WO2014103825A1

WO2014103825A1 - ランキンサイクルシステム

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Publication number: WO2014103825A1
Application number: PCT/JP2013/083868
Authority: WO
Inventors: 永井　宏幸
Original assignee: 日産自動車株式会社; ルノーエス．ア．エス．
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-07-03
Also published as: JP2015232273A

Abstract

　ランキンサイクルシステムは、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部と、冷却水温度に基づいてランキンサイクルシステムの起動を許可するか否かを判定する起動許可判定部と、を備える。起動許可判定部は、冷却水温度が起動許可温度に到達した場合にランキンサイクルシステムの起動を許可するとともに、冷間状態でのエンジン始動時の起動許可温度を暖機完了状態でのエンジン再始動時の起動許可温度よりも高く設定するように構成され、又は、冷却水温度が設定温度に到達してから所定時間が経過した場合にランキンサイクルシステムの起動を許可するとともに、冷間状態でのエンジン始動時の所定時間を暖機完了状態でのエンジン再始動時の所定時間よりも長く設定するように構成される。

Description

ランキンサイクルシステム

　本発明は、ランキンサイクルシステムに関する。

　ＪＰ２００９－２０４２０４Ａには、ランキンサイクルシステムを循環する媒体と冷凍サイクルシステムを循環する冷媒との温度差が所定値以上となるように、媒体の温度と冷媒の温度とを制御する装置が開示されている。

　ランキンサイクルシステムから安定的に動力を取り出すためには、エンジンの冷却水が所定の温度以上であることが必要である。冷却水温度が低くなると、ランキンサイクルシステムから取り出せる動力が減少する。特許文献１には、ランキンサイクルシステムの媒体と冷凍サイクルの冷媒との温度差が所定値以上に制御されるが、エンジン冷間始動時においては冷却水温度は必ずしも安定せず、ランキンサイクルシステムには改善の余地がある。

　本発明の目的は、冷間状態でのエンジン始動時においても安定的に動力を取り出すことが可能なランキンサイクルを提供することである。

　本発明のある態様によるランキンサイクルシステムは、冷却水によりエンジンを冷却する冷却水通路と、冷却水と熱交換を行い作動媒体を加熱する蒸発器と、蒸発器を通過した作動媒体を膨張させて動力を発生する膨張機と、膨張機を通過した作動媒体を冷却する凝縮器と、凝縮器を通過した作動媒体を蒸発器に送り出すポンプと、を備える。ランキンサイクルシステムは、冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部と、冷却水温度に基づいてランキンサイクルシステムの起動を許可するか否かを判定する起動許可判定部と、をさらに備える。起動許可判定部は、冷却水温度が起動許可温度に到達した場合にランキンサイクルシステムの起動を許可するとともに、冷間状態でのエンジン始動時の起動許可温度を暖機完了状態でのエンジン再始動時の起動許可温度よりも高く設定するように構成され、又は冷却水温度が設定温度に到達してから所定時間が経過した場合にランキンサイクルシステムの起動を許可するとともに、冷間状態でのエンジン始動時の所定時間を暖機完了状態でのエンジン再始動時の所定時間よりも長く設定するように構成される。

図１は、本発明の第１実施形態によるランキンサイクルシステムを備える車両の概略構成図である。図２Ａは、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。図２Ｂは、冷媒ポンプの概略断面図である。図２Ｃは、膨張機の概略断面図である。図３は、冷媒系バルブの機能を示す概略図である。図４は、車両の概略構成図である。図５は、エンジンの斜視図である。図６は、排気管の配置を車両の下方から見た概略図である。図７Ａは、ランキンサイクル運転域の特性図である。図７Ｂは、ランキンサイクル運転域の特性図である。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車両が加速した時の様子を示すタイミングチャートである。図９は、ランキンサイクルの運転停止から再起動した時の様子を示すタイミングチャートである。図１０は、エンジン冷間始動時における冷却水の温度変化を示すタイミングチャートである。図１１は、第１実施形態によるランキンサイクルシステムの起動方法を説明するためのフローチャートである。図１２は、外気温補正係数の特性図である。図１３は、第２実施形態によるランキンサイクルシステムを備える車両の概略構成図である。図１４は、エンジン冷間始動時における冷却水の温度変化を示すタイミングチャートである。図１５は、第２実施形態によるランキンサイクルシステムの起動方法を説明するためのフローチャートである。図１６は、第３実施形態によるランキンサイクルシステムの再起動を説明するためのフローチャートである。図１７は、基本ヒステリシス分の特性図である。図１８は、外気温補正係数の特性図である。図１９は、第４実施形態によるランキンサイクルシステムの再起動を説明するためのフローチャートである。図２０は、基本ヒステリシス分の特性図である。図２１は、外気温補正係数の特性図である。図２２は、第５実施形態によるランキンサイクルシステムの起動を説明するためのフローチャートである。図２３は、外気温補正係数の特性図である。図２４は、第６実施形態によるランキンサイクルシステムの起動を説明するためのフローチャートである。図２５は、第７実施形態によるランキンサイクルシステムの再起動を説明するためのフローチャートである。図２６は、基本遅れ時間の特性図である。図２７は、外気温補正係数の特性図である。図２８は、第８実施形態によるランキンサイクルシステムを備える車両の概略構成図である。図２９は、第９実施形態によるランキンサイクルシステムを備える車両の概略構成図である。図３０は、第１０実施形態によるランキンサイクルシステムを備える車両の概略構成図である。図３１は、第１１実施形態によるランキンサイクルシステムを備える車両の概略構成図である。

　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実施形態によるランキンサイクルシステムを備える車両の概略構成図である。図１に示すように、ランキンサイクルシステム３１は、冷凍サイクルシステム５１に対して、冷媒及び凝縮器３８を共有するように構成されている。以下では、ランキンサイクルシステム３１と冷凍サイクルシステム５１を統合したシステムを、統合サイクルシステム３０と称する。統合サイクルシステム３０は、ランキンサイクルシステム３１と冷凍サイクルシステム５１の冷媒が循環する回路、及びその回路に設けられたポンプ、膨張機、凝縮器等の構成要素に加え、冷却水や排気が循環する回路等を含めたシステム全体を指すものとする。

　図４は、統合サイクルシステム３０が搭載される車両１の概略構成図である。

　図４に示すように、車両１は例えばハイブリッド車両である。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が直列に連結される。自動変速機８２の出力は、プロペラシャフト８３及び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が設けられる。また、自動変速機８２は、摩擦締結要素としての第２駆動軸クラッチ８７を備えている。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、車両１の運転条件に応じて接続状態が制御される。図７Ｂに示すように、車両１では、車速がエンジン２の効率が悪いＥＶ走行領域にある場合、エンジン２を停止し、第１駆動軸クラッチ８６を遮断するとともに第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車両１の走行を実行する。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場合、エンジン２を運転し、ランキンサイクルシステム３１を運転状態とする。

　なお、本実施形態では、車両１は、エンジン２とモータジェネレータ８１を有するハイブリッド車両としたが、エンジン２のみを有するエンジン車両としてもよい。エンジン車両におけるエンジン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よい。

　図１に示すように、エンジン２は、排気通路３を備える。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からはバイパス排気管６が分岐しており、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が設けられる。図６に示すように、廃熱回収器２２及びバイパス排気管６は一体化されて廃熱回収ユニット２３を構成しており、廃熱回収ユニット２３は床下触媒８８と触媒下流のサブマフラー８９との間に配置される。

　次に、図１を参照して、エンジン冷却水回路について説明する。

　エンジン２から排出された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。これら通路１３，１４を流れた冷却水は、冷却水流量の配分を定めるサーモスタットバルブ１５で再び合流し、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。

　冷却水通路１３は、エンジン２を冷却して昇温した冷却水をラジエータ１１に供給する第１の冷却水通路と、ラジエータ１１からの冷却水をエンジン２に戻す第２の冷却水通路とから構成されている。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とから構成されている。

　サーモスタットバルブ１５は、冷却水温度が高い場合には、冷却水通路１３側のバルブ開度を大きくし、ラジエータ１１を通過する冷却水量を相対的に増やす。一方、サーモスタットバルブ１５は、冷却水温度が低い場合には、冷却水通路１３側のバルブ開度を小さくし、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、冷却水の全量がラジエータ１１をバイパスし、バイパス冷却水通路１４を流れる。

　なお、サーモスタットバルブ１５では、バイパス冷却水通路１４側のバルブ開度が全閉になることはない。サーモスタットバルブ１５は、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構成されている。

　バイパス冷却水通路１４には、ランキンサイクルシステム３１の冷媒と熱交換を行なう熱交換器３６が設けられる。熱交換器３６は加熱器と過熱器とを統合したものである。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るとともに、冷却水通路３６ａ、３６ｂと隣接するようにランキンサイクルシステム３１の冷媒が流れる冷媒通路３６ｃが設けられる。各通路３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、熱交換器３６の全体を俯瞰して見た場合に、冷媒と冷却水の流れ方向が互いに逆向きとなるように構成されている。

　ランキンサイクルシステム３１の冷媒にとって上流側（図１の左側）に位置する冷却水通路３６ａは、第１バイパス冷却水通路２４に接続されている。冷却水通路３６ａを含む熱交換器左側部分にはエンジン２から出た冷却水が直接導入され、熱交換器左側部分は冷媒通路３６ｃを流れるランキンサイクルシステム３１の冷媒を加熱する加熱器として機能する。

　ランキンサイクルシステム３１の冷媒にとって下流側（図１の右側）に位置する冷却水通路３６ｂは、第２バイパス冷却水通路２５を介して、廃熱回収器２２に接続される。冷却水通路３６ｂを含む熱交換器右側部分には、廃熱回収器２２を通過した冷却水、つまりエンジン２から排出された排気によって過熱された冷却水が導入される。熱交換器右側部分は、冷媒通路３６ｃを流れる冷媒を過熱する過熱器として機能する。

　廃熱回収器２２の冷却水通路２２ａは、排気管５に隣接して設けられている。廃熱回収器２２の冷却水通路２２ａにエンジン２から排出された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℃程度まで過熱することができる。冷却水通路２２ａは、廃熱回収器２２の全体を俯瞰して見た場合に、排気と冷却水の流れ方向が互いに逆向きとなるように構成されている。

　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。冷却水温度センサ７４の検出温度が所定値以上になると、エンジン２の内部の冷却水温度（エンジン水温）が、エンジン２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、制御弁２６の開度が減少される。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の流量の減少によって廃熱回収器２２での冷却水温度が上がりすぎ、冷却水が蒸発（沸騰）すると、熱交換器３６での効率が低下してしまう。これにより、冷却水通路内の冷却水の流れが悪くなって、冷却水温度が過剰に上昇してしまうおそれがある。これを避けるため、排気管５には、廃熱回収器２２をバイパスするバイパス排気管６と、廃熱回収器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とが設けられている。サーモスタットバルブ７は排気管５の分岐部に配置される。サーモスタットバルブ７のバルブ開度は、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る。廃熱回収ユニット２３は、車幅方向略中央の床下において排気管の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よいし、温度センサの検出値に基づいてコントローラによって制御される制御弁であってもよい。サーモスタットバルブ７による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ことは難しい。しかしながら、本実施形態では、第２バイパス冷却水通路２５の制御弁２６をエンジン水温に基づき制御するので、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よりも十分に低い状態であれば、廃熱回収器２２から排出される冷却水の温度がエンジン水温の許容温度を越える温度（例えば１１０～１１５℃）になるまで熱交換を行うため、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に合流する。

　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、熱交換器３６でランキンサイクルシステム３１の冷媒と熱交換することによって十分低下している場合には、サーモスタットバルブ１５の冷却水通路１３側のバルブ開度は小さく制御される。これにより、ラジエータ１１を通過する冷却水量が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、ランキンサイクルシステム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側のバルブ開度は大きく制御される。これにより、ラジエータ１１を通過する冷却水量が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、冷却水の熱はランキンサイクルシステム３１で効率的に回収される。

　次に、ランキンサイクルシステム３１について述べる。ランキンサイクルシステム３１は、冷凍サイクルシステム５１と統合された統合サイクルシステム３０の一部として構成されている。

　ランキンサイクルシステム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。ランキンサイクルシステム３１は、冷媒ポンプ３２、熱交換器３６、膨張機３７及び凝縮器３８を備えている。ランキンサイクルシステム３１の各構成要素は、Ｒ１３４ａ等の冷媒が循環する冷媒通路４１～４４により接続されている。

　図２Ａに示すように、冷媒ポンプ３２の軸３２ａ（回転軸）は同一の軸上で膨張機３７の出力軸と連結されている。膨張機３７の発生する出力（動力）によって冷媒ポンプ３２は駆動され、冷媒ポンプ３２の発生動力はエンジン２の出力軸（クランク軸）に供給される。冷媒ポンプ３２の軸３２ａ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ている。図１に示すように、冷媒ポンプ３２の軸３２ａの先端に設けたポンププーリ３３と、エンジン２のクランクプーリ２ａとの間には、ベルト３４が掛け回されている。なお、本実施形態では、冷媒ポンプ３２は図２Ｂに示すようにギヤ式のポンプであり、膨張機３７は図２Ｃに示すようにスクロール式の膨張機である。

　図１及び図２Ａに示すように、ポンププーリ３３と冷媒ポンプ３２との間には、電磁式の駆動クラッチ３５（駆動機構）が設けられている。駆動クラッチ３５は、冷媒ポンプ３２及び膨張機３７と、エンジン２との接続状態を変更可能に構成されている。本実施形態では、膨張機３７の発生する出力が冷媒ポンプ３２の駆動力等を上回る場合（予測膨張機トルクが正の場合）に駆動クラッチ３５が接続され、膨張機３７の発生する出力によってエンジン２の出力軸の回転がアシストされる。廃熱回収によって得たエネルギを用いてエンジン２の出力軸の回転をアシストすることで、燃費を向上することができる。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では、エンジン２の冷却水と冷媒との間で熱交換が行われ、冷媒が気化する。

　熱交換器３６から排出された冷媒は、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、駆動クラッチ３５やベルト３４等を介してエンジン２に伝達される。

　膨張機３７から排出された冷媒は、冷媒通路４３を介して凝縮器３８に供給される。凝縮器３８では、外気と冷媒との間で熱交換が行われ、冷媒が冷却されて液化する。本実施形態では、凝縮器３８とラジエータ１１とは並列に配置され、凝縮器３８及びラジエータ１１はラジエータファン１２によって冷却可能に構成されている。

　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に導かれる。冷媒ポンプ３２に導かれた冷媒は、冷媒ポンプ３２により再び熱交換器３６に送られる。このように、冷媒はランキンサイクルシステム３１内を循環する。

　次に、冷凍サイクルシステム５１について述べる。

　図１に示すように、冷凍サイクルシステム５１はランキンサイクルシステム３１の冷媒を共用するため、冷凍サイクルシステム５１の構成は簡素化されている。冷凍サイクルシステム５１は、コンプレッサ５２と、凝縮器３８と、エバポレータ５５と、を備えている。

　コンプレッサ５２は、冷凍サイクルシステム５１の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機械であって、エンジン２によって駆動される。図４に示すように、コンプレッサ５２の駆動軸にはコンプレッサプーリ５３が固定されており、コンプレッサプーリ５３及びクランクプーリ２ａにはベルト３４が掛け回されている。エンジン２の駆動力はベルト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は駆動される。また、コンプレッサプーリ５３とコンプレッサ５２との間には電磁式のコンプレッサクラッチ５４が設けられている。コンプレッサクラッチ５４は、コンプレッサ５２とコンプレッサプーリ５３とを断接可能に構成されている。

　図１に示すように、コンプレッサ５２から吐出された冷媒は、冷媒通路５６を介して冷媒通路４３に流入した後、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から排出された冷媒は、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５５に供給される。エバポレータ５５は、ヒータコアとともにエアコンユニットのケース内に設けられている。エバポレータ５５は、凝縮器３８からの冷媒を蒸発させ、ブロアファンから送られた空調空気を蒸発潜熱によって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。

　ランキンサイクルシステム３１と冷凍サイクルシステム５１とからなる統合サイクルシステム３０には、サイクル内を流れる冷媒を制御するため、複数の弁が設けられている。

　例えば、ランキンサイクルシステム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をつなぐ冷媒通路４４にはポンプ上流弁６１が設けられ、熱交換器３６と膨張機３７をつなぐ冷媒通路４２には膨張機上流弁６２が設けられる。冷媒ポンプ３２と熱交換器３６をつなぐ冷媒通路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が設けられ、膨張機３７と冷凍サイクル合流点４６とをつなぐ冷媒通路４３には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が設けられる。また、ランキンサイクルシステム３１は、膨張機上流弁６２の上流から膨張機３７をバイパスして逆止弁６４の上流に合流する膨張機バイパス通路６５を備え、膨張機バイパス通路６５にはバイパス弁６６が設けられる。さらに、バイパス弁６６をバイパスする通路６７には圧力調整弁６８が設けられる。冷凍サイクルシステム５１には、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が設けられる。上述の４つの弁６１，６２，６６，６９は、いずれも電磁式の開閉弁である。

　エンジンコントローラ７１には、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入力される。エンジンコントローラ７１は、これらの各入力信号に基づいて、運転条件に応じた冷凍サイクルシステム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、運転条件に応じた弁６１，６２，６６，６９等の開閉制御を行う。

　例えば、コントローラ７１は、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）に駆動クラッチ３５を締結する。一方、コントローラ７１は、予測膨張機トルクがゼロないし負のときに駆動クラッチ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る。これにより、膨張機トルクの発生状況に応じて駆動クラッチ３５の締結、解放を適切に行うことが可能となる。この点に関する詳細については、ＪＰ２０１０－１９０１８５Ａが参考となる。

　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り、これらバルブについて図３を参照して説明する。

　図３に示すように、ポンプ上流弁６１は、冷凍サイクルシステム５１の回路に比べてランキンサイクルシステム３１の回路に冷媒が偏りやすくなる所定の条件で閉じることで、ランキンサイクルシステム３１への冷媒（潤滑成分を含む）の偏りを防止するための弁である。ポンプ上流弁６１は、膨張機３７の下流に配置される逆止弁６４と協働して、ランキンサイクルシステム３１の回路を閉塞する。

　膨張機上流弁６２は、熱交換器３６から排出された冷媒の圧力が相対的に低い場合に、冷媒通路４２を遮断し、冷媒圧力を所定圧力まで高めるための弁である。これにより、膨張機トルクが十分得られない場合であっても、冷媒の加熱を促し、例えばランキンサイクルシステム３１が再起動するまでの時間（回生可能となる時間）を短縮させることができる。

　バイパス弁６６は、ランキンサイクルシステム３１の始動時等にランキンサイクルシステム３１側に存在する冷媒量が十分でない場合に、膨張機３７をバイパスした冷媒によって冷媒ポンプ３２の作動が行えるように開弁する。これにより、ランキンサイクルシステム３１の起動時間を短縮させることができる。冷媒が膨張機３７をバイパスした状態で冷媒ポンプ３２を作動させるので、凝縮器３８の出口及び冷媒ポンプ３２の入口における冷媒温度が、それら部分での圧力を考慮した沸点から所定値以上に低下した場合に、ランキンサイクル３システム１に十分な液体冷媒が供給できる状態が整ったと判定することができる。

　熱交換器３６の上流に配置される逆止弁６３は、バイパス弁６６、圧力調整弁６８、及び膨張機上流弁６２と協働し、膨張機３７に供給される冷媒を高圧に保持する。ランキンサイクルシステム３１の回生効率が低い条件では、ランキンサイクルシステム３１の運転が停止され、熱交換器３６の前後区間に亘って回路が閉塞される。このように停止中の冷媒圧力を上昇させておくことで、高圧冷媒を利用してランキンサイクルシステム３１を速やかに再起動することが可能となる。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き、高くなり過ぎた冷媒を逃すリリーフ弁として機能する。

　膨張機３７の下流に配置される逆止弁６４は、ポンプ上流弁６１と協働し、ランキンサイクルシステム３１への冷媒の偏りを防止する。車両１の運転開始直後、エンジン２が暖まっていない場合には、ランキンサイクルシステム３１が冷凍サイクルシステム５１より低温となり、冷媒がランキンサイクルシステム３１側に偏ることがある。特に、夏場の車両運転開始直後には冷房能力が最も要求されるため、冷媒の偏在を解消して冷房能力を確保したいという要求がある。逆止弁６４は、このようなランキンサイクルシステム３１側への冷媒の偏在を防止するために設けられている。

　コンプレッサ５２は、駆動停止時に冷媒が自由に通過することができない構造となっている。コンプレッサ５２は、エアコン回路弁６９と協働し、冷凍サイクルシステム５１への冷媒の偏りを防止する。冷凍サイクルシステム５１の運転が停止した場合には、定常運転中の比較的冷媒温度の高いランキンサイクルシステム３１側から冷凍サイクルシステム５１側へと冷媒が移動し、ランキンサイクルシステム３１を循環する冷媒が不足することがある。冷凍サイクルシステム５１において、冷房停止直後はエバポレータ５５の温度が低くなっており、冷媒は温度が低く比較的容積が大きいエバポレータ５５内に溜まりやすい。この時、コンプレッサ５２の駆動を停止し、エアコン回路弁６９を閉じることで、凝縮器３８からエバポレータ５５への冷媒の動きが遮断される。これにより、冷凍サイクルシステム５１への冷媒の偏りが防止される。

　図５は、車両に搭載されるエンジン２の斜視図である。図５に示すように、熱交換器３６は、エンジン２の排気マニホールド４の鉛直上方に配置されている。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り、ランキンサイクルシステム３１のエンジン２への搭載性を向上させることができる。また、エンジン２には、ベルト３４に所定のテンションを付与するテンションプーリ８が設けられている。

　図７Ａ及び図７Ｂを参照して、ランキンサイクルシステム３１の基本的な運転方法について説明する。

　図７Ａ及び図７Ｂは、ランキンサイクルシステム３１の運転領域図である。図７Ａ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システム３１の運転領域図である。図７Ｂ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システム３１の運転領域図である。

　本実施形態では、図７Ａ及び図７Ｂにおいて所定のランキンサイクル運転条件が満たされた場合にランキンサイクルシステム３１が運転される。

　図７Ａに示すように、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は、ランキンサイクルシステム３１の運転が停止される。このように排気温度が低く回収効率が悪い暖機時には、ランキンサイクルシステム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。また、高い冷房能力が要求される高外気温時には、ランキンサイクルシステム３１を止めて、冷凍サイクルシステム５１に十分な冷媒を提供し、冷却能力を高める。

　本実施形態の車両１はハイブリッド車両であるため、図７Ｂに示すように、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は、ランキンサイクルシステム３１の運転が停止される。膨張機３７の各部のディメンジョン等は、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設定されている。

　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、車両１が加速した時の様子を示したタイミングチャートである。図８の右側には、加速時に膨張機３７の運転状態が推移する様子を示す膨張機トルクマップが図示されている。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（左上部分）では膨張機トルクが最も大きくなる。膨張機トルクは、膨張機回転速度が高く膨張機上流圧力が低くなるほど（右下側ほど）小さくなる。特に斜線部の範囲は、膨張機トルクがマイナスになって、エンジン２に対して冷媒ポンプ３２が負荷となってしまう領域を示している。

　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おり、膨張機３７は正のトルクを発生させている。膨張機トルクによって、エンジン出力軸の回転アシストが行われる。

　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、排気温度及び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。したがって、膨張機回転速度が上昇しても、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。

　加速時の膨張機トルクの低下により十分な膨張機トルクが得られなくなると、例えば膨張機トルクがほぼゼロとなる時刻ｔ２のタイミングで、膨張機上流弁６２が開状態から閉状態へと切換えられる。これにより、膨張機トルクの低下に起因して膨張機３７がエンジン２に引き摺られる現象が回避され、回生効率の悪化が防止される。

　膨張機上流弁６２が閉弁された後の時刻ｔ３において、駆動クラッチ３５が接続状態（締結状態）から切断状態（解放状態）へと切換えられる。駆動クラッチ３５の切断時期を、膨張機上流弁６２を閉弁時期より幾分遅らせることで、膨張機上流の冷媒圧力を十分低下させることができる。これにより、駆動クラッチ３５の切断時に、膨張機３７が過回転することを防止できる。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、ランキンサイクルシステム３１が停止中も冷媒を効果的に加熱することで、ランキンサイクルシステム３１の運転再開がスムーズに実行される。

　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する。そして、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。時刻ｔ４において、駆動クラッチ３５が再び接続される。駆動クラッチ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が閉じられ駆動クラッチ３５が切断された運転停止状態から、図８（ｔ４の制御）と異なる態様でランキンサイクルシステム３１の再起動を行なう様子を示すタイミング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。時刻ｔ１１では、ランキンサイクルシステム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。

　時刻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は閉状態となっているので、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、エンジン２の運転領域が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が設けられていない場合には、ランキンサイクル運転域に移行した時に、即座に駆動クラッチ３５を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すると、膨張機３７がエンジン２の負荷となって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の閉状態を継続する。その後、膨張機上流圧力と膨張機下流圧力との差圧が所定圧以上となるｔ１２のタイミングで膨張機３７の駆動が許可され、膨張機上流弁６２が閉状態から開状態に切り換えられる。このように膨張機上流弁６２が開状態へと切り換えられることによって、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。

　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、駆動クラッチ３５が切断状態から接続状態へと切り換えられる。膨張機３７が十分に回転速度を増す前に駆動クラッチ３５を接続したのでは、膨張機３７がエンジン負荷となってトルクショックが発生してしまう。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で駆動クラッチ３５を接続することで、膨張機３７がエンジン負荷となることが回避され、トルクショックの発生が防止される。

　次に、図１０を参照して、冷間状態でのエンジン始動時（コールドスタート時）におけるエンジン２の冷却水温度Ｔｗの変化について説明する。冷却水温度Ｔｗは、エンジン２の出口における冷却水の温度である。

　図１０では、ランキンサイクルシステム３１を備えていないエンジン（コンベンショナルエンジン）における冷却水温度の変化は長破線で示されている。コンベンショナルエンジンでは、冷却水温度Ｔｗがサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０（たとえば８０℃程度）に到達した時に、サーモスタットバルブ１５が開弁状態となる。したがって、冷却水温度Ｔｗは、開弁温度Ｔ０を中心にして上下に振れる。

　コンベンショナルエンジンでは、時刻ｔ１でサーモスタットバルブ１５が開き、ラジエータ１１で冷却された冷却水がエンジン２に流れ込む。そのため、それまで上昇していた冷却水温度Ｔｗが、時刻ｔ１より遅れたタイミングで、下降に転じる。下降する冷却水温度Ｔｗが時刻ｔ２においてサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０を下回ると、サーモスタットバルブ１５が閉じる。これにより、ラジエータ１１で冷却された冷却水がエンジン２に流れ込まなくなるため、それまで下降していた冷却水温度Ｔｗが時刻ｔ３において開弁温度Ｔ０を上回る。サーモスタットバルブ１５は時刻ｔ３において開き、ラジエータ１１で冷却された冷却水がエンジン２に流れ込む。その結果、それまで上昇していた冷却水温度Ｔｗは、時刻ｔ３より遅れたタイミングで下降に転じる。このように、コンベンショナルエンジンでは、コールドスタート時に冷却水温度Ｔｗがサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０を中心にして変動し、冷却水の平均温度はほぼ開弁温度Ｔ０となる。

　本実施形態では、車両１の駆動クラッチ３５は、電磁式クラッチである。駆動クラッチ３５は、ソレノイドコイルへの通電により電磁力を発生させることで２つの部材が締結するクラッチ締結状態となり、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２つの部材が離間するクラッチ解放状態となるように構成されている。ソレノイドコイルへの通電を行ってクラッチ締結状態になると、エンジン２の駆動力がベルト式伝導装置を介して冷媒ポンプ３２に伝えられ、冷媒ポンプ３２が非駆動状態から駆動状態へと切換わる。これによって、冷媒ポンプ３２が冷媒を熱交換器３６に供給することになり、ランキンサイクルシステム３１が起動される。このように冷媒ポンプ３２を非駆動状態から駆動状態へと切換えることによって、ランキンサイクルシステム３１が起動される。

　ランキンサイクルシステム３１から安定して動力を取り出すためには、エンジン２の冷却水が所定の温度以上であることが必要である。熱交換器３６に導かれる冷却水の温度Ｔｗが低くなると、ランキンサイクルシステム３１から取り出せる動力は減少してしまう。そこで、本発明者は、コールドスタート時にランキンサイクルシステム３１をどのタイミングで起動すべきかについて検討した。

　図１０において、比較例によるエンジンにおける冷却水温度変化を短破線で示し、本実施形態によるエンジン２における冷却水温度変化を実線で示す。比較例によるエンジンでは、冷却水温度Ｔｗがサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０に到達する時刻ｔ１においてランキンサイクルシステム３１を起動する。この場合、冷却水温度は、図１０の上側グラフの短破線に示すように、ランキンサイクルシステム３１の起動時である時刻ｔ１から大きく低下している。ランキンサイクルシステム３１の起動時には、ランキンサイクルシステム３１の冷媒温度はエンジン始動前の冷間状態の温度となっている。そのため、熱交換器３６において冷却水の熱が冷間状態にある冷媒によって急激に奪われ、熱交換器３６から排出された冷却水の温度Ｔｗが開弁温度Ｔ０よりも低くなってしまう。このように冷却水温度ＴｗがＴ０より低下してしまうと、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことはできない。また、冷却水温度Ｔｗが開弁温度Ｔ０よりも低くなってしまうと、エンジン２が暖機完了するまでの時間が長引き、エンジンフリクションが増加して燃費性能が悪化する。

　一方、本実施形態では、コールドスタート時にランキンサイクルシステム３１を起動する場合には、冷却水の熱がランキンサイクルシステム３１の冷媒に持っていかれることを考慮して、ランキンサイクル起動許可温度が高く設定される。すなわち、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度は、サーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０にヒステリシス分を加算した値となる。

　本実施形態では、冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル起動許可温度に到達する時刻ｔ１１でランキンサイクルシステム３１が起動される。本実施形態では、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度に加算されるヒステリシス分はたとえば４℃であり、このヒステリシス分はランキンサイクルシステム３１の起動後（時刻ｔ１１）における冷却水温の最初のピーク値に基づいて定められる。したがって、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度は８４℃となる。

　本実施形態ではヒステリシス分を４℃としたが、この値は任意の値に設定される。コールドスタート時におけるランキンサイクル起動許可温度をＴ０より４℃高めるので、ランキンサイクル起動時の冷却水温度Ｔｗはヒステリシス分だけ上昇する。冷却水温度Ｔｗは、ヒステリシス分だけ上昇した後に、つまり８４℃に到達した後に低下する。図１０の上側グラフの実線に示すように、ランキンサイクルシステム３１の起動後からの冷却水温度Ｔｗの落ち込みは、比較例の場合よりも抑制される。これにより、エンジン２の冷却水が所定の温度以上となるので、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことができる。また、比較例のように冷却水温度Ｔｗが大きく落ち込まないので、エンジン２が暖機完了するまでの時間を長引かせることがなく、エンジンフリクションをコンベンショナルエンジンの場合と同等にすることができ、エンジン２の燃費性能の悪化が抑制される。

　一方、エンジン２の暖機完了状態でのエンジン再始動時（ホットリスタート時）には、サーモスタットバルブ１５の開弁温度ｔ０でランキンサイクルシステム３１が起動されるので、冷却水温度Ｔｗは安定している。そのため、コールドスタート時のようにランキンサイクル起動許可温度をサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０を超えて高くする必要はない。したがって、ホットリスタート時には、サーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０がそのままランキンサイクル起動許可温度として設定される。

　このように、本実施形態では、ランキンサイクル起動許可温度をコールドスタート時とホットリスタート時で相違させる。そして、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度は、ホットリスタート時のランキンサイクル起動許可温度より高く設定される。

　なお、図１０の下側グラフは、コールドスタート時のエンジン局所温度の変化を示すグラフである。エンジン局所温度とは、エンジン冷却水温度とは異なる温度であって、エンジンを構成する部品の温度である。エンジン局所温度は、たとえばクランクメタルの温度である。比較例のように時刻ｔ１で冷却水温度が低下すると、これに応じてエンジン局所温度も低下する。これは、コールドスタート時に冷却水温度Ｔｗが上昇した直後は、エンジン２の部品の温度が平衡温度に達しておらず、冷却水温度Ｔｗの変化の感度が高いことを意味している。

　図１１を参照して、コントローラ７１が実行するランキンサイクルシステム３１の制御について説明する。図１１の制御は、一定時間周期（たとえば１０ミリ秒周期）で繰り返し実行される。図１１の制御は、ランキンサイクルシステム３１を有するエンジン２を備えた車両に適用される。

　ステップ１では、コントローラ７１は、エンジン２の冷却水出口に設けられた冷却水温度センサ７４により検出されるエンジン２の冷却水温度Ｔｗ［℃］とサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０［℃］を比較する。開弁温度Ｔ０は、サーモスタットバルブ１５が開弁する温度であり、たとえば８０℃に設定されている。開弁温度Ｔ０は、ホットリスタート時のランキンサイクル起動許可温度でもある。冷却水温度Ｔｗが開弁温度Ｔ０以下である場合には、コントローラ７１は今回の処理を終了する。なお、駆動クラッチ３５は、イグニッションキーがＯＦＦからＯＮに切り換えられた時に切断状態になっている。

　ステップ１で冷却水温度Ｔｗが開弁温度Ｔ０を超えていると判定された場合には、コントローラ７１は、ステップ２においてホットリスタート時であるかコールドスター時であるかを判定する。冷却水温度Ｔｗがトリップ中に初めて開弁温度Ｔ０に到達したか否かにより、コールドスター時であるか否かが判定される。１トリップとは、車両１を走行させるためにエンジン２を始動してから、車両１の走行を停止するためにエンジン２の運転を停止するまでをいう。冷却水温度Ｔｗがトリップ中に初めて開弁温度Ｔ０に到達した場合には、コントローラ７１は、コールドスタート時に冷却水温度Ｔｗが開弁温度Ｔ０に到達したと判断し、ステップ３の処理を実行する。

　ステップ３では、コントローラ７１は、コールドスタート時にランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を算出済みであるか否かを判定する。コールドスタート時にランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１が算出されている時には、Ｔａｌ１算出済みフラグは１に設定される。コールドスタート時にランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１が算出済みではない場合、つまりＴａｌ１算出済みフラグが０に設定されている場合には、コントローラ７１はステップ４の処理を実行する。

　ステップ４では、コントローラ７１は、外気温センサ７５（図１参照）により検出される外気温Ｔａｉｒ［℃］から図１２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Ｈｔａｉｒ１［無名数］を算出する。ステップ５では、コントローラ７１は、（１）式により、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ１と基本ヒステリシス分Ｈｙｓ０［℃］とを乗算し、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１［℃］を算出する。

　　ｍＨｙｓ１＝Ｈｙｓ０×Ｈｔａｉｒ１　　　　　　　　　　　…（１）

　ステップ６では、コントローラ７１は、（２）式により、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１をサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０［℃］に加算し、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１［℃］を算出する。

　　Ｔａｌ１＝Ｔ０＋ｍＨｙｓ１ …（２）

　（１）式の基本ヒステリシス分Ｈｙｓ０が大きいほど、（２）式のランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１が高くなり、ランキンサイクルシステム３１の起動に伴う冷却水温度Ｔｗの落ち込みが抑制される。一方、（１）式の基本ヒステリシス分Ｈｙｓ０が大き過ぎる場合には、ランキンサイクルシステム３１の起動タイミングが遅れ、ランキンサイクルシステム３１の運転領域を狭めてしまう。したがって、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ０は、冷却水温度Ｔｗの落ち込みを抑制する一方で、ランキンサイクルシステム３１の起動タイミングが大きく遅れないような値に設定される。基本ヒステリシス分Ｈｙｓ０は、エンジン２やランキンサイクルシステム３１の各仕様に依存する値であり、エンジン２及びランキンサイクルシステム３１の各仕様が定まれば適合により設定される。本実施形態では、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ０の適合値は一定値（例えば４℃）である。

　図１２に示すように、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ１は、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０（たとえば２０℃）のときに１．０となる。外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高い場合には、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ１が１．０より小さくなる。そのため、（１）式より算出される目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１は、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ０より小さくなる。これにより、（２）式より算出されるランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１は、適合時の外気温Ｔａｉｒ０のものよりも低くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が高い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１の起動時における冷却水温度Ｔｗの落ち込みが小さく、ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を適合時よりも低くできるからである。

　一方、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より低い場合には、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ１が１．０より大きくなる。そのため、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１は、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２より大きくなる。これにより、ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１は、適合時の外気温Ｔａｉｒ０のものよりも高くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が低い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１を起動時における冷却水温度Ｔｗの落ち込みが大きく、ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を高くする必要があるためである。

　コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１が算出された場合には、コントローラ７１はステップ７においてＴａｌ１算出済みフラグを１に設定する。

　ステップ８では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を切断状態に制御し、ランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。

　Ｔａｌ１算出済みフラグが１となると、ステップ３の処理後、コントローラ７１はステップ９の処理を実行する。ステップ９では、コントローラ７１は、冷却水温度Ｔｗとランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を比較する。

　ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を算出した当初等、冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１より低い場合には、ランキンサイクルシステム３１は非駆動状態となる（ステップ８）。その後、冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１以上となった場合には、ステップ１０において、コントローラ７１は駆動クラッチ３５を切断状態から接続状態に切換え、ランキンサイクルシステム３１を起動する。

　本実施形態では、コールドスタート時にはランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１はサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０より目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１だけ高い温度に設定される。そして、冷却水温度がこのように高められたランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を越えた時に、ランキンサイクルシステム３１が起動される。

　一方、ステップ２で冷却水温度Ｔｗがサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０に到達したのがトリップ中に初めてでなく２度目以降である場合には、コントローラ７１はホットリスタート時であると判断する。この場合、ステップ１１において、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を接続し、ランキンサイクルシステム３１を即座に起動する。つまり、ホットリスタート時には、サーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０がランキンサイクル起動許可温度となり、ランキンサイクルシステム３１が起動される。

　本実施形態によるランキンサイクルシステム３１は、エンジン２を冷却する冷却水を流す冷却水通路１３、１４と、冷却水と熱交換を行い冷媒を加熱する熱交換器３６（蒸発器）と、熱交換器３６を通過した冷媒を膨張させて動力を発生する膨張機３７と、膨張機３７を通過した冷媒を冷却する凝縮器３８と、凝縮器３８を通過した冷媒を熱交換器３６に送り出す冷媒ポンプ３２と、を備える。ランキンサイクルシステム３１は、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ７４（冷却水温度検出部）と、冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１に到達したか否かに基づいてランキンサイクルシステム３１の起動を許可するか否かを判定するコントローラ７１（起動許可判定部）と、を備える。コントローラ７１は、ランキンサイクル起動許可温度をコールドスタート時とホットリスタート時とで異ならせ、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度をホットリスタート時のランキンサイクル起動許可温度よりも高く設定する。

　コールドスタート時に冷却水温度が上昇した直後は、エンジン２を構成する部品の温度が平衡温度に達しておらず、冷却水温度の変化の感度は高くなっている。そのような状態でランキンサイクルシステム３１を起動して冷却水より熱を奪うと、冷却水温度の変化が大きく、ランキンサイクルシステム３１が十分に機能せず、ポンプ損失等が大きくなってしまう。本実施形態によれば、冷却水温度が不安定なコールドスタート時には、ランキンサイクル起動許可水温を冷却水温度が安定しているホットリスタート時よりも高く設定するので、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。

　一方で、エンジン２の暖機が完了し、エンジン構成部品の温度が平衡温度に達している場合にはエンジン構成品が熱源となるので、冷却水温度の変化の感度は小さくなる。このような状態でエンジン２を再始動する場合、冷却水温度が大きく変化することがなく、ランキンサイクルシステム３１を効率の良い状態で運転することができる。本実施形態によれば、ホットリスタート時には、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度より低い冷却水温度で、ランキンサイクルシステム３１の起動が速やかに許可される。この時、ランキンサイクルシステム３１の冷媒も温まっているので、冷媒圧力が高く、ランキンサイクルシステム３１の速やかな起動が可能となる。したがって、ランキンサイクルシステム３１の運転領域を広げることができる。

　なお、外気温が低いほどエンジン表面等での放熱が促進されるため、エンジン２の局所温度と冷却水温度Ｔｗとの乖離が大きくなって、冷却水温度の変化の感度が高くなる。本実施形態では、外気温Ｔａｉｒが低くなるほど、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を高くするので、外気温Ｔａｉｒが低い場合であっても、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。

　（第２実施形態）
　図１３は、第２実施形態によるランキンサイクルシステム３１を備える車両１の概略構成図である。図１３では、図１と同一部分には同一の符号を付している。

　第１実施形態では、サーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０は一定となっている。第１実施形態のサーモスタットバルブ１５は、閉弁状態では冷却水をラジエータ１１に流さずバイパス冷却水通路１４に流し、開弁状態では冷却水をラジエータ１１に流すように構成されている。

　一方、第２実施形態では、車両１は、サーモスタットバルブ１５に代えて、電制のサーモスタットバルブ１５’を備えている。電制のサーモスタットバルブ１５’は、エンジンコントローラ７１からの信号に基づいて制御される。サーモスタットバルブ１５’は、開弁温度を任意に変更可能なバルブとして構成されている。また、サーモスタットバルブ１５’は、閉弁状態では冷却水をラジエータ１１に流さずバイパス冷却水通路１４に流し、開弁状態では冷却水をラジエータ１１に流すように構成されている。

　コントローラ７１からサーモスタットバルブ１５’にＯＦＦ信号が提供されている場合にはサーモスタットバルブ１５’の開弁温度は第１温度（例えば８０℃）となり、ＯＮ信号が提供されている場合にはサーモスタットバルブ１５’の開弁温度は第１温度よりも高い第２温度（例えば９０℃）となる。このようにサーモスタットバルブ１５’では開弁温度が第１温度又は第２温度に変更され、このように変更される開弁温度を「開弁温度目標」という。なお、電制のサーモスタットバルブ１５’の代わりに、電磁弁等のバルブが仕様されてもよい。

　電制サーモスタットバルブ１５’の開弁温度目標を可変とする目的は、ランキンサイクルシステム３１を効率よく運転することにある。つまり、開弁温度目標を８０℃から９０℃へと高めた場合には、エンジンフリクション及び冷却損失を低減することができる。この時、ランキンサイクルシステム３１を運転すれば、開弁温度目標を高くした分だけ熱交換器３６で回収できる熱量が大きくなり、熱交換器３６から排出される冷媒をより高温化及び高圧化することができる。その結果、膨張機３７での熱回収効率をより向上させることが可能となる。

　なお、以下の点においても、第２実施形態と第１実施形態とは相違している。図１に示すように、第１実施形態では、エンジン２から排出された冷却水だけでなく、廃熱回収器２２で昇温させた冷却水も熱交換器３６に導いて、ランキンサイクルシステム３１の冷媒の温度を上昇させる。また、ランキンサイクルシステム３１と冷凍サイクルシステム５１とは統合されている。これに対して、図１３に示すように、第２実施形態では、エンジン２から排出された冷却水だけを熱交換器９１（蒸発器）に導いて、ランキンサイクルシステム３１の冷媒の温度を上昇させる。また、ランキンサイクルシステム３１と冷凍サイクルシステム５１とは独立したシステムとなっており、冷凍サイクルシステム５１には専用の凝縮器９２が設けられている。

　図１４は、第２実施形態による車両１におけるエンジン冷間始動時の冷却水温度Ｔｗの変化を示すタイミングチャートである。

　図１４に示すように、電制サーモスタットバルブ１５’を備えるコンベンショナルエンジンにおいて、電制サーモスタットバルブ１５’の開弁温度目標が８０℃に設定されている場合には、コールドスタート時の冷却水温度Ｔｗの変化が細実線で示したようになる。一方、電制サーモスタットバルブ１５’の開弁温度目標が８０℃から９０℃へ変更された場合には、コールドスタート時の冷却水温度Ｔｗの変化は太実線で示したようになる。つまり、開弁温度目標が８０℃である場合には冷却水温度Ｔｗは８０℃を中心にして上下に振れ、開弁温度目標が９０℃である場合には冷却水温度Ｔｗは９０℃を中心にして上下に振れる。

　第２実施形態では、開弁温度目標が９０℃に設定された場合、高く設定された開弁温度目標（９０℃）にヒステリシス分（例えば４℃）を加算した値が、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度として設定される。この場合、ランキンサイクルシステム３１は、冷却水温度Ｔｗが開弁温度目標である９０℃（第２温度）に到達するタイミング（時刻ｔ２１）で起動されるのではなく、冷却水温度Ｔｗがこのコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度に到達するタイミング（時刻ｔ２２）で起動される。

　また、開弁温度目標が８０℃に設定されている場合には、第１実施形態と同様に、開弁温度目標の８０℃にヒステリシス分（例えば４℃）を加算した値が、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度として設定される。この場合、ランキンサイクルシステム３１は、冷却水温度Ｔｗが開弁温度目標である８０℃（第１温度）に到達するタイミング（時刻ｔ１）で起動されるのではなく、冷却水温度Ｔｗがコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度に到達するタイミング（時刻ｔ１１）で起動される。

　図１５を参照して、コントローラ７１が実行するランキンサイクルシステム３１の制御について説明する。図１５の制御は、一定時間周期（たとえば１０ミリ秒周期）で繰り返し実行される。図１５では、図１１と同一部分には同じ符号を付している。

　図１５に示すように、ステップ２１～２３は、電制サーモスタットバルブ１５’の開弁温度目標Ｔ１を切換える処理である。

　ステップ２１では、コントローラ７１は、電制サーモスタットバルブ１５’に入力されている信号を判定する。入力信号がＯＮ信号である場合には、コントローラ７１は、ステップ２２において開弁温度目標Ｔ１を９０℃に設定する。一方、入力信号がＯＦＦ信号である場合には、コントローラ７１は、ステップ２３において開弁温度目標Ｔ１を８０℃に設定する。第２実施形態においては、開弁温度目標Ｔ１がホットリスタート時のランキンサイクル起動許可温度となる。

　ステップ２４では、コントローラ７１は、冷却水温度センサ７４により検出されるエンジン２の冷却水温度Ｔｗと開弁温度目標Ｔ１を比較する。

　エンジン２の冷却水温度Ｔｗが開弁温度目標Ｔ１以下である場合には、コントローラ７１は今回の処理を終了する。一方、エンジン２の冷却水温度Ｔｗが開弁温度目標Ｔ１を超えた場合には、コントローラ７１は、ステップ２においてホットリスタート時であるかコールドスター時であるかを判定する。コントローラ７１は、冷却水温度Ｔｗがトリップ中に初めて開弁温度目標Ｔ１に到達した場合に、コールドスタート時に冷却水温度Ｔｗが開弁温度目標Ｔ１に到達したと判断し、ステップ３以降の処理を実行する。

　ステップ３～５の処理を実行後、コントローラ７１は、ステップ２５においてコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を算出する。コントローラ７１は、（３）式により、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１を開弁温度目標Ｔ１［℃］に加算し、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を算出する。

　　Ｔａｌ１＝Ｔ１＋ｍＨｙｓ１ …（３）

　開弁温度目標Ｔ１が８０℃に設定されている場合には、ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１は、８０℃に目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１を加算した温度に設定される。開弁温度目標Ｔ１が９０℃に設定されている場合には、ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１は、９０℃に目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ１を加算した温度に設定される。

　このようにコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１が算出された場合には、コントローラ７１は、ステップ７においてＴａｌ１算出済みフラグを１に設定する。ステップ８では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を切断状態とすることによってランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。

　Ｔａｌ１算出済みフラグが１に設定された場合には、次回以降の制御においてステップ９及び１０の処理が実行される。ステップ９では、コントローラ７１は冷却水温度Ｔｗとランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を比較する。冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１以上となった場合、コントローラ７１は、ステップ１０において駆動クラッチ３５を切断状態から接続状態に切換えることによってランキンサイクルシステム３１を起動する。

　一方、ステップ２において冷却水温度Ｔｗが開弁温度目標Ｔ１に到達したのがトリップ中に初めてではないと判定されて場合には、コントローラ７１は、ホットリスタート時であると判定し、ステップ１１の処理を実行する。ステップ１１では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を接続することによってランキンサイクルシステム３１を即座に起動する。

　つまり、ホットリスタート時には開弁温度目標Ｔ１がランキンサイクル起動許可温度に設定され、ランキンサイクルシステム３１が起動される。したがって、開弁温度目標Ｔ１が８０℃に設定されている場合には、この８０℃がそのままホットリスタート時のランキンサイクル起動許可温度として設定される。一方、開弁温度目標Ｔ１が９０℃に設定されている場合には、この９０℃がそのままホットリスタート時のランキンサイクル起動許可温度として設定される。

　第２実施形態では、冷却水通路に、開弁温度を変更可能な電制サーモスタットバルブ１５’が設けられる。そして、コントローラ７１（起動許可判定部）は、コールドスタート時（冷間状態でのエンジン始動時）のランキンサイクル起動許可温度を、ホットリスタート時（エンジン暖機完了状態でのエンジン再始動時）のランキンサイクル起動許可温度よりも高く設定する。したがって、電制サーモスタットバルブ１５’の開弁温度目標が変更された場合においても、コールドスタート時にランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。また、ホットリスタート時には速やかにランキンサイクルシステム３１の起動が許可される。この時、ランキンサイクルシステム３１の冷媒も温まっているので、冷媒圧力が高く、ランキンサイクルシステム３１の速やかな起動が可能となる。したがって、ランキンサイクルシステム３１の運転領域を広げることができる。

　ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１を高く設定する場合には、ランキンサイクル起動許可温度Ｔａｌ１はエンジン冷却装置が目標とする目標温度よりも高く設定されることが望ましい。その場合には、エンジン冷却装置を構成するラジエータ１１等の温度が所定温度に上昇するまで待つ必要がある。一方、第２実施形態のように開弁温度を変更可能な電制サーモスタットバルブ１５’を備える場合には、コールドスタート時の開弁温度目標を、ホットリスタート時の開弁温度目標より高く設定することで、ラジエータ１１を通過する流量を増やす前に、ランキンサイクルシステム３１の運転を開始することができる。

　（第３実施形態）
　図１６を参照して、第３実施形態によるランキンサイクルシステム３１の制御について説明する。図１６の制御は、一定時間周期（たとえば１０ミリ秒周期）で繰り返し実行される。図１６に示す制御は、第１実施形態の車両１に適用され、車両１がアイドルストップを実行する車両であることを前提としている。

　アイドルストップを実行する車両１では、アイドルストップからのエンジン再始動時のランキンサイクル起動許可温度を、初回のコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度とは別にして考慮する必要がある。ここで、初回のコールドスタート時とは、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作されることでスタータが起動され、冷間状態にあるエンジン２が始動される時を意味する。このような初回のコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度を初回ランキンサイクル起動許可温度と称する。初回ランキンサイクル起動許可温度は、サーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０にヒステリシス分を加算した値となる。

　車両１では、アイドルストップ中に、ランキンサイクルシステム３１の運転が停止される。アイドルストップからエンジン２が再始動されてランキンサイクルシステム３１が起動される時には、コールドスタート時とエンジン２の状態が相違する。つまり、アイドルストップ時間が短い場合には、アイドルストップ時間が長い場合よりもエンジン２は暖まった状態となっており、短期間のアイドルストップから再始動するエンジン２の状態は、ホットリスタート時とほぼ同様なエンジン状態となる。エンジン暖機完了後であれば、冷却水温が多少低下しても、エンジン２における燃費性能はほとんど変わらない。そのため、アイドルストップからのエンジン再始動時には、ホットリスタート時と同様に、ランキンサイクルシステム３１を即座に起動することができる。このように、アイドルストップ時間が短い場合には、ランキンサイクル起動許可温度はアイドルストップ時間が長い場合よりも低くてもかまわない。

　第３実施形態では、アイドルストップ（エンジン強制的停止）からのエンジン２を再始動させる場合、開弁温度Ｔ０にヒステリシス分を加算した初回ランキンサイクル起動許可温度よりも低いランキンサイクル起動許可温度で、ランキンサイクルシステム３１を再起動する。図１０に示すように、アイドルストップからのエンジン再始動時には、冷却水温度Ｔｗがホットリスタート時のランキンサイクル起動許可温度（Ｔ０）に到達する時刻ｔ８において、ランキンサイクルシステム３１が再起動される。これは、アイドルストップが実行される期間がｔ６～ｔ７までの短期間であり、アイドルストップから復帰するエンジン２の状態がホットリスタート時のエンジン状態とほぼ等しいからである。

　一方、エンジン２が冷えて冷間状態と変わらなくなるほどアイドルストップ時間が長くなる場合には、アイドルストップからのエンジン再始動時のエンジン２の状態は、コールドスタート時のエンジン状態とほぼ等しくなる。そこで、第３実施形態では、アイドルストップからのエンジン再始動時のランキンサイクル起動許可温度は、エンジン２を再始動する直前のアイドルストップ時間（エンジン強制的停止時間）が長いほど高く設定される。

　図１６を参照して、コントローラ７１が実行するランキンサイクルシステム３１の制御について説明する。

　ステップ３１では、コントローラ７１は、エンジン２の始動がアイドルストップ（ＩＳ）からのエンジン再始動であるか否かを判定する。

　アイドルストップからのエンジン再始動ではない場合には、コントローラ７１は今回の処理を終了する。一方、アイドルストップからのエンジン再始動時である場合には、コントローラ７１は、ステップ３２においてランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２が算出済みであるか否かを判定する。ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２が算出されているか否かは、Ｔａｌ２算出済みフラグに基づいて判定される。コントローラ７１は、Ｔａｌ２算出済みフラグに１が設定されている場合にＴａｌ２が算出済みであると判定し、Ｔａｌ２算出済みフラグに０が設定されている場合にＴａｌ２が算出されていないと判定する。

　Ｔａｌ２算出済みフラグが０である場合には、コントローラ７１はステップ３３以降の処理を実行する。ステップ３３～３６は、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２を算出する処理である。

　ステップ３３では、コントローラ７１は、エンジン２を再始動する直前のアイドルストップ時間を用いて図１７を内容とするテーブルを検索することにより、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２［℃］を算出する。図１７に示すように、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２は、アイドルストップ時間が所定値ＩＳ０まではゼロとなる。所定値ＩＳ０は、エンジン２が暖機完了状態にあるとみなせる時間の上限値である。これは、エンジン暖機完了状態にあるとみなせるエンジン状態からのエンジン再始動時には、ランキンサイクルシステム３１の再起動の契機となる温度にヒステリシス分を加えなくても、冷却水温度Ｔｗの低下を招くことが無いからである。

　基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２は、所定値ＩＳ０から所定値ＩＳ１までの間において徐々に大きくなり、所定値ＩＳ１で４℃となる。所定値ＩＳ１以上では、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２は４℃に維持される。アイドルストップ時間が所定値ＩＳ１以上では、エンジン２が冷間状態にあるとみなせる。このような状態からのエンジン再始動時には、コールドスタート時と同様に、ランキンサイクルシステム３１の再起動の契機となる温度にヒステリシス分を加算することで、ランキンサイクル起動時における冷却水温度の低下が抑制される。

　なお、図１７では、所定値ＩＳ０より所定値ＩＳ１までのＨｙｓ２は、一次遅れで４℃に近づけているが、直線的に４℃に近づけてもよい。

　図１６に示すように、ステップ３３の処理後のステップ３４では、コントローラ７１は、外気温センサ７５により検出される外気温Ｔａｉｒから図１８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Ｈｔａｉｒ２［無名数］を算出する。

　ステップ３５では、コントローラ７１は、（４）式により、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ２と基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２とを乗算して、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ２を算出する。

　　ｍＨｙｓ２＝Ｈｙｓ２×Ｈｔａｉｒ２　　　　　　　　　　　…（４）

　ステップ３６では、コントローラ７１は、（５）式により、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ２をサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０に加算し、アイドルストップからのエンジン再始動時のランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２［℃］を算出する。

　　Ｔａｌ２＝Ｔ０＋ｍＨｙｓ２ …（５）

　図１８に示すように、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ２は、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０のときに１．０となる。外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高い場合には、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ２は１．０より小さくなり、（４）式より算出される目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ２は基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２より小さくなる。これにより、（５）式より算出されるランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２は、外気温がＴａｉｒ０である時の値よりも低くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が高い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１起動時の冷却水温度Ｔｗの低下が小さく、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２が適合時より低くてよいからである。

　一方、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より低い場合には、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ２は１．０より大きくなり、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ２は基本ヒステリシス分Ｈｙｓ２より大きくなる。これにより、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２は、外気温がＴａｉｒ０である時の値よりも高くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が低い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１起動時の冷却水温度Ｔｗの落ち込みが大きく、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２を高くする必要があるからである。

　ステップ３７では、コントローラ７１は、Ｔａｌ２算出済みフラグに１を設定する。

　ステップ３８では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を切断状態とすることによってランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。

　ところで、ステップ３２においてＴａｌ２算出済みフラグが１に設定されていると判定されて場合には、コントローラ７１はステップ３９の処理を実行する。ステップ３９では、コントローラ７１は、冷却水温度Ｔｗとランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２を比較する。

　冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２よりも低い場合には、コントローラ７１はステップ３８の処理を実行する。一方、冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ２以上となった場合には、コントローラ７１は、ステップ４０において、駆動クラッチ３５を切断状態から接続状態に切換えることによってランキンサイクルシステム３１を再起動する。

　第３実施形態では、コントローラ７１（エンジン停止部）は、アイドル運転状態中において所定の条件が成立した時にアイドルストップ（エンジン強制的停止）を実行する。コントローラ７１（起動許可判定部）は、アイドルストップ時間が短くてエンジン暖機完了状態とみなせる状態でエンジン２を再始動する場合、初回ランキンサイクル起動許可温度（初回の冷間状態でのエンジン始動時の起動許可温度）よりも低いランキンサイクル起動許可温度でランキンサイクルシステム３１を再起動する。これにより、ランキンサイクルシステム３１の運転領域を広げることが可能となる。

　アイドルストップ時間が長くなるほどエンジン２の温度は低下するため、アイドルストップ時間が長くて冷間状態とみなせる状態でエンジン２を再始動する場合には、コントローラ７１は、アイドルストップ時間（エンジン強制的停止時間）が長いほど、ランキンサイクルシステム３１を再起動する契機となる起動温度を高くする。これにより、長期間のアイドルストップからのエンジン再始動時にも、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。

　（第４実施形態）
　図１９を参照して、第４実施形態によるランキンサイクルシステム３１の制御について説明する。図１９の制御は、一定時間周期（たとえば１０ミリ秒周期）で繰り返し実行される。図１９の制御は、図１に示したようなエンジン２とモータジェネレータ８１を駆動源とするハイブリッド式の車両１に適用される。

　ハイブリッド式の車両１では、ＥＶ走行（モータのみによる走行）からのエンジン再始動時におけるランキンサイクル起動許可温度を、初回のコールドスタート時におけるランキンサイクル起動許可温度とは別として考慮する必要がある。ここで、初回のコールドスタート時とは、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作されることでスタータが起動され、冷間状態にあるエンジン２が始動される時を意味する。このような初回のコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度を初回ランキンサイクル起動許可温度と称する。初回ランキンサイクル起動許可温度は、サーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０にヒステリシス分を加算した値となる。

　ハイブリッド式の車両１では、ＥＶ走行時にエンジン２が停止され、必要なときに限ってエンジン２が再始動される。ＥＶ走行時にはランキンサイクルシステム３１の運転が停止されるので、ＥＶ走行からのエンジン再始動時には、アイドルストップからのエンジン再始動時と同様に、ランキンサイクルシステム３１が起動される。つまり、エンジン２が再始動されるまでのエンジン停止時間が短い場合には、エンジン２が再始動されるまでのエンジン停止時間が長い場合よりも、エンジン２は、暖まった状態にあり、ホットリスタート時と同様な状態となっている。エンジン暖機完了後であれば冷却水温が多少低下しても、エンジン２の燃費性能はほとんど変わらない。したがって、エンジン２を停止していた期間が短い場合には、エンジン再始動後すぐにランキンサイクルシステム３１を起動しても問題は生じない。そのため、エンジン停止時間が短い場合のランキンサイクル起動許可温度は、エンジン停止時間が長い場合よりも低くてもかまわない。したがって、第４実施形態では、ＥＶ走行からエンジン再始動時においてエンジン停止時間が短い場合には、初回ランキンサイクル起動許可温度（Ｔ０＋ヒステリシス分）よりも低いランキンサイクル起動許可温度でランキンサイクルシステム３１が再起動される。

　一方、ＥＶ走行中におけるエンジン停止時間が長くなる場合には、ＥＶ走行からのエンジン再始動時におけるエンジン２の状態は、冷間状態とほぼ同様になる。この場合には、ＥＶ走行からのエンジン再始動時におけるランキンサイクル起動許可温度は、コールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度と同様に設定される。第４実施形態では、ＥＶ走行からのエンジン再始動時におけるランキンサイクル起動許可温度は、ＥＶ走行時におけるエンジン停止時間（エンジン強制的停止時間）が長くなるほど高く設定される。

　図１９を参照して、コントローラ７１が実行するランキンサイクルシステム３１の制御について説明する。

　ステップ５１では、コントローラ７１は、エンジン２の始動がＥＶ走行からのエンジン再始動であるか否かを判定する。

　エンジン２の始動がＥＶ走行からのエンジン再始動でない場合には、コントローラ７１は今回の処理を終了する。一方、エンジン２の始動がＥＶ走行からのエンジン再始動である場合には、コントローラ７１はステップ５２においてランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３が算出済みであるか否かを判定する。ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３が算出されているか否かは、Ｔａｌ３算出済みフラグに基づいて判定される。コントローラ７１は、Ｔａｌ３算出済みフラグに１が設定されている場合にＴａｌ３が算出済みであると判定し、Ｔａｌ３算出済みフラグに０が設定されている場合にＴａｌ３が算出されていないと判定する。

　Ｔａｌ３算出済みフラグが０である場合には、コントローラ７１はステップ５３以降の処理を実行する。ステップ５３～５６は、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３を算出する処理である。

　ステップ５３では、コントローラ７１は、エンジン２を再始動するまでのエンジン停止時間より図２０を内容とするテーブルを検索することにより、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ３［℃］を算出する。図２０に示すように、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ３は、エンジンを再始動するまでのエンジン停止時間が所定値ＥＳ０まではゼロとなる。所定値ＥＳ０は、エンジン２が暖機完了状態にあるとみなせる時間の上限値である。これは、エンジン暖機完了状態にあるとみなせるエンジン状態からのエンジン再始動時には、ランキンサイクルシステム３１の再起動の契機となる温度にヒステリシス分を加えなくても、冷却水温度Ｔｗの低下を招くことが無いからである。

　基本ヒステリシス分Ｈｙｓ３は、所定値ＥＳ０から所定値ＥＳ１までの間において徐々に大きくなり、所定値ＥＳ１で４℃となる。所定値ＥＳ１以上では、基本ヒステリシス分Ｈｙｓ３は４℃に維持される。エンジン停止時間が所定値ＥＳ１以上では、エンジン２が冷間状態にあるとみなせる。このような状態からのエンジン再始動時には、コールドスタート時と同様に、ランキンサイクルシステム３１の再起動の契機となる温度にヒステリシス分を加算することで、ランキンサイクル起動時における冷却水温度の低下が抑制される。

　なお、図２０では、所定値ＥＳ０より所定値ＥＳ１までのＨｙｓ３は、一次遅れで４℃に近づけているが、直線的に４℃に近づけてもよい。

　ステップ５４では、コントローラ７１は、外気温センサ７５により検出される外気温Ｔａｉｒから図２１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Ｈｔａｉｒ３［無名数］を算出する。

　ステップ５５では、コントローラ７１は、（６）式により、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ３と基本ヒステリシス分Ｈｙｓ３を乗算して、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ３［℃］を算出する。

　　ｍＨｙｓ３＝Ｈｙｓ３×Ｈｔａｉｒ３　　　　　　　　　　　…（６）

　ステップ５６では、コントローラ７１は、（７）式により、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ３をサーモスタットバルブ１５の開弁温度Ｔ０に加算し、ＥＶ走行からのエンジン再始動時のランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３［℃］を算出する。

　　Ｔａｌ３＝Ｔ０＋ｍＨｙｓ３ …（７）

　図２１に示すように、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ３は、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０のときに１．０となる。外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高い場合には、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ３は１．０より小さくなり、（６）式により算出される目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ３は基本ヒステリシス分Ｈｙｓ３より小さくなる。これにより、（７）式により算出されるランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３は、外気温がＴａｉｒ０である時の値よりも低くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が高い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１起動時の冷却水温度Ｔｗの低下が小さく、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３が適合時より低くてよいからである。

　一方、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より低い場合には、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ３は１．０より大きくなり、目標ヒステリシス分ｍＨｙｓ３は基本ヒステリシス分Ｈｙｓ３より大きくなる。これにより、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３は、外気温がＴａｉｒ０である時の値よりも高くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が低い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１起動時の冷却水温度Ｔｗの落ち込みが大きく、ランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３を高くする必要があるからである。

　ステップ５７では、コントローラ７１は、Ｔａｌ３算出済みフラグに１を設定する。

　ステップ５８では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を切断状態とすることによってランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。

　ところで、ステップ５２においてＴａｌ２算出済みフラグが１に設定されていると判定された場合には、コントローラ７１はステップ５９の処理を実行する。ステップ５９では、コントローラ７１は、冷却水温度Ｔｗとランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３を比較する。

　冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３よりも低い場合には、コントローラ７１はステップ５８の処理を実行する。一方、冷却水温度Ｔｗがランキンサイクル再起動許可温度Ｔａｌ３以上となった場合には、コントローラ７１は、ステップ６０において、駆動クラッチ３５を切断状態から接続状態に切換えることによってランキンサイクルシステム３１を再起動する。

　第４実施形態では、車両１はハイブリッド車両であって、コントローラ７１（エンジン停止部）はＥＶ走行時（所定条件成立時）にエンジン２を強制停止させる。コントローラ７１は、ＥＶ走行中のエンジン停止時間が短くてエンジン暖機完了状態とみなせる状態でエンジン２を再始動させる場合、初回ランキンサイクル起動許可温度（初回の冷間状態でのエンジン始動時の起動許可温度）よりも低いランキンサイクル起動許可温度でランキンサイクルシステム３１を再起動する。これにより、ランキンサイクルシステム３１の運転領域を広げることが可能となる。

　エンジン強制停止時間が長くなるほどエンジン２の温度は低下するため、エンジン停止時間が長くて冷間状態とみなせる状態でエンジン２を再始動する場合には、コントローラ７１は、エンジン停止時間（エンジン強制停止時間）が長いほど、ランキンサイクルシステム３１を再起動する契機となる起動温度を高くする。これにより、ＥＶ走行が長引いた後のエンジン再始動の場合でも、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。

　（第５、第６の実施形態）
　図２２及び図２３を参照して第５実施形態によるランキンサイクルシステム３１の制御を説明するとともに、図２３及び図２４を参照して第６実施形態によるランキンサイクルシステム３１の制御を説明する。図２２の制御は第５実施形態に関する制御であり、図２４の制御はよる第５実施形態に関する制御である。これら制御は、一定時間周期（たとえば１０ミリ秒周期）で繰り返し実行される。図２２の制御は第１実施形態の図１１の制御に置き換わるものであり、図２４の制御は第２実施形態の図１５の制御に置き換わるものである。

　第１及び第２実施形態では、サーモスタットバルブの開弁温度にヒステリシス分を加算した値をコールドスタート時のランキンサイクル起動許可温度とし、冷却水温度がランキンサイクル起動許可温度に到達するタイミングでランキンサイクルシステム３１を起動する。このように、コールドスタート時には、冷却水温度が開弁温度よりも所定温度上昇したタイミングで、ランキンサイクルシステム３１が起動される。これは、冷却水温度Ｔｗが開弁温度に到達したタイミングを起点として、そのタイミングよりも所定時間経過後にランキンサイクルシステム３１が起動されることを意味する。

　したがって、第５及び第６実施形態では、コールドスタート時に冷却水温度Ｔｗが開弁温度に到達したタイミングを起点として、そのタイミングより所定時間（遅れ時間）が経過したタイミングでランキンサイクルシステム３１が起動される。第５及び第６実施形態における基本遅れ時間は、第１及び第２実施形態における基本ヒステリシス分に対応して設定される。つまり、第５及び第６実施形態では、ランキンサイクルシステム３１が起動されるタイミングは、起動許可温度に基づいて判定されるのではなく、起動許可時間に基づいて判定される。

　図２２及び図２４において、ステップ２では、コントローラ７１は、冷却水温度Ｔｗがトリップ中に初めて開弁温度Ｔ０、Ｔ１に到達したか否かを判定する。冷却水温度Ｔｗがトリップ中に初めて開弁温度に到達した場合には、コントローラ７１はステップ７１の処理を実行する。

　ステップ７１では、コントローラ７１は、コールドスタート時に目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１を算出済みであるか否かを判定する。目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１が算出済みであるか否かは、ｍΔｔｄｌｙ１算出済みフラグに基づいて判定される。コントローラ７１は、ｍΔｔｄｌｙ１算出済みフラグに１が設定されている場合にｍΔｔｄｌｙ１が算出済みであると判定し、ｍΔｔｄｌｙ１算出済みフラグに０が設定されている場合にｍΔｔｄｌｙ１が算出されていないと判定する。

　目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１を算出済みでない場合には、コントローラ７１は、ステップ７２おいて外気温補正係数Ｈｔａｉｒ４［無名数］を算出する。コントローラ７１は、外気温センサ７５により検出される外気温Ｔａｉｒ［℃］から図２３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Ｈｔａｉｒ４を算出する。

　ステップ７３では、コントローラ７１は、（８）式より、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ４と基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０［秒］を乗算し、目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１［秒］を算出する。

　　ｍΔｔｄｌｙ１＝Δｔｄｌｙ０×Ｈｔａｉｒ４　　　　　　　…（８）

　（８）式の基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０が長いほどランキンサイクル起動温度が高くなり、ランキンサイクルシステム３１の起動に伴う冷却水温度Ｔｗの低下が抑制される。一方、（８）式の基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０が長過ぎると、ランキンサイクルシステム３１の起動タイミングが遅れ、ランキンサイクルシステム３１の運転領域が狭くなる。したがって、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０は、冷却水温度Ｔｗの低下を抑制しつつ、ランキンサイクルシステム３１の起動タイミングが遅れない値に設定される。基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０の値は、エンジン２やランキンサイクルシステム３１の各仕様に依存する値であり、エンジン２及びランキンサイクルシステム３１の各仕様が定まれば適合により設定される。外気温が適合時の外気温と同一である場合、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０の適合値は、冷却水温度が開弁温度（Ｔ０、Ｔ１）よりも基本ヒステリシス分（例えば４℃）上昇するまでの時間に相当する値である。

　図２３に示すように、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ４は、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０のときに１．０となる。外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高い場合には外気温補正係数Ｈｔａｉｒ４が１．０より小さくなり、（８）式より算出される目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１は基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０より小さくなる。これにより、ランキンサイクル起動許可タイミングは、外気温がＴａｉｒ０である時の値よりも早くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が高い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１を起動した際の冷却水温度Ｔｗの低下が小さく、ランキンサイクル起動許可タイミングが早くてよいからである。

　一方、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より低い場合には外気温補正係数Ｈｔａｉｒ４は１．０より大きくなり、目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１は基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０より大きくなる。これにより、ランキンサイクル起動許可タイミングは、外気温がＴａｉｒ０である場合の値より遅くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が低い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１を起動した際の冷却水温度Ｔｗの低下が大きく、ランキンサイクル起動温度を高くする必要があるからである。

　コールドスタート時の目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１の算出後、コントローラ７１は、ステップ７４においてタイマを起動する。つまり、タイマ値Δｔ１が０［秒］に設定される。タイマ値Δｔ１は、冷却水温度Ｔｗが開弁温度（Ｔ０、Ｔ１）に到達してからの経過時間を示す。ステップ７５では、コントローラ７１は、ｍΔｔｄｌｙ１算出済みフラグに１を設定する。

　ステップ８では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を切断状態とすることによってランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。

　ステップ７１においてｍΔｔｄｌｙ１算出済みフラグが１であると判定された場合には、コントローラ７１はステップ７６の処理を実行する。ステップ７６では、コントローラ７１は、タイマ値Δｔ１と目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１を比較する。目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１を算出した当初は、タイマ値Δｔ１が目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１より小さいので、コントローラ７１はステップ８の処理を実行する。

　時間が経過し、タイマ値Δｔ１が目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１以上となった場合には、コントローラ７１は、ステップ７６の処理後にステップ１０の処理を実行する。ステップ１０では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を切断状態から接続状態に切換え、ランキンサイクルシステム３１を起動する。このようにコールドスタート時には、ランキンサイクル起動許可タイミングは、冷却水温度Ｔｗが開弁温度（Ｔ０、Ｔ１）に到達したタイミングより目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ１だけ遅延される。

　一方、図２２及び図２４のステップ２においてホットリスタート時であると判断された場合には、コントローラ７１はステップ１１の処理を実行する。ステップ１１では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を接続することによってランキンサイクルシステム３１を即座に起動する。このようにホットリスタート時には、冷却水温度Ｔｗが開弁温度（Ｔ０、Ｔ１）に到達したタイミングで、ランキンサイクルシステム３１が起動される。

　第５及び第６実施形態では、コントローラ７１（起動許可判定部）は、冷却水温度がサーモスタットバルブ１５の開弁温度（一定温度）に到達してから基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０が経過したか否かに基づいて、ランキンサイクルシステム３１の起動許可を判定する。コントローラ７１は、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０をコールドスタート時とホットリスタート時とで相違させ、コールドスタート時の基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０をホットリスタート時の基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０より長く設定する。

　ここで、コールドスタート時の基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０は、正の一定値に設定される。一方、ホットリスタート時には冷却水温度Ｔｗが開弁温度Ｔ０に到達したタイミングがランキンサイクル起動許可タイミングとなるので、ホットリスタート時の基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０はゼロに設定される。

　上記した第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができ、上記した第６実施形態によれば第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。つまり、冷却水温度が不安定なコールドスタート時には、冷却水温度が安定しているホットリスタート時よりも、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ０が長く設定されるため、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。また、ホットリスタート時にはランキンサイクルシステム３１の起動を速やかに許可するので、ランキンサイクルシステム３１の運転領域を広げることが可能となる。

　第５及び第６実施形態では、コールドスタート時（冷間状態でのエンジン始動時）の起動許可タイミングは外気温度Ｔａｉｒが低いほど遅延される（図２３参照）。したがって、外気温Ｔａｉｒが低い場合であっても、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。

　（第７実施形態）
　図２５を参照して、第７実施形態によるランキンサイクルシステム３１の制御について説明する。図２５の制御は、一定時間周期（たとえば１０ミリ秒周期）で繰り返し実行される。図２５の制御は、第３実施形態の図１６の制御と置き換わるものである。また、図２５の制御は、アイドルストップを行う車両１に適用される。

　第３実施形態では、アイドルストップからのエンジン再始動時には、初回ランキンサイクル起動許可温度（Ｔ０＋ヒステリシス分）よりも低いランキンサイクル起動許可温度で、ランキンサイクルシステム３１が再起動される。また、アイドルストップからのエンジン再始動時におけるランキンサイクル起動許可温度は、エンジン再始動前のアイドルストップ時間が長いほど高く設定される。

　これに対して、第７実施形態では、アイドルストップからのエンジン再始動時には、初回ランキンサイクル起動許可タイミングよりも早いランキンサイクル起動許可タイミングで、ランキンサイクルシステム３１を再起動される。また、アイドルストップからのエンジン再始動時におけるランキンサイクル起動許可タイミングは、エンジン再始動前のアイドルストップ時間が長いほど長く設定される。

　図２５を参照して、コントローラ７１が実行するランキンサイクルシステム３１の制御を説明する。ここでは、第３実施形態の制御と相違する部分について主に説明する。

　図２５のステップ３１においてエンジン始動がアイドルストップからのエンジン再始動であると判定された場合には、コントローラ７１はステップ８１の処理を実行する。ステップ８１では、コントローラ７１は、目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２が算出済みであるか否かを判定する。目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２が算出済みであるか否かは、ｍΔｔｄｌｙ２算出済みフラグに基づいて判定される。コントローラ７１は、ｍΔｔｄｌｙ２算出済みフラグに１が設定されている場合にｍΔｔｄｌｙ２が算出済みであると判定し、ｍΔｔｄｌｙ２算出済みフラグに０が設定されている場合にｍΔｔｄｌｙ２が算出されていないと判定する。

ステップ８１においてｍΔｔｄｌｙ２が算出されていないと判定された場合には、コントローラ７１はＳ８２以降の処理を実行する。ステップ８２～８４は、目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２を算出する処理である。

　ステップ８２では、コントローラ７１は、エンジン再始動前のアイドルストップ時間より図２６を内容とするテーブルを検索することにより、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ１［秒］を算出する。図２６に示すように、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ１は、アイドルストップ時間が所定値ＩＳ０まではゼロとなる。所定値ＩＳ０は、エンジン２が暖機完了状態にあるとみなせる時間の上限値である。これは、エンジン暖機完了状態にあるとみなせるエンジン状態からのエンジン再始動時には、ランキンサイクルシステム３１の再起動するタイミングに遅れ時間を加えなくても、冷却水温度Ｔｗの低下を招くことが無いからである。

　図２６に示すように、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ１は、所定値ＩＳ０から所定値ＩＳ１までの間において徐々に大きくなり、所定値ＩＳ１で所定値Ｄ［秒］に到達する。アイドルストップ時間が所定値ＩＳ１以上では、基本遅れ時間Δｔｄｌｙ１は所定値Ｄに維持される。アイドルストップ時間が所定値ＩＳ１以上では、エンジン２は冷間状態にあるとみなせる。このような状態からのエンジン再始動時にランキンサイクルシステム３１を起動する場合、ランキンサイクルシステム３１の起動タイミングに遅れ時間を与えることで、冷却水温度Ｔｗの低下が抑制される。

　なお、図２６では、所定値ＩＳ０より所定値ＩＳ１までのΔｔｄｌｙ１は、一次遅れで所定Ｄに近づけているが、直線的に所定値Ｄに近づけてもよい。

　図２５のステップ８３では、コントローラ７１は、外気温センサ７５により検出される外気温Ｔａｉｒから図２７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Ｈｔａｉｒ５［無名数］を算出する。

　ステップ８４では、コントローラ７１は、（９）式により、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ５と基本遅れ時間Δｔｄｌｙ１を乗算し、目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２［秒］を算出する。

　　ｍΔｔｄｌｙ２＝Δｔｄｌｙ１×Ｈｔａｉｒ５　　　　　　　…（９）

　図２７に示すように、外気温補正係数Ｈｔａｉｒ５は、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０のときに１．０となる。外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より高い場合には外気温補正係数Ｈｔａｉｒ５は１．０より小さくなり、（９）式より算出される目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２は基本遅れ時間Δｔｄｌｙ１より短くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が高い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１を起動した際の冷却水温度Ｔｗの低下が小さく、目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２は適合時よりも短くてよいかである。

　一方、外気温Ｔａｉｒが適合時の外気温Ｔａｉｒ０より低い場合には外気温補正係数Ｈｔａｉｒ５は１．０より大きくなり、目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２は基本遅れ時間Δｔｄｌｙ１より長くなる。これは、適合時の外気温より実際の外気温が低い場合の方が、ランキンサイクルシステム３１を起動した際の冷却水温度Ｔｗの低下が大きく、ランキンサイクル起動許可タイミングを遅くする必要があるからである。

　アイドルストップからのエンジン再始動時の目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２が算出された場合には、ステップ８５において、コントローラ７１はタイマを起動する。ここで、タイマ値Δｔ２は０［秒］に設定される。タイマ値Δｔ２は、アイドルストップの解除タイミングからの経過時間を示す。ステップ８６では、コントローラ７１は、ｍΔｔｄｌｙ２算出済みフラグに１を設定する。

　ところで、ステップ８１においてｍΔｔｄｌｙ２が算出済みであると判定された場合には、コントローラ７１はステップ８７の処理を実行する。ステップ８７では、コントローラ７１は、タイマ値Δｔ２と目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２を比較する。

　目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２を算出した当初は、タイマ値Δｔ２が目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２より短いので、コントローラ７１はステップ３８の処理を実行する。

　時間が経過し、タイマ値Δｔ２が目標遅れ時間ｍΔｔｄｌｙ２以上となった場合には、コントローラ７１はステップ８７の処理を実行する。ステップ８７では、コントローラ７１は、駆動クラッチ３５を切断状態から接続状態に切換え、ランキンサイクルシステム３１を再起動する。

　第７実施形態では、コントローラ７１（エンジン停止部）は、アイドル運転状態中において所定の条件が成立した時にアイドルストップ（エンジン強制的停止）を実行する。そして、コントローラ７１は、アイドルストップ時間が短くてエンジン暖機完了状態とみなせる状態でエンジン２を再始動する場合、初回ランキンサイクル起動許可タイミング（初回の冷間状態でのエンジン始動時の起動許可タイミング）よりも早いランキンサイクル起動許可タイミングで、ランキンサイクルシステム３１を再起動させる。これにより、ランキンサイクルシステム３１の運転領域を広げることが可能となる。

　また、コントローラ７１は、アイドルストップ時間が長くて冷間状態とみなせる状態でエンジン２を再始動する場合、ランキンサイクルシステム３１の起動許可タイミングは、アイドルストップ時間（エンジン強制的停止時間）が長くなるほど遅延される。これにより、アイドルストップが長引いた後のアイドルストップからのエンジン再始動時であっても、ランキンサイクルシステム３１から安定的に動力を取り出すことが可能となる。

　第７実施形態では、車両１は、アイドルストップを行う車両であるとしたが、ハイブリッド車両であってもよい。この場合には、第４実施形態と同様の作用効果を得ることができる。　

　（第８、第９の実施形態）
　図２８参照して第８実施形態によるランキンサイクルシステム３１を説明するとともに、図２９を参照して第９実施形態によるランキンサイクルシステム３１を説明する。図２８は第１実施形態の図１と置き換わるものであり、図２９は第２実施形態の図１３と置き換わるものである。

　第１実施形態と第２実施形態とは、サーモスタットバルブの開弁温度が異なる点において相違している。つまり、第１実施形態ではサーモスタットバルブ１５の開弁温度は一定値Ｔ０に設定され、第２実施形態ではサーモスタットバルブ１５’の開弁温度は第１温度（８０℃）又は第２温度（９０℃）に設定される。同様に、第８実施形態と第９の実施形態とは、サーモスタットバルブの開弁温度が異なる点において相違する。つまり、第８実施形態ではサーモスタットバルブ１５の開弁温度は一定値Ｔ０に設定され、第９実施形態ではサーモスタットバルブ１５’の開弁温度は第１温度（８０℃）又は第２温度（９０℃）に設定される。

　第１及び第２実施形態では、駆動クラッチ３５を切断状態から接続状態へと切換え、エンジン２により冷媒ポンプ３２を駆動することで、ランキンサイクルシステム３１を起動させている。これに対して、第８及び第９実施形態のランキンサイクルシステム３１の起動方法が、第１及び第２実施形態のものと異なっている。

　第８及び第９実施形態では、駆動クラッチ３５が設けられていない。これら実施形態においては、冷媒ポンプ３２をバイパスするバイパス冷媒通路１０１が設けられており、バイパス冷媒通路１０１には電磁式の開閉弁１０２が設けられている。開閉弁１０２は、コントローラ７１から入力する信号に基づいて開閉制御される。入力信号がＯＦＦ信号である場合には開閉弁１０２は全開状態に制御され、入力信号がＯＮ信号である場合には開閉弁１０２は全閉状態に制御される。

　第８及び第９実施形態のランキンサイクルシステム３１では、エンジン２と冷媒ポンプ３２とは、ベルト伝導装置を介して常時連結されている。エンジン２が始動される際には、電磁式の開閉弁１０２は全開状態に制御される。そのため、エンジン２の始動と共に冷媒ポンプ３２が冷媒を吐出するが、冷媒ポンプ３２から排出された冷媒のほとんどはバイパス冷媒通路１０１を循環する。冷媒の一部は熱交換器９１に向かって流れるが、その量は微量である。したがって、開閉弁１０２が全開状態に制御されている場合には、ランキンサイクルシステム３１は非運転状態となる。

　一方、開閉弁１０２が全開状態から全閉状態に切り換えられると、バイパス冷媒通路１０１を循環する冷媒経路が遮断される。これにより、冷媒ポンプ３２から排出された冷媒は熱交換器９１に向けて流れ、ランキンサイクルシステム３１が起動される。

　図２８に示すように構成した第８実施形態によるランキンサイクルシステム３１には、第１実施形態の図１１の制御、又は第５実施形態の図２２の制御を適用することができる。この場合には、第１又は第５実施形態と同様の作用効果が得られる。図２９に示すように構成した第９実施形態によるランキンサイクルシステム３１には、第２実施形態の図１５の制御、又は第６実施形態の図２４の制御を適用することができる。この場合には、第１又は第６実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

　ただし、第８実施形態に図１１又は図２２の制御を適用する場合には、ランキンサイクルシステム３１の起動方法の違いに応じて、次の点を変更する必要がある。つまり、図１１又は図２２のステップ８では、コントローラ７１は、開閉弁１０２を全閉状態とすることでランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。さらに、図１１又は図２２のステップ１０、１１では、コントローラ７１は、開閉弁１０２を全閉状態から全開状態へと切り換えることでランキンサイクルシステム３１を起動させる。

　また、第９実施形態に図１５又は図２４の制御を適用する場合には、ランキンサイクルシステム３１の起動方法の違いに応じて、次の点を変更する必要がある。つまり、図１５又は図２４のステップ８では、コントローラ７１は、開閉弁１０２を全閉状態とすることによってランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。さらに、図１５又は図２４のステップ１０、１１では、コントローラ７１は、開閉弁１０２を全閉状態から全開状態へと切換えることでランキンサイクルシステム３１を起動させる。

　第８及び第９実施形態のランキンサイクルシステム３１を備える車両がアイドルストップを行う車両である場合には、第３実施形態の図１６の制御、又は第７実施形態の図２５の制御を適用することができる。この場合には、第３又は第７実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第８及び第９の実施形態のランキンサイクルシステム３１を備える車両がハイブリッド車両である場合には、第４実施形態の図１９の制御を適用することができる。この場合には、第４実施形態と同様の作用効果が得られる。

　ただし、図１６、図２５、図１９のステップ３８、５８では、コントローラ７１は、開閉弁１０２を全閉状態とすることでランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御するように構成される。また、図１６、図２５、図１９のステップ４０、６０では、コントローラ７１は、開閉弁１０２を全閉状態から全開状態へと切換えることでランキンサイクルシステム３１を再起動させるように構成される。

　（第１０、第１１の実施形態）
　図３０参照して第１０実施形態によるランキンサイクルシステム３１を説明するとともに、図３１を参照して第１１実施形態によるランキンサイクルシステム３１を説明する。図３０は第１実施形態の図１と置き換わるものであり、図３１は第２実施形態の図１３と置き換わるものである。

　第１０実施形態と第１１実施形態とは、サーモスタットバルブの開弁温度が異なる点において相違する。つまり、第１０実施形態ではサーモスタットバルブ１５の開弁温度は一定値Ｔ０に設定され、第１１実施形態ではサーモスタットバルブ１５’の開弁温度は第１温度（８０℃）又は第２温度（９０℃）に設定される。

　第１０及び第１１実施形態では、第１及び第２実施形態とは異なり、ポンププーリ３３、ベルト３４、駆動クラッチ３５が設けられていない。第１０及び第１１実施形態では、冷媒ポンプ３２、モータジェネレータ１１１、膨張機３７が同一軸上で連結される。モータジェネレータ１１１は、インバータ１１２を介してバッテリ１１３に接続されている。インバータ１１２は、バッテリ１１３の電力をモータジェネレータ１１１に供給したり、モータジェネレータ１１１で発電された電力をバッテリ１１３に供給したりする装置である。

　第１０及び第１１実施形態のランキンサイクルシステム３１では、コントローラ７１からモータジェネレータ１１１に信号が提供されていない場合に、冷媒ポンプ３２が停止状態となり、ランキンサイクルシステム３１は非運転状態となる。

　一方、コントローラ７１からの駆動信号がモータジェネレータ１１１に提供され、モータジェネレータ１１１がモータとして動作すると、冷媒ポンプ３２が駆動される。これにより、冷媒ポンプ３２から排出された冷媒が、熱交換器９１に向けて流れ、ランキンサイクルシステム３１が起動される。

　なお、膨張機３７の発生する出力が冷媒ポンプ３２の駆動力等を上回る場合（予測膨張機トルクが正の場合）に、モータジェネレータ１１１を発電機として動作させることで、膨張機３７の発生する出力を電力として回収することができる。回収した電力をバッテリ１１３に蓄えることで、車両１の燃費性能を高めることができる。

　図３０に示すように構成した第１０実施形態には、第１実施形態の図１１の制御、又は第５実施形態の図２２の制御を適用することができる。この場合には、第１又は第５実施形態と同様の作用効果が得られる。また、図３１に示すように構成した第１１実施形態には、第２実施形態の図１５の制御、又は第６実施形態の図２４の制御を適用することができる。この場合には、第１又は第６実施形態と同様の作用効果が得られる。

　ただし、第１０実施形態に図１１又は図２２の制御を適用する場合には、ランキンサイクルシステム３１の起動方法の違いに応じて、次の点を変更する必要がある。つまり、図１１又は図２２のステップ８では、コントローラ７１は、モータジェネレータ１１１に駆動信号を提供せずに、ランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。図１１又は図２２のステップ１０、１１では、コントローラ７１は、モータジェネレータ１１１に駆動信号を提供し、ランキンサイクルシステム３１を起動させる。

　また、第１１実施形態に図１５又は図２４の制御を適用する場合には、ランキンサイクルシステム３１の起動方法の違いに応じて、次の点を変更する必要がある。つまり、図１５又は図２４のステップ８では、コントローラ７１は、モータジェネレータ１１１に駆動信号を提供せずに、ランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御する。図１５又は図２４のステップ１０、１１では、コントローラ７１は、モータジェネレータ１１１に駆動信号を提供し、ランキンサイクルシステム３１を起動させる。

　また、第１０及び第１１実施形態によるランキンサイクルシステム３１を備える車両１がアイドルストップを行う車両である場合には、第３実施形態の図１６の制御、又は第７実施形態の図２５の制御を適用することができる。この場合には、第３又は第７実施形態と同様の作用効果が得られる。第１０及び第１１実施形態によるランキンサイクルシステム３１を備える車両１がハイブリッド車両である場合には、第４実施形態の図１９の制御を適用することができる。この場合には、第４実施形態と同様の作用効果が得られる。

　ただし、図１６、図２５、図１９のステップ３８、５８では、コントローラ７１は、モータジェネレータ１１１に駆動信号を提供せずに、ランキンサイクルシステム３１を非起動状態に制御するように構成される。図１６、図２５、図１９のステップ４０、５０では、コントローラ７１は、モータジェネレータ１１１に駆動信号を提供してランキンサイクルシステム３１を再起動させるように構成される。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１２年１２月２７日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－２８５５８３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　冷却水によりエンジンを冷却する冷却水通路と、
　前記冷却水と熱交換を行い作動媒体を加熱する蒸発器と、
　前記蒸発器を通過した作動媒体を膨張させて動力を発生する膨張機と、
　前記膨張機を通過した作動媒体を冷却する凝縮器と、
　前記凝縮器を通過した作動媒体を前記蒸発器に送り出すポンプと、を備えるランキンサイクルシステムにおいて、
　前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出部と、
　前記冷却水温度に基づいてランキンサイクルシステムの起動を許可するか否かを判定する起動許可判定部と、を備え、
　前記起動許可判定部は、
　前記冷却水温度が起動許可温度に到達した場合にランキンサイクルシステムの起動を許可するとともに、冷間状態でのエンジン始動時の前記起動許可温度を暖機完了状態でのエンジン再始動時の前記起動許可温度よりも高く設定するように構成され、
　又は、前記冷却水温度が設定温度に到達してから所定時間が経過した場合にランキンサイクルシステムの起動を許可するとともに、冷間状態でのエンジン始動時の前記所定時間を暖機完了状態でのエンジン再始動時の前記所定時間よりも長く設定するように構成される、
　ことを特徴とするランキンサイクルシステム。
　請求項１に記載のランキンサイクルシステムであって、
　前記冷却水通路は、
　エンジンを冷却して昇温した冷却水をラジエータに供給する第１冷却水通路と、
　前記ラジエータからの冷却水をエンジンに戻す第２冷却水通路と、
　前記第１冷却水通路から分岐し、前記ラジエータをバイパスして前記第２冷却水通路に合流するバイパス冷却水通路と、
　閉弁状態では冷却水を前記ラジエータに流さずに前記バイパス冷却水通路に流し、開弁状態では冷却水を前記ラジエータに流すバルブと、を備え、
　前記バルブは、冷却水温度に基づいて開閉するとともに、その開弁温度が任意に変更できるように構成されており、
　前記冷間状態でのエンジン始動時にランキンサイクルシステムを起動する場合には、前記バルブの開弁温度を、エンジン暖機完了状態でのエンジン再始動時にランキンサイクルシステムを起動する場合よりも高く設定する、
　ランキンサイクルシステム。
　請求項１又は２に記載のランキンサイクルシステムであって、
　所定の条件が成立した時にエンジンを強制的に停止させるエンジン停止部をさらに備え、　前記起動許可判定部は、強制停止からのエンジン再始動時における前記起動許可温度を、初回の前記冷間状態でのエンジン始動時の起動許可温度よりも低く設定する、
　ランキンサイクルシステム。
　請求項３に記載のランキンサイクルシステムであって、
　前記起動許可判定部は、強制停止からのエンジン再始動時における前記起動許可温度を、エンジンの強制停止の時間が長いほど高く設定する、
　ランキンサイクルシステム。
　請求項１又は２に記載のランキンサイクルシステムであって、
　前記起動許可判定部は、前記冷間状態でのエンジン始動時の起動許可温度を、外気温が低いほど高く設定する、
　ランキンサイクルシステム。
　請求項１に記載のランキンサイクルシステムであって、
　所定の条件が成立した時にエンジンを強制的に停止させるエンジン停止部をさらに備え、
　前記起動許可判定部は、前記冷却水温度が設定温度に到達してから所定時間が経過した起動許可タイミングでランキンサイクルシステムの起動を許可するように構成されており、強制停止からのエンジン再始動時における起動許可タイミングを、初回の前記冷間状態でのエンジン始動時の起動許可タイミングよりも早く設定する、
　ランキンサイクルシステム。
　請求項６に記載のランキンサイクルシステムであって、
　前記起動許可判定部は、強制停止からのエンジン再始動時における起動許可タイミングを、エンジンの強制停止の時間が長いほど遅く設定する、
　ランキンサイクルシステム。
　請求項１に記載のランキンサイクルシステムであって、
　前記起動許可判定部は、前記冷却水温度が設定温度に到達してから所定時間が経過した起動許可タイミングでランキンサイクルシステムの起動を許可するように構成されており、前記冷間状態でのエンジン始動時の起動許可タイミングを、外気温度が低いほど遅くする、
ランキンサイクルシステム。