发动机的废热利用装置的制作方法

本发明涉及发动机的废热利用装置的改进，特别地涉及包括传动机构时的电磁离合器的固接诊断，在上述传动机构中，将制冷剂泵与膨胀机设为共轴并通过电磁离合器将该轴与发动机的转轴连结。

背景技术：

在朗肯循环中，通过包括下述传动机构、即将制冷剂泵和膨胀机设为共轴并通过电磁离合器将该轴与发动机的转轴连结的传动机构，来利用在膨胀机中再生的动力协助发动机的旋转(参照专利文献1)。在上述朗肯循环中，新设置有对膨胀机的转速进行检测的膨胀机转速传感器和对在电磁离合器的电磁线圈中流过的电流进行检测的电流传感器。此外，基于由上述传感器检测出的检测值，对电磁离合器是否以接通状态固接进行诊断。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012－193690号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，如上述专利文献1的技术那样，虽然用于电磁离合器的固接诊断，但是，新设置有膨胀机转速传感器和电流传感器将会导致成本上升。

因而，本发明的目的在于提供一种即使不设置膨胀机转速传感器和电流传感器也能够进行电磁离合器的固接诊断的装置。

解决技术问题所采用的技术方案

在本发明中，包括朗肯循环和传动机构，在所述传动机构中，将制冷剂泵与膨胀机设为相同轴，并通过能够接通及切断的电磁离合器来将所述轴和发动机的转轴连结。此外，在本发明中，包括第一压力检测单元和第一温度检测单元，其中，所述第一压力检测单元对从冷凝器到制冷剂泵为止的制冷剂通路的压力进行检测，所述第一温度检测单元对从冷凝器到制冷剂泵为止的制冷剂通路的温度进行检测。此外，在本发明中，包括第二压力检测单元和第二温度检测单元，其中，所述第二压力检测单元对从热交换器到膨胀机为止的制冷剂通路的压力进行检测，所述第二温度检测单元对从热交换器到膨胀机为止的制冷剂通路的温度进行检测。此外，在本发明中，包括在使朗肯循环运转时使用由上述四个检测单元检测出的检测值的控制单元。在本发明中，将以上作为前提。此外，在本发明中，设置有固接诊断单元，该固接诊断单元基于由第一压力检测单元及第一温度检测单元的组合和第二压力检测单元及第二温度检测单元的组合中的任一组合检测出的压力及温度，来对电磁离合器是否以接通状态发生固接进行诊断。

发明效果

根据本发明，由于能在不设置膨胀机转速传感器和电流检测传感器的情况下，使用既有的检测单元来进行电磁离合器的固接诊断，因此，能够抑制成本上升。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的朗肯循环的系统整体的示意结构图。

图2是用于对制冷剂泵的驱动进行说明的流程图。

图3是用于对离合器连接固接诊断进行说明的流程图。

图4是制冷剂的相状态图。

图5是饱和温度相对于制冷剂泵入口压力的特性图。

图6是用于对膨胀机的驱动进行说明的流程图。

图7是用于对第二实施方式的制冷剂泵的驱动进行说明的流程图。

图8是用于对第二实施方式的离合器连接固接诊断进行说明的流程图。

图9是第二实施方式的饱和温度相对于热交换器出口压力的特性图。

图10是表示第三实施方式的朗肯循环的系统整体的示意结构图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1示出了表示本发明第一实施方式的朗肯循环的系统整体的示意结构图。

首先，对发动机冷却水回路进行说明。从发动机2流出的80～90℃左右的冷却水分别在穿过散热器11的冷却水通路13和绕过散热器11的旁通冷却水通路14中流动。然后，两个液流在确定流过两个通路13、14的冷却水流量分配的恒温箱阀15中再次合流，接着经由冷却水泵16返回至发动机2。冷却水泵16由发动机2驱动，其转速与发动机的转速同步。

恒温箱阀15在冷却水温度较高的情况下增大冷却水通路13侧的阀开度，并相对地增加经过散热器11的冷却水量。此外，在冷却水温度较低的情况下减小冷却水通路13侧的阀开度，并相对地减少经过散热器11的冷却水量。在发动机2的暖机前等、特别地冷却水温度较低的情况下，通过完全绕过散热器11，从而使冷却水所有的量在旁通冷却水通路14一侧流过。另一方面，在旁通冷却水通路14侧的阀开度没有全部关闭，而使得在散热器11中流动的冷却水流量变多时，与冷却水所有的量在旁通冷却水通路14侧流动的情况相比，在旁通冷却水通路14中流动的冷却水的流量会有所减少。然而，为了使液流不完全停止，而构成有恒温箱阀15。

绕过散热器11的旁通冷却水通路14由第一旁通冷却水通路24和第二旁通冷却水通路25组成。此外，第一旁通冷却水通路24从冷却水通路13分叉，并与后述的热交换器36直接连接。另一方面，第二冷却水通路25从冷却水通路13分叉，在经过废热回收器22后与热交换器36连接。

在旁通冷却水通路14中设置有与朗肯循环31的制冷剂进行热交换的热交换器36。上述热交换器36是将加热器和过热器整合而成的部件。即，在热交换器36上大致一列地设置有两个冷却水通路36a、36b。此外，供朗肯循环31的制冷剂流过的制冷剂通路36c与制冷水通路36a、36b相邻设置，而使制冷剂与冷却水能够进行热交换。另外，以在对热交换器36的整体进行俯视观察时使朗肯循环31的制冷剂与冷却水相互流动的方向成为反向的方式，构成各通路36a、36b、36c。

详细来说，对于朗肯循环31的制冷剂来说，位于上游(图1的左)侧的一方的冷却水通路36a安装在第一旁通冷却水通路24上。由上述冷却水通路36a及与该冷却水通路36a相邻的制冷剂通路部分构成的热交换器左侧部分是加热器，该加热器通过将从发动机2流出的冷却水直接导入冷却水通路36a，来对流过制冷剂通路36c的朗肯循环31的制冷剂进行加热。

对于朗肯循环31的制冷剂来说，在位于下游(图1的右)侧的另一方的冷却水通路36b上，经由第二旁通冷却水通路25导入有流过废热回收器22的冷却水。由冷却水通路36b及与该冷却水通路36b相邻的制冷剂通路部分构成的热交换器右侧部分(下游侧)是过热器，该过热器通过将利用排气对发动机出口的冷却水进行加热后的冷却水导入冷却水通路36b，来使在制冷剂通路36c中流动的制冷剂过热。

废热回收器22的冷却水通路22a与排气管5相邻设置。通过将发动机2的出口的冷却水导入废热回收器22的冷却水通路22a，从而能够利用高温的排气将冷却水加热至例如110～115℃程度。以在对废热回收器22的整体俯视观察时使排气与冷却水相互流动的方向成为反向的方式，构成冷却水通路22a。

在设置有废热回收器22的第二旁通冷却水通路25上，夹装有控制阀26。当发动机2的出口的冷却水温度传感器74的检测温度达到预定值以上时，减小上述控制阀26的开度，以使处于发动机22内部的冷却水的温度不超过允许温度(例如100℃)，上述允许温度用于不产生例如发动机的效率恶化或是爆震(日文：ノック)。藉此，当处于发动机2内部的冷却水的温度(发动机水温)接近允许温度时，使流过废热回收器22的冷却水量减少，因此，能够可靠地防止发动机水温超过允许温度。

另一方面，因第二旁通冷却水通路25的流量减少，而使通过废热回收器22上升的冷却水温度过度升高而引起冷却水蒸发(沸腾)，这会使热交换器36中的效率下降。不仅如此，还存在冷却水通路内的冷却水的流动变差而导致温度过量上升的可能性。为了避免这种情况，在旁通排气管6的分叉部上设置有旁通排气管6和恒温箱阀7，所述旁通排气管6绕过废热回收器22，所述恒温箱阀7对排热回收器22的排气通过量和旁通排气管6的排气通过量进行控制。即，基于从废热回收器22流出的冷却水温度调节恒温箱阀7的阀开度，以使从废热回收器22流出的冷却水温度不超过预定的温度(例如沸腾温度120℃)。

热交换器36、恒温箱阀7和废热回收器22一体成为废热回收器23，并在车辆宽度方向大致中央的底板下方设置于排气管中途(未图示)。恒温箱阀7既可以是使用双金属片等的相对简单的感温阀，也可以是通过输入有温度传感器输出的控制器进行控制的控制阀。由于利用恒温箱阀7进行的从排气向冷却水的热交换量的调节伴随有相对较大的延迟，因此，在单独对恒温箱阀7进行调节时，很难使发动机水温不超过允许温度。但是，由于基于发动机水温(出口温度)对第二旁通冷却水通路25的控制阀26进行控制，因此，能够迅速地减少热回收量，并能够可靠地防止发动机水温超过允许温度。此外，只要是在发动机水温距允许温度尚有容限的状态下，便能够在达到从废热回收器22流出的冷却水温度高于发动机水温的允许温度这样的高温(例如110～115℃)之前进行热交换，来增加废热回收量。从冷却水通路36b流出的冷却水经由第二冷却水通道25而与第一冷却水通路24合流。

当从旁通冷却水通路14流向恒温箱阀15的冷却水的温度例如因在热交换器36中与朗肯循环31的制冷剂进行热交换而充分降低时，减小恒温箱阀15的冷却水通路13侧的阀开度。藉此，流过散热器11的冷却水量将会相对减少。与之相反，当从旁通冷却水通路14流向恒温箱阀15的冷却水的温度因朗肯循环31没有运转等而升高时，增大恒温箱阀15的冷却水通路13侧的阀开度。藉此，流过散热器11的冷却水量将会相对增多。基于这种恒温箱阀15的动作，适当地保持发动机2的冷却水温度，且热会被适当供给(回收)至朗肯循环31。

接着，对朗肯循环31进行说明。朗肯循环31是利用发动机2的冷却水将发动机的废热回收至制冷剂，并将回收到的废热作为动力进行再生的系统。朗肯循环31包括制冷剂泵32、作为过热器的热交换器36、膨胀机37以及冷凝器(condensor)38，各构成部件通过供制冷剂(R134a等)循环的制冷剂通路41～44连接。

制冷剂泵32的轴在同一轴上与膨胀机37的输出轴连结配置，通过膨胀机37所产生的输出(动力)来驱动制冷剂泵32，并且经由带传动机构将产生动力供给至发动机2的输出轴(曲柄轴)。在此，带传动机构由泵轮33、带34和曲轴带轮2a构成。即，制冷剂泵32轴及膨胀机37的输出轴与发动机2的输出轴平行配置，并将带34挂绕在设置于制冷剂泵32轴前端的泵轮33与曲轴带轮2a之间。另外，采用齿轮式的泵作为本实施方式的制冷剂泵32，采用涡盘式的膨胀机作为膨胀机37。

此外，在泵轮33与制冷剂泵32间设置电磁式离合器35(以下，将该离合器称为“膨胀机离合器”)，并使制冷剂泵32及膨胀机37能够与发动机2接通、切断。因此，在膨胀机37所产生的输出大于制冷剂泵32的驱动力及旋转体所具有的摩擦的情况(推断出的膨胀机转矩为正的情况)下，使膨胀机离合器35接通。藉此，能够通过膨胀机37所产生的输出来协助(辅助)发动机输出轴的旋转。通过使用如上所述由废热回收获得的能量来协助发动机输出轴的旋转，从而能够提高燃料效率。此外，利用回收到的废热还能够提供用于驱动使制冷剂循环的制冷剂泵32的能量。

来自制冷剂泵32的制冷剂经由制冷剂通路41供给至热交换器36。热交换器36是在发动机2的冷却水与制冷剂之间进行热交换，以使制冷剂汽化过热的热交换器。

来自热交换器36的制冷剂经由制冷剂通路42供给至膨胀机37。膨胀机37是通过使气化过热后的制冷剂膨胀来将热转换成旋转能的汽轮机。通过膨胀机37回收到的动力对制冷剂泵32进行驱动，并经由带传动机构(33、34、2a)传递至发动机2，以协助发动机2的旋转。

来自膨胀机37的制冷剂经由制冷剂通路43供给至冷凝器38。冷凝器38是在外部气体与制冷剂之间进行热交换，以使制冷剂冷却液化的热交换器。因而，将冷凝器38与散热器11并联配置，并通过散热器风扇12进行冷却。

由冷凝器38液化后的制冷剂经由制冷剂通路44返回至制冷剂泵32。返回至制冷剂泵32的制冷剂通过制冷剂泵32再次被输送至热交换器36，并在朗肯循环31的各构成部件中循环。

在朗肯循环31中，为了对在循环内流动的制冷剂进行控制而在回路中途适当地设置有各种阀。例如，为了对在朗肯循环31中循环的制冷剂进行控制，在将热交换器36与膨胀机37连接的制冷剂通路42上设置有膨胀机上游阀62。此外，设置有膨胀机旁通通路65，该膨胀机旁通通路65从膨胀机上游阀62上游绕过膨胀机37而与单向阀64上游合流，在上述膨胀机旁通通路65上设置有单向阀66。上述两个阀62、66均是电磁式的开闭阀。

此外，在将制冷剂泵32与热交换器36连接的制冷剂通路41上，设置有用于防止制冷剂从热交换器36向制冷剂泵32逆流的单向阀63。在将膨胀机37与冷凝器38连接的制冷剂通路43上，也设置有用于防止制冷剂从冷凝器38向膨胀机37逆流的单向阀64。

来自压力传感器72、73及温度传感器81、82的信号输入至发动机控制器71，其中，所述压力传感器72、73及温度传感器81、82对制冷剂通路41～44及旁通通路65中的两个点处的压力及温度进行检测。在此，其中一个点是从热交换器36的出口到膨胀机37的入口为止的制冷剂通路42。压力传感器72对上述制冷剂通路42的压力(以下，将该压力称为“热交换器出口压力”)Pd进行检测，温度传感器82对上述制冷剂通路42的温度(以下，将该温度称为“热交换器出口温度”)Td进行检测。另一个点是从冷凝器38的出口到冷凝器泵32的入口为止的制冷剂通路44。压力传感器73对上述制冷剂通路44的压力(以下，将上述压力称为“制冷剂泵入口压力”)Ps进行检测，温度传感器82对上述制冷剂通路44的温度(以下，将上述温度称作“制冷剂泵入口温度”)Ts进行检测。

在发动机控制阀71中，根据预定的运转条件，并基于上述各输入信号来进行膨胀机离合器35的接通及切断的控制，并且对上述两个电磁式开闭阀62、66的开闭进行控制。

例如，在朗肯循环31的运转开始时，在对制冷剂是否从制冷剂通路或旁通通路泄漏的诊断中使用由压力传感器73检测出的制冷剂泵入口压力Ps和由压力传感器72检测出的热交换器出口压力Pd。即，当制冷剂泵入口压力Ps或热交换器出口压力Pd比大气压力大时，判断为制冷剂没有从制冷剂通路41～44或是旁通通路65泄漏。另一方面，当制冷剂泵入口压力Ps或热交换器出口压力Pd为大气压力以下时，判断为制冷剂从制冷剂通路41～44或是旁通通路65泄漏。当判断为制冷剂没有从制冷剂通路41～44或是旁通通路65泄漏时，开始朗肯循环31的运转，而当判断为制冷剂从制冷剂通路41～44或旁通通路65泄漏时，不开始朗肯循环31的运转。

此外，对在朗肯循环31的运转中获得的膨胀机转矩(再生动力)是正还是负进行推断。这是由于在车辆所需的目标驱动转矩的管理中，膨胀机转矩是必需的。虽然根据目标驱动转矩来确定目标发动机转矩，但是在发动机2中增加辅助设备负载时，如果没有相应地增大发动机2产生的转矩，便无法获得目标驱动转矩。同样地，在使膨胀机离合器35接通以将膨胀机转矩附加到发动机2时，如果大幅超过目标驱动转矩而导致附加多余的转矩，则较为理想的是，将膨胀机离合器35切断。另一方面，当在膨胀机转矩为负的情况下将膨胀机离合器35接通的时候，反而会使发动机转矩减小，因此，较为理想的是，在此时将膨胀机离合器35切断。如此，由于膨胀机转矩对于目标驱动转矩的管理也是必需的，因此，为了弄清膨胀机转矩达到何种程度，而对膨胀机转矩进行推断。

例如，在推断出的膨胀机转矩为正时(能够协助发动机输出轴的旋转时)，将膨胀机离合器35接通，在推断出的膨胀机转矩为零或是负时，将膨胀机离合器35切断。

作为膨胀机转矩的推断方法，只要简单地基于热交换器出口压力Pd减去制冷剂泵入口压力Ps所得的值来进行推断即可。Pd-Ps的压差越大，则推断为膨胀机转矩越大。或者，基于热交换器出口压力Pd及热交换器出口温度Td来计算在制冷剂通路42中流动的制冷剂所具有的焓h1，并基于制冷剂泵入口压力Ps及制冷剂入口温度Ts来计算在制冷剂通路44中流动的制冷剂所具有的焓h2。接着，从两个焓的差h2-h1来推断膨胀机转矩。h2-h1的差越大，则推断膨胀机转矩越大。

在此，由于上述焓h1为热交换器出口压力Pd和热交换器出口温度Td的函数，因此，只要预先制作并具有以热交换器出口压力Pd和热交换器出口温度Td为参数的焓h1的映射图即可。同样地，由于上述焓h2为制冷剂泵入口压力Ps和制冷剂泵入口温度Ts的函数，因此，只要预先制作并具有以制冷剂泵入口压力Ps和制冷剂泵入口温度Ts为参数的焓h2的映射图即可。

除此以外，对在朗肯循环内流动的制冷剂是否处于异常的高压、或者在朗肯循环内流动的制冷剂是否处于异常的高温的诊断中，也使用热交换器出口压力Pd、热交换器出口温度Td。即，只要热交换器出口压力Pd为压力上限值以下，则判断为没有处于异常的高压，只要热交换器出口温度Td为温度上限值以下，则判断为没有处于异常的高温，便继续进行朗肯循环31的运转。另一方面，当热交换器出口压力Pd超过压力上限值时，判断为处于异常的高温，当热交换器出口温度Td超过温度上限值时，判断为处于异常的高温，便停止朗肯循环31的运转。

首先，发动机2的冷启动时促进发动机2的暖机将有助于提高燃油效率。因而，为了在发动机2的暖机完成之前不驱动制冷剂泵32，将膨胀机离合器35设为切断状态，并且为了不驱动膨胀机37，将膨胀机上游阀62关闭，而打开旁通阀62。

此时，为了切断膨胀机离合器35而向膨胀机离合器35输出关断信号，以使电流不流过膨胀机离合器35的电磁线圈。

但是，存在当没有向膨胀机离合器35输出接通信号时，膨胀机离合器35会保持接通状态而固接的情况。以下，将上述膨胀机离合器35保持接通状态的固接称作“离合器接通固接”。当在膨胀机离合器35上发生离合器接通固接时，制冷剂泵32受发动机2驱动，制冷剂从冷凝器38经由制冷剂通路44、41、42在旁通通路65中流动，然后在制冷剂通路43、44中流动后返回至制冷剂通路44。即，由于制冷剂在循环内循环，因此，在热交换器36中夺取发动机冷却水的热，从而会延迟发动机2的暖机完成。此外，在制冷剂泵32被发动机2驱动时，将产生发动机2的不必要的负载而使燃油效率恶化。

因而，存在如下现有装置，即，预先设置对膨胀机37的转速进行检测的转速传感器和对在膨胀机离合器35的电磁线圈中流动的电流进行检测的电流传感器，并基于上述信号对在膨胀机离合器35中是否发生离合器接通固接的情况进行诊断。然而，由于膨胀机转速传感器和电流传感器很昂贵，因此，设置这些传感器会导致成本上升。

因而，在本发明的第一实施方式中，以包括如下控制单元(71)的装置为前提，其中，所述控制单元在使朗肯循环31运转时使用制冷剂泵入口压力Ps、制冷剂泵入口温度Ts、热交换器出口压力Pd和热交换器出口温度Td。此外，基于由压力传感器73(第一压力检测单元)及温度传感器81(第一温度检测单元)的组合检测出的制冷剂泵入口压力Ps及制冷剂泵入口温度Ts来诊断在电磁离合器35上是否发生离合器接通固接。

由于在膨胀机离合器35上没有产生离合器接通固接时的朗肯循环31的运转开始前，不驱动制冷剂泵32，因此，冷凝器38内部的制冷剂成为气液两相。然而，若为了在膨胀机离合器35上产生离合器接通固接，而与发动机的冷启动同时利用发动机2驱动制冷剂泵32，则制冷剂的循环便会开始。当制冷剂的循环开始后，在热交换器36中制冷剂会从发动机的冷却水接受一定量的热，并且在冷凝器38中从制冷剂释放一定量的热，从而使制冷剂在制冷剂泵32入口处成为过冷却状态。也就是说，由于制冷剂在制冷剂泵32入口处成为过冷却状态，因此，能够诊断为在电磁离合器35上发生离合器接通固接。在这种情况下，能够根据由压力传感器73及温度传感器81的组合检测出的制冷剂泵入口压力Ps及制冷剂泵入口温度Ts，对制冷剂在制冷剂泵32入口处是否为过冷却状态进行判断。

同样地，当在电磁离合器35上发生离合器接通固接的情况下达到发动机的暖机完成之后，制冷剂在热交换器36出口处成为过热状态。也就是说，由于制冷剂在热交换器36出口处成为过热状态，因此，能够诊断为在电磁离合器35上发生离合器接通固接。此时，能够根据由压力传感器72及温度传感器82的组合检测出的热交换器出口压力Pd及热交换器出口温度Td，对制冷剂在热交换器36出口处是否成为过热状态进行判断。

这样，在第一实施方式中，能够在不设置对膨胀机37的转速进行检测的传感器及对在膨胀机离合器35的电磁线圈中流动的电流进行检测的传感器的情况下，对是否发生离合器接通固接进行诊断。

参照以下的流程图，对在发动机控制器71中执行的上述控制进行说明。在此，当在膨胀机35上没有发生离合器接通固接的情况下使朗肯循环31运转时，以两个阶段来执行处理。即，首先，在第一阶段中，将膨胀机离合器35接通，打开旁通阀65且关闭膨胀机上游阀62，使制冷剂泵32空转，以使制冷剂遍及制冷剂通路44、41、42、旁通通路65和制冷剂通路43的整体。在第二阶段中，将旁通阀66关闭，并打开膨胀机上游阀62，以将制冷剂供给至膨胀机37，来对膨胀机37进行驱动。用于进行第一阶段的处理的流程是图2的流程，用于进行第二阶段的处理的流程是图6的流程。

首先，图2的流程作为第一阶段，是用于驱动制冷剂泵32的流程，因此，每隔固定时间(例如每隔10ms)执行。

在步骤1中，观察离合器接通固接。在此，将离合器接通固接标记设为0后，进入步骤2以后的步骤。

在步骤S2中，观察启动标记(在发动机2的启动时初始设定为0)。在此，将启动标记设为0后，进入步骤3。

在步骤3中，观察朗肯循环31的启动条件是否全部符合(驱动制冷剂泵的条件是否全部满足)。在朗肯循环31的启动条件中，具有如下条件等：各压力传感器72、73未发生故障；各温度传感器81、82未发生故障；以及冷却水温度为预定温度以上(即发动机2的暖机完成)。在此，冷却水温度由温度传感器74检测。在全部满足上述启动条件时，判断为启动条件全部符合，进入步骤4并在将启动标记设为1后，进入步骤5以后的步骤。

在步骤5、6、7中发出打开旁通阀66的指令，发出关闭膨胀机上游阀62的指令，并向膨胀机离合器35发出接通指令。但是，在此，在膨胀机离合器35上并未发生离合器接通固接。通过向膨胀机离合器35发出接通指令，从而使电流流过膨胀机离合器35的电磁线圈，并使离合器成为接通状态。藉此，制冷剂泵32被发动机2驱动并空转。

通过在步骤4中将启动标记设为1，从而在下一次之后，从步骤1、2跳过步骤3、4进入步骤5～7，并重复进行步骤5～7的各操作。藉此，制冷剂在制冷剂通路44、41、42、旁通通路65及制冷剂通路43、44中循环。

此时，需要向制冷剂泵32供给液态制冷剂。这是由于制冷剂泵32是机械式的泵，即使供给混有气体的状态的制冷剂，泵仍只发生空转。因而，在将液态制冷剂供给至制冷剂泵32之前，无法使膨胀机37工作，因此，使制冷剂绕过膨胀机37流动，强制使制冷剂泵32空转也是这个理由。

另一方面，在步骤3中启动条件并不全部符合(驱动制冷剂泵的条件不满足)时，进入步骤8，并观察诊断结束标记。在此，将诊断结束标记设为0并进入步骤9，进行离合器接通固接诊断。步骤9的处理将通过图3的流程进行说明。

图3的流程(图2的步骤9的子流程)是用于进行离合器接通固接诊断的流程。

在步骤21中，通过根据由压力传感器73检测的制冷剂泵入口压力Ps(MPa)来检索以图5为内容的图表，从而计算出饱和温度(饱和液线上的温度)Tstr1(℃)。在步骤22中，对将上述饱和温度Tstr1减去由温度传感器81检测出的制冷剂泵入口温度Ts(℃)所得的值进行计算，以作为制冷剂的过冷度SC(℃)。

在此，参照图4对制冷剂的过冷度进行简单说明，图4是制冷剂的相状态图，横轴采用制冷剂的内部能量(KJ/kg·K),纵轴采用制冷剂的压力(MPa)。示出在中央的朝上凸的曲线的内侧为气液两相，当考虑穿过曲线的最高点的垂线时，曲线的外侧且上述垂线的左侧为液相，曲线的外侧且上述垂线的右侧为气相。制冷剂在上述气液两相、液相、蒸汽相这三个相间转化。确定上述三个相的边界的线是饱和曲线，其由从液相转化为气液两相的线、即饱和液线和从气液两相转化为气相的线、即饱和蒸汽线组成。

在上述相状态图中，当将制冷剂温度恒定的线重叠时，便如图所示。实际上，虽然温度恒定的线存在无数条，但在此，以制冷剂为25℃时、60℃时、80℃时为代表示出。例如，在处于液相的制冷剂为80℃时，随着内部能量的增大，制冷剂压力朝减小的方向移动直至达到饱和液线上的D点。D点处转化为气液两相的状态。由于在气液两相的状态下，压力不发生变化，因此，在加热后增大制冷剂的内部能量时，液相的制冷剂为80℃时的线朝水平方向的右侧移动，并到达饱和水蒸气线上的E点。E点处转化为蒸汽相。

针对这种制冷剂的相状态，当用作朗肯循环的制冷剂时，例如将以A-B-C-D-E-F-G-A连上的循环(参照图4的虚线)用作朗肯循环。即，只要制冷剂在朗肯循环31的运转开始前与外部气体温度相同为25℃，则制冷剂便处于气液两相的状态(A点至G点间的任一点上)。当在这种状态下驱动制冷剂泵32时，由于冷凝器38缓缓工作，因此，制冷剂会保持压力恒定从饱和液线上的A点朝水平方向的左侧行进，而到达液相的B点。B点是液相的制冷剂成为过冷却的状态的点。当利用制冷剂泵32对处于上述过冷却状态的液态制冷剂进行加压时，制冷剂的状态会从B点向着C点移动，制冷剂的压力会比B点高出固定值。若针对处于上述液相的C点的制冷剂，一边使制冷剂的压力保持恒定，一边在热交换器36中赋予热，则制冷剂会在饱和液线上的D点处从液相向气液两相移动，然后在饱和蒸汽线上的E点处从气液两相向蒸汽相移动，直至移动到蒸汽相的F点。F点是蒸汽相的制冷剂成为过热状态的点。若将处于蒸汽相的F点的制冷剂供给至膨胀机37并将制冷剂所具有的能量作为动力进行再生，由于制冷剂的压力会降低且内部能量也会降低，因此，制冷剂会从F点向G点移动。当将从膨胀机37流出的制冷剂导入冷凝器38来对其进行冷却时，在G点处制冷剂会转化为气液两相，当在冷凝器38中进一步被冷却后，制冷剂会到达饱和液线上的A点，然后保持压力恒定朝水平方向的左侧行进，并到达液相的B点。随后是上述的重复。另外，表示朗肯循环的虚线和温度恒定的线本来是重合的，但是由于重合时难以观察，因此，将表示朗肯循环的虚线稍稍偏离温度恒定的线进行示出。

在制冷剂的相状态图中，将相同压力条件下被冷却至饱和温度以下的液态制冷剂称作过冷却制冷剂，饱和温度与过冷却制冷剂的温度之差为过冷度SC(degree of Subcool)(℃)。在图4中用虚线示出的朗肯循环上，A点的饱和温度减去B点的过冷却制冷剂的温度所得的值为过冷度SC。由于A点的饱和温度(即、饱和液线上的温度)取决于制冷剂的压力而唯一地确定，因此，只要如图5所示预先通过对照求出饱和温度(饱和液线上的温度)Tstrl相对于制冷剂泵入口压力Ps的特性即可。B点的过冷却制冷剂的温度、即制冷剂泵入口温度Ts能够通过温度传感器81检测。

返回至图3的流程，在步骤23中将算出的过冷度SC(℃)和预定值a1(℃)进行比较。预定值a1预先设定为用于对在膨胀机离合器35上是否发生离合器接通固接进行判断的值(例如3℃～5℃左右)。在过冷度SC大于预定值a1时，判断为在膨胀机离合器35上发生离合器接通固接，并在步骤24中将离合器接通固接标记设为1。

在膨胀机离合器35上发生离合器接通固接时，会产生大于预定值a1的过冷度SC的理由如下。即，在制冷剂泵32的驱动开始前，制冷剂处于气液两相的状态。若在处于膨胀机离合器35发生离合器接通固接的状态的发动机冷机时启动发动机2，则制冷剂泵32会被发动机2驱动，虽是少量，但仍有制冷剂在制冷剂通路44、41、42、旁通通路65、制冷剂通路43、44中循环。通过上述制冷剂的循环，制冷剂在热交换器36中从发动机2的冷却水中获取少许的热，并在冷凝器38中被夺取少许的热，因此，制冷剂的状态在图4中从A点向B点移动，并在制冷剂泵入口处成为过冷却的制冷剂。也就是说，在膨胀机离合器35上发生离合器接通固接时，会产生大于预定值a1的过冷度SC。

另一方面，在步骤23中，过冷度SC小于预定值a时，判断为在膨胀机离合器35上未发生离合器接通固接，进入步骤25，并将离合器接通固接标记设为0。

这样，由于结束了在膨胀机离合器35上是否发生离合器接通固接的诊断，因此，在步骤26中将诊断结束标记(在发动机的启动时初始设定为0)设为1。

这样，由于在此全部结束了子流程的处理，因此，返回至图2的流程，当在图3的流程中，离合器接通固接标记为1时，在下次之后从步骤1进入步骤10、11。在步骤10、11中，为了不使驱动膨胀机37驱动，发出打开旁通阀66的指令，并发出关闭膨胀机上游阀62的指令。

另一方面，当在图3的流程中离合器接通固接标记为0(且诊断结束标记为1)时，下次之后从步骤1进入步骤2以后的步骤。

图6的流程作为第二阶段，是用于驱动膨胀机37的流程，接着图2的流程每隔固定时间(例如每隔10ms)执行。

在步骤31中，观察膨胀机驱动标记(在发动机的启动时初始设定为0)。在此，将膨胀机驱动标记设为0后，进入步骤32。

在步骤32中，观察启动标记(通过图2的流程已设定完成)。在启动标记为0时，原样结束本次处理。

在启动标记为1时，进入步骤33，并观察是否也可以向膨胀机37供给制冷剂的判断条件是否符合。在此，由于简单，因此，也可以向膨胀机37供给制冷剂的判断条件采用制冷剂在制冷剂泵入口处为过冷却状态、即制冷剂的过冷度大于预定值a1。虽然可知冷凝器38在制冷剂泵32的驱动开始前处于气液两相的状态，但是发动机控制器71并不知在制冷剂泵32的驱动开始前，制冷剂在制冷剂泵32入口处的状态是液体状态还是气体状态。但是，若驱动制冷剂泵32，以使制冷剂在制冷剂通路44、41、42、旁通通路65、制冷剂通路43、44中循环，则制冷剂最终会在制冷剂泵入口处成为过冷却状态。如上所述，能够通过基于制冷剂泵入口的压力和温度计算出过冷度SC，并将该计算出的过冷度SC与预定值a1进行比较，从而判断制冷剂在制冷剂泵入口处是否为过冷却状态。若在步骤33中计算出的过冷度SC为预定值a1以下，则判断为不满足也可以向膨胀机37供给制冷剂的判断条件，并进入步骤37、步骤38，向旁通阀66发出打开指令，并向膨胀机上游阀62发出关闭指令。

另一方面，若在步骤33中计算出的过冷度SC大于预定值a1，则判断为满足也可以向膨胀机37供给制冷剂的判断条件，进入步骤34，在将膨胀机驱动标记设为1之后，进入步骤35、步骤36。在步骤35中向旁通阀66发出关闭指令，向膨胀机上游阀62发出打开指令。藉此，气体制冷剂被供给至膨胀机37，以驱动膨胀机37。

通过在步骤34中将膨胀机驱动标记设为1，从而在下一次之后从步骤31跳过步骤32、步骤33、步骤34进入步骤35、步骤36，并重复进行步骤35、步骤36的操作。

在此，对本实施方式的作用效果进行说明。

在本实施方式中，包括朗肯循环31和传动机构(33、34、2a)，在所述传动机构(33、34、2a)中，将制冷剂泵32与膨胀机37设为相同轴，并通过能够接通及切断的膨胀机离合器35(电磁离合器)来将上述轴与发动机2的转轴连结。此外，在本实施方式中，包括压力传感器73(第一压力检测单元)、温度传感器81(第一温度检测单元)、压力传感器72(第二压力检测单元)和温度传感器82(第二温度检测单元)。此外，在本实施方式中，包括在使朗肯循环运转时使用由上述四个传感器检测出的检测值的控制单元(71)。将以上内容作为前提，在本实施方式中，设置有如下固接诊断单元，所述固接诊断单元基于由压力传感器73及温度传感器81的组合检测出的压力及温度来对在膨胀机离合器35上是否发生离合器接通固接(电磁离合器是否以接通状态发生固接)。如上所述，根据本实施方式，由于能够在不设置膨胀机转速传感器和电流传感器的情况下，使用既有的压力传感器73和温度传感器81来进行膨胀机离合器35(电磁离合器)的固接诊断，因此，能够抑制成本上升。

在本实施方式中，基于由压力传感器73及温度传感器81的组合检测出的压力及温度来对制冷剂的过冷度SC进行计算(参照图3的步骤21、步骤22)。此外，在上述计算出的过冷度SC大于预先确定的预定值a1时，诊断为在膨胀机离合器35上发生离合器接通固接(电磁离合器以接通状态发生固接)(参照图3的步骤23、步骤24)。藉此，能够容易地诊断在膨胀机离合器35上是否发生离合器接通固接。

在本实施方式中，压力传感器73对制冷剂泵32入口压力Ps进行检测，温度传感器81对制冷剂泵32入口温度Ts进行检测。由于制冷剂泵32的入口是构成朗肯循环31的制冷剂通路及旁通通路中的压力及温度相对于大气状态而言是最低的部位，因此，与大气状态间的压力差及温度差最大。根据基于相对于大气状态而言为最低的压力及温度，能够高精度地进行固接诊断。

在启动条件的一个中，加入发动机2的暖机结束的条件。在本实施方式中，由于在启动条件(驱动制冷剂泵32的条件)未满足时进行固接诊断(参照图2的步骤2、步骤3、步骤8、步骤9)，因此，在发动机2的暖机完成之前，固接诊断结束。藉此，在诊断为在膨胀机离合器35上发生离合器接通固接的情况下，能够不需要在发动机2的暖机结束之后无谓地开始朗肯循环31的运转即可。

(第二实施方式)

图7的流程是用于驱动第二实施方式的制冷剂泵32的流程，每隔固定时间(例如每隔10ms)执行。对于与第一实施方式的图2的流程相同的部分，标注相同的符号。

在第一实施方式中，基于制冷剂的过冷度来对在膨胀机35上是否发生离合器接通固接进行了诊断。另一方面，在第二实施方式中，基于制冷剂的过热度来对在膨胀机35上是否发生离合器接通固接进行诊断。

主要对与第一实施方式不同的部分进行说明，在图7的流程中，在步骤8中诊断结束标记为0时，进入步骤12，并进行离合器接通固接诊断。通过图8的流程对步骤12的处理进行说明。

图8的流程(图7的步骤12的子流程)是用于进行离合器接通固接诊断的流程。对于与第一实施方式的图3的流程相同的部分，标注相同的符号。第一实施方式的图6的流程在第二实施方式中仍原样使用。

在步骤41中，通过根据由压力传感器72(第二压力检测单元)检测出的热交换器出口压力Pd(MPa)来检索以图9为内容的图表，从而来计算出饱和温度(饱和液线上的温度)Tstr2(℃)。在步骤42中，对将温度传感器82(第二温度检测单元)检测出的热交换器出口温度Td(℃)减去该温度Tstr2所得的值进行计算，以作为制冷剂的过热度SH(℃)。

在此，参照图4，对过热度SH进行简单说明。在制冷剂的相状态图中，将相同压力的条件下被加热至饱和温度以上的蒸汽制冷剂称为过热蒸汽制冷剂，过热蒸汽制冷剂的温度与饱和温度之差为过热度(degree of Supereat)(℃)。在图4中虚线所示的朗肯循环上，F点的过热蒸汽制冷剂的温度减去E点的饱和温度所得的值为过热度SH。由于E点的饱和温度(即，饱和液线上的温度)取决于制冷剂的压力而唯一地确定，因此，只要如图9所示预先通过对照求出饱和温度(饱和蒸汽线上的温度)Tstr2相对于热交换器出口压力Pd的特性即可。F点的过热蒸汽制冷剂的温度、即热交换器出口温度Td能够通过温度传感器82检测。

返回至图8的流程，在步骤43中将计算出的过热度SH与预定值a2(℃)进行比较。预定值a2预先设定为用于对在膨胀机35上是否发生离合器接通固接进行判断的值(例如5℃～10℃左右)。在过热度SC大于预定值a2时，判断为在膨胀机35上发生离合器接通固接，并在步骤24中将离合器接通固接标记设为1。

在膨胀机35上发生离合器接通固接时，产生大于预定值a2的过热度SH的理由如下。即，在制冷剂泵32的驱动开始前，制冷剂处于气液两相的状态。若在膨胀机35上发生离合器接通固接的状态下的发动机冷机时启动发动机2，则制冷剂泵32会被发动机2驱动，虽然少量，但仍有制冷剂在制冷剂通路44、41、42、旁通通路65、制冷剂通路43、44中循环。由于通过上述制冷剂的循环，制冷剂在热交换器36中从发动机2的冷却水中获取少许的热，并在冷凝器38中被夺取少许的热，因此，制冷剂的状态在图4中从A点向B点移动，并在制冷剂泵入口处成为过冷却的制冷剂。这样，液制冷剂通过制冷剂泵32的驱动而被供给至热交换器36，制冷剂的状态在图4中会从B点向C点移动。若制冷剂在发动机2的暖机完成之后仍持续从发动机2的冷却水中获取热，则制冷剂的状态会在图4中从C点经由D点、E点向F点移动，并在热交换器出口处成为过热蒸汽的制冷剂。也就是说，只要在发动机的暖机完成后稍许等待，便会产生大于预定值a2的过热度SH。

另一方面，在步骤43中，当过热度SH小于预定值a2时，判断为在膨胀机离合器35上未发生离合器接通固接，进入步骤25，并将离合器接通固接标记设为0。

这样，由于结束了在膨胀机离合器35上是否发生离合器接通固接的诊断，因此，在步骤26中将诊断结束标记(在发动机的启动时初始设定为0)设为1。

这样，由于全部结束了子流程的处理，因此，返回至图7的流程，当在图8的流程中，离合器接通固接标记变为1时，下次之后从步骤1进入步骤10、步骤11。在步骤10、步骤11中，为了不使膨胀机37驱动，而发出打开旁通阀66的指令，并发出关闭膨胀机上游阀62的指令。

另一方面，在图3的流程中，当离合器接通固接标记为0(且诊断结束标记为1)时，下次之后从步骤1进入步骤2以后的步骤。

这样，在本第二实施方式中，基于由压力传感器72及温度传感器82的组合检测出的压力及温度，对制冷剂的过热度SH进行计算(参照图8的步骤41、步骤42)。接着，在上述计算出的过热度SH大于预先确定的预定值a2时，诊断为在膨胀机离合器35上发生离合器接通固接(电磁离合器以接通状态发生固接)(参照图8的步骤43、步骤24)。藉此，能够容易地诊断在膨胀机离合器35上是否发生离合器接通固接。

在第二实施方式中，压力传感器72对热交换器36出口压力进行检测，温度传感器82对热交换器36出口温度进行检测。由于制冷剂泵36的出口是在构成朗肯循环31的制冷剂通路及旁通通路中，压力及温度相对于大气状态而言是最高的部位，因此，与大气状态间的压力差及温度差最大。根据基于相对于大气状态而言是最高的压力及温度的第二实施方式，能够高精度地进行固接诊断。

(第三实施方式)

图10示出了表示第二实施方式的朗肯循环的系统整体的示意结构图。对于与第一实施方式的图1相同部分，标注相同的符号。但是，将发动机冷却水回路省略而未示出。

第一实施方式、第二实施方式以发动机驱动的车辆1为对象，而第三实施方式以混合动力车辆1’为对象。在混合动力车辆1’中，众所周知附加有主要由强电蓄电池、将来自强电蓄电池的直流转换为交流的逆变器、能够通过来自逆变器的交流旋转的电机构成的强电系统。在这种情况下，由于构成强电系统的电机及逆变器可能处于高温，因此，为了不超过对电机及逆变器的功能进行补偿的温度，需要对电机及逆变器的内部进行冷却。

因而，在将朗肯循环31适用于混合动力车辆1’中时，改变发动机驱动的车辆1和冷凝器的结构。即，在第一实施方式、第二实施方式中，冷凝器38是空冷式的，而在第三实施方式中，改变为水冷式冷凝器38’。

在水冷式冷凝器38’上设置有制冷剂通路38’a和冷却水通路38’b。制冷剂通路38’a的一方与朗肯循环31的制冷剂通路43连接，另一方与朗肯循环31的制冷剂通路44连接。

另一方面，在冷却水通路38’b中，经由冷却水通路101、102使利用副散热器91冷却后的冷却水循环(为了将上述冷却水区别于发动机的冷却水，以下称为“第二冷却水”)。)因而，使冷却水通路101、102各自的一端与冷却水通路38’b连接，并使冷却水通路101、102各自的另一端与副散热器91连接。在此，在对水冷式冷凝器38’的整体进行俯视观察时，第二冷却水与朗肯循环31的制冷剂相互流动的方向为反向。

上述副散热器91与散热器11并联配置，并通过车速风或冷却风扇12进行冷却。在副散热器91的出口处设置冷却水泵92，使第二冷却水循环。

冷却水泵92具有能够通过电机93驱动对在上述电机93中流动的电流值进行调节的电流值调节装置94，并能够通过上述电流值调节装置94对在电机93中流动的电流值进行占空控制(调节)。电流值调节装置94的电源为蓄电池。例如，在赋予电流值调节装置94的接通占空值为0％时，电机93处于非驱动状态，冷却水泵92处于非旋转状态。赋予电流值调节装置94的接通占空值为最大的100％时，电机93为驱动状态，冷却水泵92旋转并喷出最大的流量。

在冷却水泵92下游的冷却水通路101上，将电机的冷却水通路111、逆变器的冷却水通路112、进而是水冷式的中间冷却器113串联配置，以对构成强电系统的电机及逆变器进行冷却。藉此，电机及逆变器通过来自副散热器91的冷却水而被冷却到不超过对电机及逆变器的功能进行补偿的温度。此外，在冷却水泵92下游的冷却水通路101上设置对第二冷却水温度进行检测的温度传感器121。

第三实施方式仅是车辆不同，在第三实施方式中，也能够原样使用第一实施方式的图2、图3、图6的流程。此外，在第三实施方式中，也能够原样使用第二实施方式的图7、图8、图6的流程。

如上所述，根据第三实施方式，由于在混合动力车辆1’中也能够在不设置膨胀机转速传感器和电流传感器的情况下使用既有的压力传感器73和温度传感器81来进行膨胀机离合器35(电磁离合器)的固接诊断，因此，能够抑制成本上升。此外，由于在混合动力车辆中也能够在不设置膨胀机转速传感器和电流传感器的情况下使用既有的压力传感器72和温度传感器82来进行膨胀机离合器35(电磁离合器)的固接诊断，因此，能够抑制成本上升。

在实施方式中，对设置有膨胀机上游阀62的情况进行了说明，但是也可以不设置膨胀机上游阀62。

在实施方式中，对如下情况进行了说明，即，第一压力检测单元对制冷剂泵的入口压力进行检测，第一温度检测单元对制冷剂泵的入口温度进行检测，第二压力检测单元对热交换器的出口压力进行检测，第二温度检测单元对热交换器的出口温度进行检测，但是并不限定于此。第一压力检测单元只要对从冷凝器到所述制冷剂泵为止的制冷剂通路的压力进行检测即可，第一温度检测单元只要对从冷凝器到所述制冷剂泵为止的制冷剂通路的温度进行检测即可。第二压力检测单元只要对从所述热交换器到所述膨胀机为止的制冷剂通路的压力进行检测即可，第二温度检测单元只要对从所述热交换器到所述膨胀机为止的制冷剂通路的温度进行检测即可。

符号说明

1 发动机驱动车辆；

1’ 混合动力车辆；

2 发动机；

2a 曲轴带轮(传动机构的一部分)；

31 朗肯循环；

32 制冷剂泵；

33 泵轮(传动机构的一部分)；

34 带(传动机构的一部分)；

35 膨胀机离合器(电磁离合器)；

36 热交换器；

37 膨胀机；

38 冷凝器；

38’ 液冷式冷凝器；

62 膨胀机上游阀；

66 旁通阀；

71 发动机控制器；

72 压力传感器(第二压力检测单元)；

73 压力传感器(第一压力检测单元)；

81 温度传感器(第一温度检测元件)；

82 温度传感器(第二温度检测单元)。