に熱負荷がラジエータ１１にかかるので、ラジエータ１１の放熱が厳しくなる。これに対応し、本実施形態によれば、エンジンコントローラ７１（運転領域制限手段）はエンジン２にエアコン負荷が作用する場合にエンジン２にエアコン負荷が作用しない場合よりもラジエータ性能ＯＫ領域（エンジンの運転領域）を狭くするので（図１４Ｂのステップ１０、１１、１２、１３、１５、１６参照）、エアコン負荷が作用する場合においてもオーバーヒートを抑制することができる。

（第２実施形態）
図２３のフローは第２実施形態のエアコン動作を制限するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。第２実施形態は、第１実施形態を前提として図２３のフローを追加するものである。

ステップ４１、４２ではランキンサイクル非運転域であるか否か、クラッチ固着時であるか否かをみる。ランキンサイクル非運転域でないときやランキンサイクル運転域であってもクラッチ固着時でないときにはそのまま今回の処理を終了する。

ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にはステップ４３に進み、エアコンが動作中であるか否かをみる。これは、エアコンスイッチ（図示しない）やコンプレッサクラッチ５４の状態から知り得る。エアコンスイッチがＯＦＦとなっていれば、エアコンが非動作中であると判断し、そのまま今回の処理を終了する。

一方、エアコンスイッチがＯＮとなっていれば、エアコンが動作中であると判断し、ステップ４３よりステップ４４に進み、車室内の吹き出し温度を所定値高くする。

ここでは、エンジンコントローラ７１からのＯＮデューティ信号によってコンプレッサクラッチ５４（図４参照）を制御しているとする。一定時間当たりのクラッチ５４の接続割合がＯＮデューティである。ＯＮデューティを増すと、一定時間当たりのクラッチ５４の接続割合が相対的に増してコンプレッサ５２がよく働く。この逆にＯＮデューティを減らすと、一定時間当たりのクラッチ５４の接続割合が相対的に減ってコンプレッサ５２の働きが悪くなる。吹き出し温度とＯＮデューティの関係では、吹き出し温度が低いほどＯＮデューティが大きく設定されている。これは、吹き出し温度が相対的に低い場合に、吹き出し温度が相対的に高い場合よりＯＮデューティを大きくして、一定時間当たりのクラッチ５４の接続割合を増やし、コンプレッサ５２をよく働かせるためである。その一方で、コンプレッサ５２をよく働かせるほどエンジン２への負荷が大きくなり、冷却水温度が上昇する。

上記のようにエアコンが動作中であっても、吹き出し温度を所定値高くすれば、一定時間当たりのクラッチ５４の接続割合が相対的に減少するので、その減少分だけエンジン２への負荷が減り、オーバーヒートが生じる機会をさらに減じることができる。

このように、オーバーヒートが生じる機会を減じるためにはエンジン負荷を減らせばよいので、エアコンが動作中に、車室内に冷気を送り込むブロアの風量を所定値少なくするようにしてもかまわない。ここで、ブロアを駆動するモータの電源はバッテリであり、バッテリはエンジン駆動のオルタネータで得た電力を蓄えるものである。ブロアの風量を増やすほどバッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が早期に減り、これを補うためオルタネータがエンジン２によって駆動される。つまり、ブロアの風量が相対的に大きい場合のほうがブロアの流量が相対的に小さい場合よりエンジンへの負荷が大きいのである。上記のようにエアコンが動作中に、ブロアの風量を所定値少なくすることで、その減少分だけエンジン２への負荷が減り、オーバーヒートが生じる機会をさらに減じることができる。

第２実施形態によれば、エンジン２によりエアコンを動作させている場合に、車室内の吹き出し温度を所定値高くしたりブロアの風量を所定値少なくすることによってエアコンの動作を制限するので、エアコンの動作を制限する分だけオーバーヒートが生じる機会を減らすことができる。

（第３実施形態）
図２４のフローチャートは第３実施形態で、第１実施形態の図１４Ａ、図１４Ｂ、図２１と置き換わるものである。図２４のフローも一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。第１実施形態の図１４Ａ、図１４Ｂ、図２１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、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にエンジンの運転領域を制限した。一方、第３実施形態は、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にエンジンの最高出力を制限するものである。すなわち、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時のエンジン最高出力Ｐｍａｘを算出し、エンジン出力がこのエンジン最高出力Ｐｍａｘを超えているとき、エンジン出力をエンジン最高出力Ｐｍａまで減少させる。

第１実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ６ではランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の基本放熱量低下分換算エンジン出力ΔＰｅｎｇ０を算出する。ステップ５１では、この基本放熱量低下分換算エンジン出力ΔＰｅｎｇ０から図２５を内容とするテーブルを検索することにより、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時のエンジン最高出力Ｐｍａｘ［ｋＷ］を算出する。

図２５に示したようにエンジン最高出力Ｐｍａｘ０はΔＰｅｎｇ０が大きくなるほど小さくなる値である。これはΔＰｅｎｇ０が大きいほどオーバーヒートが生じ易くなるので、これに合わせてエンジン最高出力を減少させる必要があるためである。

さらに説明すると、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時にΔＰｅｎｇ０はゼロである。つまり、図２５においてΔＰｅｎｇ０がゼロのときのエンジン最高出力が、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時のエンジン最高出力となる。図２５では所定値Ｑがランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時（つまり通常運転時）のエンジン最高出力である。

一方、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に、ある運転点でΔＰｅｎｇ０として所定値Ｒが正の値で算出されたとすると、その運転点のエンジン最高出力としてはオーバーヒート回避のため、所定値Ｑより所定値Ｒだけ減少させた値とする必要がある。運転点（つまりΔＰｅｎｇ０）を相違させてエンジン最高出力Ｐｍａｘを求めてゆけば、Ｐｍａｘの特性は図２５に示したように右下がりとなる。このように、図２５の特性は、凝縮器３８の放熱によりラジエータ１１の放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分（ΔＰｅｎｇ０）だけエンジンの最高出力を減少させるものである。

ステップ５２ではランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の実際のエンジン出力Ｐｅｎｇとエンジン最高出力Ｐｍａｘを比較する。実際のエンジン出力Ｐｅｎｇがランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時のエンジン最高出力Ｐｍａｘを超えているときには、オーバーヒートが生じる可能性がある。このときには、実際のエンジ出力Ｐｅｎｇをランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時のエンジン最高出力Ｐｍａｘまで減少させる（Ｐｍａｘに制限する）ため、ステップ５３、５４に進む。

ステップ５３では実際のエンジン出力Ｐｅｎｇとエンジン最高出力Ｐｍａｘとの差分に基づいて、供給燃料減少量Ｈｇｅｎ２を、つまり次式により供給燃料減少量Ｈｇｅｎ２を算出する。

Ｈｇｅｎ２＝Ｃ４×（Ｐｅｎｇ−Ｐｍａｘ） …（１３）
ただし、Ｃ４：供給燃料量への換算係数、
ステップ５４では基本供給燃料量Ｑｆ０からこの供給燃料減少量Ｈｇｅｎ２を差し引いた値を目標供給燃料量ｍＱｆとして、つまり次式によりｍＱｆを算出する。

ｍＱｆ＝Ｑｆ０−Ｈｇｅｎ２ …（１４）
（１４）式により供給燃料を減少させるのは、これによってエンジンの出力をエンジン最高出力Ｐｍａｘまで減少させるためである。

一方、ステップ５２で実際のエンジン出力Ｐｅｎｇがエンジン最高出力Ｐｍａｘ超えていなければ、ステップ３０に進み、基本供給燃料量Ｑｆ０をそのまま目標供給燃料量ｍＱｆとする。

図示しないフローでは、このようにして算出した目標供給燃料量ｍＱｆを燃料供給装置に出力する。

第３実施形態によれば、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時（ランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたとき）にランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時（クラッチ固着が生じないとき）よりエンジンの最高出力Ｐｍａｘを制限するエンジンコントローラ７１（エンジン最高出力制限手段）を設けているので（図２４のステップ２１、２、２３、２４、３〜６、５１、５２、５３、５４参照）、ランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたときにもオーバーヒートを抑制することができる。また、第３実施形態によれば、エンジンの最高出力Ｐｍａｘを制限するので、実際のエンジン出力Ｐｅｎｇがエンジン最高出力Ｐｍａｘに到達しない限り運転フィーリングに変化はない。これによって、エンジンの出力が必要以上に減少することを回避できる。

第３実施形態によれば、エンジンコントローラ７１（エンジン最高出力制限手段）はΔＰｅｎｇ０（凝縮器の放熱によりラジエータの放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分）だけエンジンの最高出力Ｐｍａｘを減少させるので（図２５参照）、エンジン最高出力Ｐｍａｘを最低限度で制限しつつオーバーヒートを抑制することができる。

第１実施形態では、エンジンにエアコン負荷が作用する場合にエンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりもエンジンの運転領域を狭くした。これと同様に、第３実施形態でも、エンジンにエアコン負荷が作用する場合にエンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりもエンジンの最高出力を減少させることが考えられる。エアコン負荷があると、ランキンサイクルとは別に熱負荷がラジエータにかかるので、ラジエータからの放熱が厳しくなる。これに対応し、第３実施形態においてもエンジンにエアコン負荷が作用する場合にエンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりもエンジンの最高出力を減少させることで、エアコン負荷が作用する場合においてもオーバーヒートを抑制することができる。

なお、第１実施形態では、図１４Ａのステップ７、８に示したように外気温補正を行っている。一方、エンジン最高出力Ｐｍａｘには外気温の影響が含まれている。よって、エンジン最高出力Ｐｍａｘについては、第１実施形態のように外気温補正を行うことは必要ない。

（第４実施形態）
図２６のフローチャートは第４実施形態で、第３実施形態の図２４と置き換わるものである。図２６のフローも一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。第３実施形態の図２４と同一部分には同一の符号を付している。

第３実施形態では、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にエンジン最高出力を制限した。一方、第４実施形態は、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に最高車速を制限するものである。すなわち、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の最高車速Ｖｍａｘを算出し、車速ＶＳＰがこの最高車速Ｖｍａｘを超えているとき、車速ＶＳＰを最高車速Ｖｍａｘまで低下させる。

第３実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ６ではランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の基本放熱量低下分換算エンジン出力ΔＰｅｎｇ０を算出する。ステップ６１では、この基本放熱量低下分換算エンジン出力ΔＰｅｎｇ０から図２７を内容とするテーブルを検索することにより、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の基本最高車速Ｖｍａｘ０［ｋｍ／ｈ］を算出する。

図２７に示したように基本最高車速Ｖｍａｘ０はΔＰｅｎｇ０が大きくなるほど小さくなる値である。これはΔＰｅｎｇ０が大きいほどオーバーヒートが生じ易くなるので、これに合わせて最高車速を減少させる必要があるためである。

さらに説明すると、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時にΔＰｅｎｇ０はゼロである。つまり、図２７においてΔＰｅｎｇ０がゼロのときの最高車速がランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時の最高車速となる。図２７では所定値Ｓがランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時（つまり通常運転時）の最高車速である。

一方、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に、ある運転点でΔＰｅｎｇ０として所定値Ｔが正の値で算出されたとすると、その運転点の最高車速としてはオーバーヒート回避のため、所定値ＴにＣ６（Ｃ６は車速への換算係数）を乗じた分だけ所定値Ｓより低下した値とする必要がある。運転点（つまりΔＰｅｎｇ０）を相違させて最高車速Ｖｍａｘを求めてゆけば、Ｖｍａｘの特性は図２７に示したように右下がりとなる。このように、図２７の特性は、凝縮器３８の放熱によりラジエータ１１の放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分（ΔＰｅｎｇ０）をさらに車速に換算した分だけ最高車速を低下させるものである。

ステップ６２では、外気温センサ７７により検出される外気温Ｔａｉｒから図２８を内容とするテーブルを検索することにより、外気温補正係数Ｋａｉｒ２［無名数］を算出する。ステップ６３では、この外気温補正係数Ｋａｉｒ２を基本最高車速Ｖｍａｘ０に乗算した値をランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の最高車速Ｖｍａｘ［ｋｍ／ｈ］として、つまり次式によりＶｍａｘを算出する。

Ｖｍａｘ＝Ｖｍａｘ０×Ｋａｉｒ２ …（１５）
図２８に示したように外気温補正係数Ｋａｉｒ２は、適合時の外気温Ｔａｉｒ０のときに１．０となる。実際の外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高い場合に外気温補正係数Ｋａｉｒ２は１．０より小さくなる。このとき、Ｖｍａｘ０は（１５）式により低くなる側に補正される。これは、実際の外気温が適合時の外気温より高い場合のほうが、実際の外気温が適合時の外気温と一致している場合よりオーバーヒートが生じ易くなるので、Ｖｍａｘを低くすることによって、オーバーヒートを抑制するためである。

一方、実際の外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より低い場合に１．０より大きくなる値である。このとき、Ｖｍａｘ０は（１５）式により高くなる側に補正される。これは、実際の外気温が適合時の外気温より低い場合のほうが、実際の外気温が適合時の外気温と一致している場合よりオーバーヒートが生じにくくなるので、Ｖｍａｘを高くしてもオーバーヒートが生じ易くなることがないためである。

ステップ６４ではランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の実際の車速ＶＳＰ［ｋｍ／ｈ］とランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の最高車速Ｖｍａｘを比較する。ここで、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の実際の車速ＶＳＰは、車速センサ７９（図１参照）により検出する。実際の車速ＶＳＰがランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の最高車速Ｖｍａｘを超えているときには、エンジン２にオーバーヒートが生じる可能性がある。このときには、実際の車速ＶＳＰをランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時の最高車速Ｖｍａｘまで低下させる（Ｖｍａｘに制限する）ため、ステップ６５、６６に進む。

ステップ６５では実際の車速ＶＳＰと最高車速Ｖｍａｘとの差分に基づいて、供給燃料減少量Ｈｇｅｎ３を、つまり次式により供給燃料減少量Ｈｇｅｎ３を算出する。

Ｈｇｅｎ３＝Ｃ５×（ＶＳＰ−Ｖｍａｘ） …（１６）
ただし、Ｃ５：供給燃料量への換算係数、
ステップ６６では基本供給燃料量Ｑｆ０からこの供給燃料減少量Ｈｇｅｎ３を差し引いた値を目標供給燃料量ｍＱｆとして、つまり次式によりｍＱｆを算出する。

ｍＱｆ＝Ｑｆ０−Ｈｇｅｎ３ …（１７）
（１７）式により供給燃料を減少させるのは、これによってエンジンの発生する出力を減らし、車速ＶＳＰを最高車速Ｖｍａｘまで低下させるためである。

一方、ステップ６４で実際の車速ＶＳＰが最高車速Ｖｍａｘ超えていなければ、ステップ３０に進み、基本供給燃料量Ｑｆ０をそのまま目標供給燃料量ｍＱｆとする。

図示しないフローでは、このようにして算出した目標供給燃料量ｍＱｆを燃料供給装置に出力する。

第４実施形態によれば、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時（ランキンサイクルの非運転域でクラッチ固着が生じたとき）にランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時（クラッチ固着が生じないとき）よりエンジンの搭載される車両の最高車速Ｖｍａｘを制限するエンジンコントローラ７１（最高車速制限手段）を設けているので（図２６のステップ２１、２、２３、３〜６、６１〜６５参照）、ランキンサイクルの非運転域でクラッチに固着が生じたときにもオーバーヒートを抑制することができる。また、第４実施形態によれば、最高車速Ｖｍａｘを制限するので、実際の車速ＶＳＰが最高車速Ｖｍａｘに到達しない限り運転フィーリングに変化はない。これによって、車速が必要以上に低下することを回避できる。

第４実施形態によれば、エンジンコントローラ７１（最高車速制限手段）はΔＰｅｎｇ０（凝縮器の放熱によりラジエータの放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分）だけ最高車速Ｖｍａｘを低下させるので（図２７参照）、最高車速Ｖｍａｘを最低限度で制限しつつオーバーヒートを抑制することができる。

外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高いほどラジエータの放熱が厳しくなる。これに対応し、第４実施形態によれば、エンジンコントローラ７１（最高車速制限手段）は外気温Ｔａｉｒが高いほど最高車速Ｖｍａｘを低くするので（図２６のステップ６２、６３、図２８参照）、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高くなってもオーバーヒートを抑制することができる。

第１実施形態では、エンジンにエアコン負荷が作用する場合にエンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりもエンジンの運転領域を狭くした。これと同様に、第４実施形態でも、エンジンにエアコン負荷が作用する場合にエンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりも最高車速を低下させることが考えられる。エアコン負荷があると、ランキンサイクルとは別に熱負荷がラジエータにかかるので、ラジエータからの放熱が厳しくなる。これに対応し、第４実施形態においてもエンジンにエアコン負荷が作用する場合にエンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりも最高車速を低下させることで、エアコン負荷が作用する場合においてもオーバーヒートを抑制することができる。

（第５実施形態）
図２９は第５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、第１実施形態の図１と置き換わるものである。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。

第１実施形態のシステムは、図１に示したように熱交換器３６にエンジン出口の冷却水だけでなく、廃熱回収器２２で昇温させた冷却水をも導いてランキンサイクル３１の冷媒の温度を上昇させるものであった。また、ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１と統合し、各サイクルで凝縮器３８を共用するものであった。一方、第５実施形態のシステムは、図２９に示したようにエンジン出口の冷却水だけを導いてランキンサイクル３１の冷媒の温度を上昇させる熱交換器９１を設けている。また、ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１とを統合せず、冷凍サイクル５１にも専用の凝縮器９２を備えている。

このように構成した第５実施形態のシステムにおいても、第１実施形態で生じた問題が生じる。すなわち、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に凝縮器３８の放熱によりラジエータ１１の放熱が阻害される。これによって、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時との差の放熱量の分だけエンジン冷却水温度が上昇し、エンジン２にオーバーヒートが発生する恐れがある。つまり、第１実施形態と同じ問題が生じる。

従って、図２９に示した第５実施形態のシステムに対しても、第１実施形態の図１４Ａ、図１４Ｂ、図２１のフローをそのまま適用することができ、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。また、図２９に示した第５実施形態のシステムに、第２実施形態の図２３のフロー、第３実施形態の図２４のフロー、第４実施形態の図２６のフローをそのまま適用することができ、第２、第３、第４の各実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第６実施形態）
図３０は第５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、第１実施形態の図１と置き換わるものである。第１実施形態の図１、第５実施形態の図２９と同一部分には同一の符号を付している。

図１、図２９のシステムではランキンサイクル３１の凝縮器３８が空冷式であった。一方、第６実施形態のシステムは、ランキンサイクル２１に用いる空冷凝縮器３８を水冷に変更し、水冷凝縮器１０１（液冷凝縮器）を含む冷却水回路１０２を、上記のエンジン冷却水回路とは独立に構成するものである。この冷却水回路１０２を上記のエンジン冷却水回路と区別するため、「第２冷却水回路」という。

具体的に説明すると、第２冷却水回路１０２は、水冷凝縮器１０１、サブラジエータ１０３（第２凝縮器）、冷却水ポンプ１０４を備え、各構成要素を冷却水が循環する冷却水通路１０６、１０７により接続する。

サブラジエータ１０３はラジエータ１１と並列に配置し、ラジエータファン１２によってサブラジエータ１０３内の冷却水を冷却する。サブラジエータ１０３により冷却された冷却水を、冷却水ポンプ１０４によって水冷凝縮器１０１に供給する。冷却水ポンプ１０４は、サブラジエータ１０３と水冷凝縮器１０１を接続する冷却水通路１０６に介装する。冷却水ポンプ１０４は、エンジンコントローラ７１からの指令を受けるモータ１０５によって駆動する。

上記の水冷凝縮器１０１は、膨張機３７からの冷媒と冷却水との間で熱交換を行わせ、ランキンサイクル３１の冷媒を冷却し液化する熱交換器である。水冷凝縮器１０１により温度上昇した冷却水は、水冷凝縮器１０１とサブラジエータ１０３を接続する冷却水通路１０７を介してサブラジエータ１０３に戻し、サブラジエータ１０３で冷却する。サブラジエータ１０３で冷却した冷却水を冷却水ポンプ１０４によって吐出し、冷却水通路１０６、１０７を再び循環させる。なお、第６実施形態のシステムでも、第５実施形態のシステムに示した冷凍サイクル５１を備えているのであるが、図３０には省略して示していない。

このように構成した第６実施形態のシステムにおいても、第１実施形態で生じた問題が生じる。すなわち、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時に水冷凝縮器１０１で冷媒が放熱し、この冷媒の放熱を受けて水冷凝縮器１０１を流れる冷却水の温度が上昇する。この温度上昇した冷却水はサブラジエータ１０３に流れ、ここで大気に放熱する。サブラジエータ１０１はラジエータ１１の前面に設けられているため、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ固着時にサブラジエータ１０３の放熱によりラジエータ１１の放熱が阻害される。このように、第６実施形態のシステムにおいても、ランキンサイクル非運転域かつクラッチ非固着時との差の放熱量の分だけエンジン冷却水温度が上昇し、エンジン２にオーバーヒートが発生する恐れがある。つまり、第１実施形態と同じ問題が生じる。

従って、図３０に示した第６実施形態のシステムに対しても、第１実施形態の図１４Ａ、図１４Ｂ、図２１のフローをそのまま適用することができ、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。また、図３０に示した第６実施形態のシステムに、第２実施形態の図２３のフロー、第３実施形態の図２４のフロー、第４実施形態の図２６のフローを適用することができ、第２、第３、第４の各実施形態と同様の作用効果を奏する。

第６実施態のシステムでは第２冷却水回路１０２を流れる液体が冷却水である場合で説明したが、これに限られるものでない。冷却水と同等の冷却用の液体であればよい。

実施形態では、冷媒ポンプ３２の軸が同一の軸上で膨張機３７の出力軸と連結配置されている場合で説明したが、冷媒ポンプと膨張機とが連結されることなく別体で配置されている場合にも本発明の適用がある。

実施形態では、ハイブリッド車両の場合で説明したが、これに限られるものでない。エンジン２のみを搭載した車両にも本発明の適用がある。エンジン２は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれでもかまわない。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３１ ランキンサイクル
３２ 冷媒ポンプ
３５ 膨張機クラッチ
３６ 熱交換器
３７ 膨張機
３８ 凝縮器
５１ 冷凍サイクル
５２ コンプレッサ
５４ コンプレッサクラッチ
７１ エンジンコントローラ（運転領域制限手段、エンジン最高出力制限手段、最高車速制限手段）
９１ 熱交換器
９２ 凝縮器
１０１ 水冷凝縮器（液冷凝縮器）
１０３ サブラジエータ（第２熱交換器）

Claims (6)

1. エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、
   前記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、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、
   前記膨張機と前記エンジンとの間の回転力の伝導を断接するクラッチと
   を備え、
   空気流れの上流側から前記凝縮器、前記ラジエータの順に配置すると共に、
   前記ランキンサイクルの非運転域で前記エンジンと前記膨張機とが常時接続状態となるクラッチ固着が生じたときに前記クラッチ固着が生じないときより前記エンジンの運転領域を制限する運転領域制限手段、前記ランキンサイクルの非運転域で前記クラッチ固着が生じたときに前記クラッチ固着が生じないときより前記エンジンの最高出力を制限するエンジン最高出力制限手段、前記ランキンサイクルの非運転域で前記クラッチ固着が生じたときに前記クラッチ固着が生じないときより前記エンジンの搭載される車両の最高車速を制限する最高車速制限手段のいずれかを設けることを特徴とするエンジンの廃熱利用装置。
2. 前記運転領域制限手段は前記凝縮器の放熱により前記ラジエータの放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分だけ前記エンジンの運転領域を狭くするか、
   前記エンジン最高出力制限手段は前記凝縮器の放熱により前記ラジエータの放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分だけ前記エンジンの最高出力を減少させるか、
   前記最高車速制限手段は前記凝縮器の放熱により前記ラジエータの放熱が阻害される放熱性能分をエンジン出力に換算した分だけ前記最高車速を低下させる
   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. 前記運転領域制限手段は外気温が高いほど前記エンジンの運転領域を狭くするか、
   前記最高車速制限手段は外気温が高いほど前記最高車速を低下させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの廃熱利用装置。
4. 前記運転領域制限手段は前記エンジンにエアコン負荷が作用する場合に前記エンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりも前記エンジンの運転領域を狭くするか、
   前記エンジン最高出力制限手段は前記エンジンにエアコン負荷が作用する場合に前記エンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりも前記エンジンの最高出力を減少させるか、
   前記最高車速制限手段は前記エンジンにエアコン負荷が作用する場合に前記エンジンにエアコン負荷が作用しない場合よりも前記最高車速を低下させる
   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. 前記エンジンによりエアコンを動作させている場合に前記エアコンの動作を制限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. 前記凝縮器は前記膨張機を出た冷媒を冷却液との熱交換によって凝縮させる液冷凝縮器であり、
   前記液冷凝縮器と、前記冷却液を冷却する第２熱交換機と、前記第２熱交換機を出た冷却液を吐出するポンプとを冷却液が循環する冷却液通路で接続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。

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