触媒のクラック発生検知装置
【課題】高温状態となり得る触媒のクラックの発生をＡＥ法により検知するクラック発生検知装置を提供する。
【解決手段】クラック発生検知装置１０１は、ＡＥ波を検出するＡＥセンサ３と、ＡＥセンサ３と触媒１との間を仕切る遮熱板１３と、遮熱板１３を貫通して一端６ａが触媒１に接触し且つ他端６ｂがＡＥセンサ３に接触するように配置され、一端６ａから他端６ｂにＡＥ波の伝達が可能なガイドシャフト６と、ガイドシャフト６の一端６ａを触媒１に押し付けるようにガイドシャフト６を付勢するコイルスプリング１２と、を備える。
【解決手段】クラック発生検知装置１０１は、ＡＥ波を検出するＡＥセンサ３と、ＡＥセンサ３と触媒１との間を仕切る遮熱板１３と、遮熱板１３を貫通して一端６ａが触媒１に接触し且つ他端６ｂがＡＥセンサ３に接触するように配置され、一端６ａから他端６ｂにＡＥ波の伝達が可能なガイドシャフト６と、ガイドシャフト６の一端６ａを触媒１に押し付けるようにガイドシャフト６を付勢するコイルスプリング１２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アコースティックエミッション（以下、ＡＥと称する）法を用いて触媒のクラックの発生を検知するクラック発生検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される内燃機関には、排気ガスを浄化する排気浄化装置が設けられる。内燃機関の一例であるディーゼルエンジンには、例えば、排気ガスの有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等）を浄化するモノリス触媒等と、排気ガスに含まれる微粒子を捕捉することを主目的としたパティキュレートフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ。以下、ＤＰＦと称する）等とが設けられる。
【０００３】
従来から、排気浄化装置の異常を検出する異常検出装置が知られている。特許文献１および２には、ＤＰＦを備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＤＰＦの目詰まりや配管の亀裂等を検出することを目的とした異常検出装置が開示されている。特許文献１および２に開示された異常検出装置では、ＤＰＦの入口側と出口側とにおける排気ガスの圧力差を計測し、その圧力差に基づいて異常を検出する。
【０００４】
ＤＰＦには、捕捉された微粒子が堆積する。ＤＰＦに目詰まりを生じると、上記圧力差は大きくなる。したがって、上記圧力差を計測することにより、ＤＰＦの目詰まりを容易に検出することができる。また、配管に亀裂が生じた場合にも、上記圧力差は大きく変化する。そのため、上記圧力差を計測することにより、配管の亀裂を容易に検出することができる。
【０００５】
しかし、モノリス触媒にクラックが発生した場合、そのクラックが大規模なものでない限り、上記圧力差はさほど変化しない。したがって、上記圧力差に基づく方法では、触媒のクラックを検知することは難しい。従来、クラックの発生を検知するためには、触媒を装置から取り外し、その外観を観察するか、あるいは必要に応じて一部を切断して、その内部を観察しなければならなかった。
【０００６】
本願発明者は、触媒を装置から取り外さなくてもクラックの発生を検知できるよう、ＡＥ法を応用して触媒のクラックの発生を検知することを考えた。特許文献３および４には、ＡＥ法に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５７２００号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６５１９号公報
【特許文献３】特開平０１−１６１１４６号公報
【特許文献４】特開平０８−０６２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クラックが発生すると、弾性歪みエネルギーが解放され、弾性波が発生する。ＡＥ法では、検知対象物にセンサを貼り付け、このセンサで弾性波を検出することによって、クラックの発生を検知する。
【０００９】
ところが、内燃機関の排気通路に配置された触媒は、排気ガスに晒されているため、高温である。そのため、触媒にセンサを直接貼り付けることは困難である。本願発明者は、触媒とセンサとの間に、弾性波を伝達可能なガイド、すなわちウェーブガイドを設けることを考えた。しかし、単に触媒とセンサとの間にウェーブガイドを介在させただけでは、触媒のクラックを良好に検知することは難しいことが分かった。
【００１０】
そこで本発明は、高温状態になり得る触媒のクラックの発生をＡＥ法により検知するクラック発生検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る触媒のクラック発生検知装置は、排気ガスを浄化する触媒のクラックの発生を検知するクラック発生検知装置であって、ＡＥ波を検出するＡＥセンサと、前記ＡＥセンサと前記触媒との間を仕切る仕切部材と、前記仕切部材を貫通して一端が前記触媒に接触し且つ他端が前記ＡＥセンサに接触するように配置され、前記一端から前記他端にＡＥ波の伝達が可能なガイドシャフトと、前記ガイドシャフトの一端を前記触媒に押し付けるように前記ガイドシャフトを付勢する付勢部材と、を備えている。
【００１２】
上記クラック発生検知装置によれば、ＡＥセンサと触媒との間にはガイドシャフトが介在し、また、ＡＥセンサと触媒との間は仕切部材によって仕切られている。したがって、触媒が高温状態となっても、ＡＥセンサが触媒に熱せられて高温状態となることは抑えられる。また、ガイドシャフトは付勢部材によって触媒に押しつけられる。そのため、ガイドシャフトと触媒との接触状態が良好となり、クラックの発生に伴って触媒に生じるＡＥ波は、ガイドシャフトに良好に伝達される。したがって、触媒からの熱の影響を受けにくいようにＡＥセンサを配置したにも拘わらず、触媒のクラックを正確に検知することができる。
【００１３】
ここに開示される触媒のクラック発生検知装置の好ましい一態様では、前記ガイドシャフトを挿通させる貫通孔が形成されたホルダを備える。前記ホルダの長手方向の中間位置よりも一端側および他端側には、前記ガイドシャフトを径方向に支持する支持部がそれぞれ設けられる。前記付勢部材は、一端が前記ガイドシャフトに係合し且つ他端が前記ホルダに係合したスプリングによって構成されている。
【００１４】
このことにより、ガイドシャフトは長手方向の一端側および他端側にて、ホルダに支持される。そのため、ガイドシャフトは安定して支持される。したがって、触媒のクラックの発生をより正確に検知することができる。
【００１５】
他の好ましい一態様では、前記ホルダの前記他端側の支持部は、少なくとも前記ガイドシャフトの径方向に弾性変形可能な弾性体を有している。
【００１６】
このことにより、たとえガイドシャフトに撓み変形が生じていたとしても、弾性体がガイドシャフトの径方向に弾性変形することにより、ガイドシャフトと支持部とにおけるガタの発生が抑制され、ガイドシャフトはより安定して支持される。
【００１７】
他の好ましい一態様では、前記支持部は、前記ガイドシャフトを挿通させる挿通孔が形成された筒状部材によって構成されている。前記筒状部材の内周面上には、当該筒状部材よりも摩擦抵抗の低い材料からなるコーティング層が形成されている。
【００１８】
このことにより、ガイドシャフトと支持部とのクリアランス（間隔）を極小に設定しても、ガイドシャフトの軸方向の動きを好適な状態で維持することができる。これにより、支持部とガイドシャフトとが接触することにより生じる２次的なＡＥ信号の発生を抑制でき、且つ、触媒に対するガイドシャフトの押圧力を一定に保つことが容易になる。
【００１９】
他の好ましい一態様では、前記ガイドシャフトの前記一端側の端面は、曲面状に形成されている。
【００２０】
このことにより、ガイドシャフトの端面が尖っている場合に比べて、触媒がガイドシャフトによって削られることが抑制される。そのため、触媒とガイドシャフトとの接触状態は、より良好に保たれる。
【００２１】
他の好ましい一態様では、前記ホルダの前記一端側の部分は、前記触媒を収容するケースに取り付けられる。クラック発生検知装置は、前記ホルダと前記触媒との間に介在する断熱材をさらに備えている。
【００２２】
このことにより、ホルダが触媒からの熱を受けて高温状態となることが抑えられる。よって、ＡＥセンサがホルダを介して加熱されることを抑制することができ、ＡＥセンサが高温状態となることを抑えることができる。
【００２３】
他の好ましい一態様では、予め定めた所定の状態にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記所定の状態にあると判定すると前記触媒のクラックの発生の検知を開始する検知開始部とを有するコンピュータを備えている。
【００２４】
例えば、ある一態様では、前記触媒が内燃機関の排気通路に配置され、前記所定の状態とは、前記内燃機関の燃料の噴射が停止された状態である。
【００２５】
内燃機関において燃料の噴射が停止されると、触媒の温度は急激に低下し、触媒にクラックが発生しやすくなる。上記クラック発生検知装置では、クラックの検知を開始する所定の状態として、上記燃料噴射が停止された状態を設定している。これによって、クラックが発生しやすい状態に検知を行うので、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【００２６】
また、他の一態様では、前記触媒が内燃機関の排気通路に配置され、前記所定の状態とは、前記内燃機関の回転数を調整するアクセルの開度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である。
【００２７】
上記アクセルの開度が急激に小さくなると、触媒の温度は急激に低下し、触媒にクラックが発生しやすくなる。上記クラック発生検知装置では、クラックの検知を開始する所定の状態として、所定時間内におけるアクセルの開度の減少量が予め定めた基準値を上回った状態（アクセル開度が急激に小さくなった状態）を設定している。これによって、クラックが発生しやすい状態に検知を行うので、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【００２８】
また、他の一態様では、前記触媒に１つ以上の温度センサが取り付けられており、前記所定の状態とは、前記温度センサから得られた前記触媒の推定温度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である。
【００２９】
上述したように、触媒の温度が急激に低下すると、触媒にクラックが発生しやすくなる。上記クラック発生検知装置では、クラックの検知を開始する所定の状態として、所定時間内における触媒温度の減少量が予め定めた基準値を上回った状態（触媒の温度が急激に低下した状態）を設定している。これによって、クラックが発生しやすい状態に検知を行うので、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【００３０】
他の好ましい一態様では、前記ＡＥ波に含まれる特性値に基づいて、前記触媒にクラックが発生しているか否かを判定する判定装置を備えている。
【００３１】
例えば、ある一態様では、前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のヒット数を測定する。そして、前記ヒット数が予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する。
【００３２】
ＡＥ波を信号化したＡＥ信号は波形信号である。この波形信号のうち、所定の閾値を超える強度を有する信号のことを「ヒット」と称する。上記「ヒット数」とは、所定の単位時間において上記ヒットが記録された数を指す特性値である。このヒット数は、触媒にクラックが生じることにより増加する傾向がある。すなわち、このヒット数に基づいてクラック発生の有無を判定することによって、触媒のクラックをより正確に検知することができる。
【００３３】
また、他の一態様では、前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のエネルギーを算出する。そして、前記エネルギーが所定の予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する。
【００３４】
上記ＡＥ波のエネルギーとは、波形信号であるＡＥ信号の強度が所定の閾値を超えてから、再び閾値未満になるまでの部分の面積の和を示す特性値である。このエネルギーは、触媒に生じるクラックの面積との間に相関関係を有している。すなわち、ＡＥ波のエネルギーに基づいてクラック発生の有無を判定することによって、触媒のクラックをより正確に検知できる。
【００３５】
また、上記ＡＥ波に含まれる特性値として、エネルギーを用いる場合、前記判定装置は、算出された前記エネルギーに平滑化処理を行い、該平滑化処理されたエネルギーが予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定すると好ましい。
【００３６】
ＡＥ波からエネルギーを測定する場合、誤測定や触媒以外の機器から生じた振動などによって、上記エネルギーに「異常値（過大ノイズ）」が含まれることがある。エネルギーに異常値が含まれているとクラックの正確な検知が難しくなる。上記態様のクラック発生検知装置では、「平滑化処理」を行うことによって、測定されたエネルギーから異常値を除外し、該平滑化処理されたエネルギーに基づいてクラック発生の有無を判定しているため、触媒に生じたクラックをさらに正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態１に係るクラック発生検知装置の構成図である。
【図２】実施形態２に係るクラック発生検知装置の一部を破断して示す側面図である。
【図３】実施形態２に係るガイドシャフトの一部を破断して示す側面図である。
【図４】実施形態２に係るホルダの一部を破断して示す側面図である。
【図５】実施形態３に係るクラック発生検知装置の一部を破断して示す側面図である。
【図６】実施形態３に係るクラック発生検知装置の側面図である。
【図７】ガイドシャフトを支持するボールプランジャの正面図である。
【図８】実施形態４に係るクラック発生検知装置の一部を破断して示す側面図である。
【図９】ガイドシャフトを挿通させる筒状部材（軸受け）の斜視図である。
【図１０】実施形態５に係るクラック発生検知装置が設けられた内燃機関の排気通路を示す構成図である。
【図１１】実施形態５に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施形態６に係るクラック発生検知装置が設けられた内燃機関の排気通路を示す構成図である。
【図１３】実施形態６に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】実施形態６に係るクラック発生検知装置が設けられた内燃機関の排気通路を示す構成図である。
【図１５】クラック発生検知装置によって検知されたＡＥ信号を模式的に示す図。
【図１６】実施形態７に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】実施形態８に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】実施形態９に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００３９】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るクラック発生検知装置１０１の構成を表している。クラック発生検知装置１０１は、ＡＥ法を利用して触媒１のクラックの発生を検知する。触媒１は、例えば内燃機関の排気通路等に配置され、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する。触媒１の種類は特に限定されない。触媒１は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｄ）等の貴金属が担持されたモノリス触媒であってもよい。また、触媒１は、貴金属が担持されたＤＰＦ等であってもよい。
【００４０】
触媒１にクラックが発生すると、弾性歪みエネルギーが解放され、弾性波（以下、ＡＥ波という）が生じる。クラック発生検知装置１０１は、このＡＥ波を検出することにより、触媒１のクラックの発生を検知する。クラック発生検知装置１は、ＡＥ波（例えば、数十ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度の振動波）を検出可能なＡＥセンサ３を備えている。ＡＥセンサ３は、ＡＥ波を電気信号に変換する素子によって構成されている。このような素子として、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス）等を好適に用いることができる。
【００４１】
ＡＥセンサ３には、信号線４を介してデータ処理装置５が接続されている。なお、ＡＥセンサ３とデータ処理装置５との間には、必要に応じて、信号を増幅する増幅器、ノイズ成分を除去するためのフィルター回路等が設けられていてもよい。データ処理装置５は、ＡＥセンサ３からの信号を記録、出力または解析等するための装置である。データ処理装置５は、専用のデータ処理装置であってもよいが、汎用的なコンピュータ等によって構成されていてもよい。データ処理装置５には、信号の波形を表示可能な表示装置１８に接続されている。データ処理装置５および表示装置１８は、互いに別体であってもよく、一体化されていてもよい。データ処理装置５および表示装置１８は、例えば、ディスプレイ付きのコンピュータ（例えば、いわゆるノート型のパーソナルコンピュータ等）によって構成されていてもよい。
【００４２】
触媒１とＡＥセンサ３との間には、ガイドシャフト６が設けられている。すなわち、ＡＥセンサ３は、触媒１に直接取り付けられているのではなく、ガイドシャフト６を介して触媒１に間接的に取り付けられている。ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１に接触している。ガイドシャフト６の他端６ｂはプレート状に広がっており、この他端６ｂはＡＥセンサ３に接触している。なお、ガイドシャフト６の一端６ａ、他端６ｂは、それぞれ触媒１、ＡＥセンサ３に直接接触していることが好ましいが、ＡＥ波の伝達が可能である限り、他の部材を介して間接的に接触していてもよい。ガイドシャフト６は、一端６ａから他端６ｂにＡＥ波を伝達可能なものであれば足り、その材料や構造は特に限定される訳ではない。
【００４３】
ＡＥセンサ３は、ガイドシャフト６の他端６ｂとプレート７とに狭持されている。ＡＥセンサ３とプレート７との間には緩衝材８が設けられている。これにより、ＡＥセンサ３がプレート７から弾性波を検出してしまうことが抑制され、ＡＥセンサ３が検出する信号にノイズが含まれにくいようになっている。プレート７とガイドシャフト６の他端６ｂとは、ボルト９によって固定されている。ＡＥセンサ３は、プレート７とガイドシャフト６の他端６ｂとに狭持されることにより、所定の位置に配置されている。
【００４４】
ガイドシャフト６の一端６ａは、触媒１を削ってしまわないように曲面状に形成されている。言い換えると、ガイドシャフト６の一端６ａには、丸みが設けられている。
【００４５】
触媒１はケース２内に配置されている。触媒１とケース２の内面との間には、断熱材１０が設けられている。ケース２には治具１１が取り付けられている。治具１１は、ガイドシャフト６をケース２に取り付けるためのものである。治具１１と触媒１との間には、断熱材１０が介在している。治具１１は、ガイドシャフト６と同軸状に延びる有底円筒状に形成され、その底部１１ａには、ガイドシャフト６が挿通される貫通孔１１ｂが形成されている。
【００４６】
ガイドシャフト６の一端６ａの近傍には、半径方向に広がった環状部６ｃが形成されている。環状部６ｃと治具１１の底部１１ａとの間には、圧縮されたコイルスプリング１２が配置されている。そのため、ガイドシャフト６はコイルスプリング１２の付勢力を受け、ガイドシャフト６の一端６ａは所定の力（例えば、２ｋｇｆ〜６ｋｇｆ）で触媒１に押し付けられている。これにより、ガイドシャフト６の一端６ａは、触媒１に対して密着している。
【００４７】
触媒１には高温の排気ガスが流れる。そのため、触媒１自体も高温となる。クラック発生検知装置１０１では、触媒１とＡＥセンサ３との間を仕切る仕切部材として、遮熱板１３が設けられている。なお、遮熱板１３は、排気ガスが流れる排気通路（例えば、排気管）の一部であってもよく、排気通路とは別に設けられた部材であってもよい。触媒１を収容するケース２の一部が仕切部材を兼ねていてもよい。
【００４８】
触媒１にクラックが発生すると、触媒１の内部でＡＥ波が生じる。このＡＥ波は、ガイドシャフト６を通じて、ＡＥセンサ８に伝達される。ＡＥセンサ８にＡＥ波が伝達されると、ＡＥセンサ８からデータ処理装置５に電気信号が出力される。データ処理装置５は、ＡＥセンサ８からの信号に基づいて、クラックの発生の有無を判定する。例えば、データ処理装置５は、ＡＥセンサ８からの信号が、クラックの発生を示すものとして予め定められた所定の信号（例えば、出力値が所定値以上の信号）か否かを判定する。データ処理装置５は、ＡＥセンサ８からの信号が所定の信号の場合には、表示装置１８にクラックの発生を通知する所定の表示（例えば、警告メッセージの表示等）を出力させる。これにより、ユーザは触媒１を取り外さなくても、触媒１におけるクラックの発生を認識することができる。
【００４９】
以上のように、クラック発生検知装置１０１によれば、ＡＥセンサ３を用いて触媒１のクラックの発生を検知することができる。したがって、触媒１を取り外さなくても、触媒１のクラックの発生を検知することができる。
【００５０】
触媒１に高温の排気ガスが流れることによって、触媒１は高温になる。しかし、クラック発生検知装置１０１によれば、触媒１とＡＥセンサ３との間にガイドシャフト６が介在し、また、触媒１とＡＥセンサ３との間が遮熱板１３によって仕切られているので、触媒１が高温になっても、ＡＥセンサ３が高温になることを抑制することができる。したがって、ＡＥセンサ３が高温になることによって発生するおそれのあるセンサの破損や測定誤差を抑えることができる。また、クラック発生検知装置１０１によれば、コイルスプリング１２により、ガイドシャフト６の一端６ａが触媒１に押し付けられる。そのため、ガイドシャフト６の一端６ａは、触媒１と密着する。よって、ガイドシャフト６と触媒１との接触状態を良好に保つことができ、接触部分でノイズが発生することを抑えることができる。したがって、クラック発生検知装置１０１によれば、ＡＥセンサ３が高温となることを抑えつつ、触媒１のクラックの発生を良好に検知することができる。
【００５１】
ガイドシャフト６は治具１１によってケース２に取り付けられているが、治具１１と触媒１との間には断熱材１０が設けられている。そのため、治具１１が触媒１の熱を受けて高温になることが抑制され、ひいては、ＡＥセンサ３が治具１１およびガイドシャフト６を介して触媒１の熱を受けることが抑えられる。したがって、ＡＥセンサ３が高温になることを抑制することができる。
【００５２】
ガイドシャフト６の一端６ａは、円錐状に尖っていてもよいが、本実施形態では曲面状に形成されている。そのため、ガイドシャフト６で触媒１を削ってしまうおそれが少ない。また、ガイドシャフト６と触媒１との接触面で発生するノイズを低減することができる。したがって、ガイドシャフト６と触媒１との接触状態を良好に保つことができ、触媒１のクラックの発生を良好に検知することができる。
【００５３】
＜実施形態２＞
図２は、実施形態２に係るクラック発生検知装置１０２の側面図である。なお、図２では、クラック発生検知装置１０２の一部を破断して示している。クラック発生検知装置１０２は、ＡＥセンサ３と、ガイドシャフト６と、ガイドシャフト６を支持するホルダ２０とを備えている。
【００５４】
図３に示すように、本実施形態では、環状部６ｃはガイドシャフト６の長手方向の略中央部分に設けられている。実施形態１と同様、ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１と接触し、ガイドシャフト６の他端６ｂはＡＥセンサ３と接触するように配置される。環状部６ｃとガイドシャフト６の他端６ｂとの間には、コイルスプリング１２と、プレッシャ部材１３とが設けられている。コイルスプリング１２は、ガイドシャフト６に挿通されている。プレッシャ部材１３は、コイルスプリング１２の他端側を受けるばね受け部材１３ａと、ホルダ２０に固定される固定部材１３ｂとから構成されている。図３に示すように、ばね受け部材１３ａおよび固定部材１３ｂには、ガイドシャフト６が挿通される貫通孔１３ｄが形成されている。ガイドシャフト６は、プレッシャ部材１３に対して、軸方向の移動が自在に挿入されている。ガイドシャフト６の一部は、プレッシャ部材１３によって径方向に支持されている。詳しくは、固定部材１３ｂの貫通孔１３ｄの周りに樹脂製のワッシャ１５が嵌め込まれており、ガイドシャフト６の長手方向の中央位置よりも他端側の一部は、上記ワッシャ１５によって径方向に支持されている。
【００５５】
図２に示すように、ホルダ２０の内部には、ガイドシャフト６の外径と略同一の内径を有する第１貫通孔２１と、ばね受け部材１３ａの外径と略同一の内径を有する第２貫通孔２２とが形成されている。第１貫通孔２１は触媒１側に形成され、第２貫通孔２２はＡＥセンサ３側に形成されている。
【００５６】
ケース２は、触媒１を収容すると共に、排気ガスが流通する排気通路を形成している。なお、排気ガスは、図２の紙面表裏方向に流通する。ホルダ２０は、排気ガスの流通方向と直交する方向に延びている。また、ケース２は、触媒１とＡＥセンサ３とを仕切る仕切部材としての役割を果たしている。ホルダ２０の一端はケース２に取り付けられている。ケース２に対するホルダ２０の取り付け方法は特に限定されず、例えば、ホルダ２０をケース２に溶接してもよく、ボルト等の固定具を用いてホルダ２０をケース２に固定してもよい。また、ホルダ２０およびケース２の一方にねじ溝を有する差口を形成し、他方にねじ溝を有する受口を形成し、それら差口と受口とを係合させてもよい。
【００５７】
ホルダ２０の一端側には、ワッシャ２３が設けられている。ワッシャ２３は、ガイドシャフト６の一端側の部分を径方向に支持する。本実施形態では、ワッシャ２３はセラミック製であるが、ワッシャ２３の材料は特に限定される訳ではない。また、ガイドシャフト６の一端側部分を支持する部材は、ワッシャ２３に限らず、ＡＥ波の伝達を阻害しない限り、滑り軸受等の他の部材を用いることも可能である。
【００５８】
図２に示すように、ばね受け部材１３ａは第２貫通孔２２に挿入されている。固定部材１３ｂはホルダ２０に固定されている。固定部材１３ｂの固定方法は何ら限定されないが、例えば、固定部材１３ｂをホルダ２０にボルト等を用いて固定してもよく、ホルダ２０に溶接等してもよい。ホルダ２０の右端面と固定部材１３ｂの左端面との間には、１または２以上のワッシャ１４が配置されている。ワッシャ１４は、ホルダ２０の右端面と固定部材１３ｂの左端面との間の距離Ｌを調整するためのものである。コイルスプリング１２は、ガイドシャフト６の環状部６ｃとばね受け部材１３ａとの間に、圧縮された状態で配置されている。上記距離Ｌが変わると、ガイドシャフト６の環状部６ｃとばね受け部材１３ａとの間の距離が変化し、コイルスプリング１２の収縮長さが変化する。したがって、上記Ｌを調整することにより、コイルスプリング１２の付勢力を調整することができ、ひいては触媒１に対するガイドシャフト６の押圧力を調整することができる。なお、コイルスプリング１２の付勢力を最大にする場合には、ワッシャ１４は省略され、Ｌ＝０となる。
【００５９】
本実施形態においても、触媒１とＡＥセンサ３との間にはガイドシャフト６が介在し、触媒１とＡＥセンサ３とはケース２によって仕切られている。そのため、触媒１が高温になったとしても、ＡＥセンサ３が高温になることを抑制することができる。また、コイルスプリング１２の付勢力によって、ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１に押し付けられる。したがって、ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１と密着する。本実施形態に係るクラック発生検知装置１０２においても、ＡＥセンサ３が高温になることを抑えつつ、触媒１のクラックの発生を良好に検知することができ、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
さらに、本実施形態に係るクラック発生検知装置１０２では、以下に説明する効果も得ることができる。すなわち、本実施形態では、ガイドシャフト６はホルダ２０によって二点支持されている。詳しくは、ガイドシャフト６の長手方向の中間位置よりも一端側の部分は、ワッシャ２３（図２参照）を介してホルダ２０に支持され、ガイドシャフト６の他端側の部分は、ワッシャ１５（図３参照）およびプレッシャ部材１３を介してホルダ２０に支持されている。そのため、ガイドシャフト６を安定して支持することができ、ＡＥセンサ３が検出する信号にノイズが含まれることを抑制することができる。したがって、触媒１のクラックの発生をより良好に検知することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、ワッシャ１４の設置個数を調整することにより、触媒１の種類等に応じて、触媒１に対するガイドシャフト６の押し付け力を調整することができる。したがって、触媒１の種類等に応じて、ガイドシャフト６と触媒１との接触状態を調整することができ、触媒１のクラックの発生をさらに良好に検知することができる。
【００６２】
なお、本実施形態においても、ガイドシャフト６の一端６ａは、曲面状に形成されている。このことにより、ガイドシャフト６によって触媒１を削ってしまうことを抑制することができる。ただし、ガイドシャフト６の一端６ａは、必ずしも曲面状でなくてもよく、例えば平面状等であってもよい。
【００６３】
＜実施形態３＞
実施形態３に係るクラック発生検知装置１０３は、実施形態２に係るクラック発生検知装置１０２において、ガイドシャフト６の他端側を支持する部材として、ワッシャ１５に代えて、ガイドシャフト６の径方向内向きに延びる３本のボールプランジャ３０（図７参照）を備えたものである。
【００６４】
図５および図６に示すように、本実施形態では、ガイドシャフト６の他端６ｂの近傍に、ホルダ３１が設けられている。ホルダ３１には、固定部材１３ｂおよびガイドシャフト６が挿通されている。ホルダ３１には、ボールプランジャ３０を挿入するための貫通孔１３ｃが形成されている。図示は省略するが、貫通孔１３ｃはホルダ３１の中心から放射状に延びている。各貫通孔１３ｃにはボールプランジャ３０が挿入され、各ボールプランジャ３０はホルダ３１に固定されている。ガイドシャフト６の外周面はボールプランジャ３０の先端のボール３０ａに接触しており、ガイドシャフト６はボールプランジャ３０によって軸方向の移動が自在に支持されている。図示は省略するが、ボールプランジャ３０の内部には、ボール３０ａをガイドシャフト６の外周面に押し付けるスプリングが収容されている。ボール３０ａは上記スプリングにより、ガイドシャフト６の径方向に移動可能となっている。ボールプランジャ３０は、ガイドシャフト６の径方向に弾性変形可能な弾性体を構成している。
【００６５】
図５に示すように、固定部材１３ｂは、ボルト３２によってホルダ３１に固定されている。プレッシャ部材１３はホルダ２０に固定されているので、ホルダ３１はホルダ２０に間接的に固定されている。その他の構成は実施形態２と同様であるので、その説明は省略する。
【００６６】
本実施形態によれば、実施形態２の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。ガイドシャフト６は長手方向に長いため、撓み変形を生じることがある。そのため、ガイドシャフト６の他端側をワッシャ１５（図３参照）で支持すると、ガイドシャフト６が若干撓んでいる場合、ガイドシャフト６の外周面とワッシャ１５の内周面との間の隙間が、円周方向に関して均一にならないおそれがある。その結果、ガイドシャフト６とワッシャ１５との間でがたつきが生じ、ノイズが発生するおそれがある。しかし、本実施形態によれば、ガイドシャフト６の他端側は、ボールプランジャ３０によって３箇所で径方向に支持されている（図７参照）。ボールプランジャ３０のボール３０ａは、ガイドシャフト６の径方向に弾性変形可能である。そのため、ガイドシャフト６が若干撓んでいても、ガイドシャフト６とボールプランジャ３０のボール３０ａとの間に隙間が生じるおそれが少なく、がたつきが発生するおそれは少ない。したがって、ノイズの発生を抑制することができ、触媒１のクラックの発生をより正確に検知することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、ボールプランジャ３０はガイドシャフト６の円周方向に関して、互いに均等間隔に配置されている。ただし、ボールプランジャ３０の配置間隔は不均等であってもよい。
【００６８】
ボールプランジャ３０は、ガイドシャフト６の径方向に弾性変形可能な弾性体の一例に過ぎず、そのような弾性体として他のものを使用することも勿論可能である。例えば、上記弾性体の他の例として、樹脂等からなるＯリングや、ワッシャ１５（図３参照）の内側に弾性変形可能なリング状部材を嵌め込んだもの等を使用することができる。
【００６９】
なお、上記がたつきを防止する手段は、上記弾性体を用いたものに限定されない。例えば、上記弾性体を用いずに、ホルダ２０の支持部とガイドシャフト６との間のクリアランスに他の部材を詰めることも可能である。例えば、実施形態１において、ガイドシャフト６の撓み等が原因となってワッシャ１５とガイドシャフト６との間にクリアランスが生じている場合に、他の部材でそのクリアランスを埋めるようにしてもよい。
【００７０】
＜実施形態４＞
実施形態４に係るクラック発生検知装置１０４は、実施形態２に係るクラック発生検知装置１０２（図３参照）におけるワッシャ１５に代えて、支持部としてガイドシャフトを挿通させる筒状部材５６によって構成される専用の軸受け５０（図８、９参照）を配置したものである。
【００７１】
本実施形態に係るクラック発生検知装置１０４で用いられる軸受け５０は、図９に示すように、挿通孔５２が形成された筒状部材５６によって構成されている。かかる軸受け５０の筒状部材５６は、例えば、ステンレス、アルミニウムなどで構成されていると好ましい。また、この軸受け５０の筒状部材５６の内周面上（すなわち、挿通されたガイドシャフト６に接する面）には、コーティング層５４が形成されている。このコーティング層５４は、上記筒状部材５６よりも摩擦抵抗が低い材料で構成されている。コーティング層５４を構成する材料は、ガイドシャフト６や筒状部材５６との関係を考慮して、好適な素材を適宜選択することができる。具体的な例を挙げると、コーティング層５４を構成する材料には、摩擦抵抗（摩擦係数）が０．１以下のものを好ましく用いることができる。例えば、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、グラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素等のコンポジットめっき、ＤＬＣコーティングなどが好ましい。
【００７２】
上記軸受け５０は、ホルダ２０のＡＥセンサ３側の端部２０ｂに配置されている。この軸受け５０の筒状部材５６の挿通孔５２にはガイドシャフト６が挿通されており、コーティング層５４はガイドシャフト６の表面に接している（図８参照）。
【００７３】
本実施形態によれば、実施形態２の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。ガイドシャフト６は、エンジン全体の振動などによって振動する。その際、ガイドシャフト６と該ガイドシャフト６を支持する部材とのクリアランス（間隔）が大きいと、ガイドシャフト６が径方向に振動して当該支持する部材と衝突することにより、２次的なＡＥ信号が生じるおそれがある。一方、２次的なＡＥ信号の発生を抑制するために、上記クリアランスを極小に設定すると、金属同士（ガイドシャフト６と該ガイドシャフト６を支持する部材）が接触した状態になるため、触媒１の基材の膨張／収縮に応じたガイドシャフト６の軸方向の動きが制限され、触媒１に対するガイドシャフト６の押圧力を一定に保つことが難しくなる。これに対して、本実施形態では、筒状部材５６から構成されている支持部５０において、筒状部材５６の内周面上に、上記筒状部材５６よりも摩擦抵抗が低い材料からなるコーティング層５４が形成されている。これによって、上記２次的なＡＥ信号の発生を抑制するためにクリアランスを極小に設定した場合であっても、触媒１の基材の膨張／収縮に応じたガイドシャフト６の軸方向の動きを確保でき、触媒１に対するガイドシャフト６の押圧力を一定に保つことが容易になる。したがって、触媒１のクラックの発生をより正確に検知することができる。
【００７４】
なお、図８に示される構成では、ホルダ２０のＡＥセンサ３側の端部２０ｂに支持部（軸受け）５０が配置されているが、ガイドシャフト６を支持できるのであれば、支持部（軸受け）５０が他の部位に配置されていてもよい。例えば、ホルダ２０の触媒１側の端部に支持部５０が配置されていてもよいし、ホルダ２０の長手方向における中間部分に支持部５０が配置されていてもよい（この場合、支持部５０とコイルスプリング１２とが接触しないように配置すると好ましい）。
【００７５】
＜実施形態５＞
本発明に係るクラック発生検知装置は、各種用途に用いられる触媒のクラックの検知に利用することができる。図１０に示すように、以下に説明する実施形態は、内燃機関４１の排気通路４３に設けられた触媒１に、本発明に係るクラック発生検知装置１００を適用したものである。なお、クラック発生検知装置１００には、前記実施形態に係るクラック発生検知装置１０１〜１０４のいずれをも利用することができる。クラック発生検知装置１００は、前記実施形態のクラック発生検知装置１０１〜１０４と同様であるので、その説明は省略する。
【００７６】
本実施形態では、内燃機関４１はディーゼルエンジンである。排気通路４３には、小型酸化触媒としての触媒１と、排気浄化触媒としての触媒４５とが設けられている。触媒１は触媒４５の活性化を促すものであり、触媒４５の上流側に配置されている。触媒１および触媒４５は、白金等の貴金属が担持されたモノリス触媒である。触媒１の上流側には、燃料噴射弁４２が配置されている。
【００７７】
燃料噴射弁４２から触媒１に燃料Ｆが噴射されると、燃料Ｆは触媒１内で酸化する。この際、触媒１内で酸化反応熱が生じ、触媒１の温度が上昇する。その結果、排気ガスＧが触媒１によって加熱され、触媒４５に対して、より高温の排気ガスＧが供給されることになる。したがって、触媒４５の温度も上昇し、触媒４５の活性化が促進される。また、触媒４５が活性化しているときに、より多くの燃料Ｆを触媒１に供給すると、供給された燃料Ｆの一部は触媒１によって改質される。改質された燃料は触媒４５に供給され、酸化する。その結果、触媒４５の温度はさらに上昇することになり、触媒４５の活性化がさらに促進される。
【００７８】
触媒１に対する燃料Ｆの供給を停止すると、触媒１の温度が急激に低下する。この際に、触媒１にクラックが発生しやすい。そこで、本実施形態では、燃料噴射弁４２の燃料の噴射を停止した時、すなわち燃料カット時に、触媒１のクラックの検知を開始することとしている。
【００７９】
データ処理装置５は、ＥＣＵ４４と通信可能に接続されている。データ処理装置５は、ＥＣＵ４４から信号を受信し、エンジン回転数、エンジンの負荷率、および燃料噴射量の情報を取得する。
【００８０】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、本実施形態における触媒１のクラックの検知方法を説明する。まず、ステップＳ１において、データ処理装置５は、エンジン回転数および負荷率がそれぞれ所定値以上か否かを判定する。判定結果がＹＥＳであればステップＳ２に進み、ＮＯであればステップＳ１に戻る。ステップＳ２では、データ処理装置５は、燃料噴射弁４２の燃料噴射が停止しているか（ＥＣＵから燃料噴射停止信号が受信されているか）否かを判定する。すなわち、データ処理装置５は、燃料噴射がないかどうかを判定する。判定結果がＹＥＳであればステップＳ３に進み、ＮＯであればステップＳ１に戻る。
【００８１】
ステップＳ３において、データ処理装置５はＡＥ波の検出を開始する。続いてデータ処理装置５は、ステップＳ４において、ＡＥセンサ３からの信号が、クラックが発生したときの信号として予め定められた信号（例えば、出力値が所定値以上の信号）と一致するか否かを判定する。言い換えると、データ処理装置５は、ＡＥ波に関する予め定められた信号（ＡＥ信号）が検出されたか否かを判定する。判定結果がＮＯであれば、ステップＳ２に戻り、再びステップＳ２以降の処理を繰り返す。判定結果がＹＥＳであればステップＳ５に進み、データ処理装置５はクラックが発生したとして、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【００８２】
なお、クラックの発生検知は、燃料カットを開始してから所定時間行ってもよく、燃料カットの間中（すなわち、燃料の噴射を停止してから再開するまでの間中）行ってもよい。
【００８３】
以上のように、本実施形態では、触媒１のクラックが発生しやすい燃料カット後に、クラックの検知を行うこととした。したがって、通常はクラックが発生しないような運転状態における無駄な検知動作を省略することができる。よって、クラックの発生の検知を効率的に行うことができる。
【００８４】
ただし、クラックの発生の検知を常時行うことは勿論可能である。本発明には、クラックの発生の検知を常時行うものも含まれる。
【００８５】
上記実施形態は、内燃機関の一例としてディーゼルエンジンを用いたものであった。しかし、本発明に係るクラック発生検知装置が適用される内燃機関の種類は何ら限定されず、ディーゼルエンジン以外の内燃機関であってもよい。例えば、内燃機関はガソリンエンジンであってもよい。
【００８６】
ガソリンエンジンでは通常、高負荷領域では触媒温度を下げるために空燃比をリッチにしている。すなわち、空燃比を理論空燃比よりも小さくしている。しかし、そのことが高負荷領域における燃費悪化の原因となっている。燃費向上のためには、ストイキ燃焼をさせる領域を高負荷側の領域にまで拡げることが好ましい。ところが、その場合、触媒温度が上昇してしまう。このような状態でアクセルオフ等によって燃料カットが行われると、触媒温度が急激に低下し、クラックが発生しやすくなる。そこで、内燃機関がガソリンエンジンの場合にも、上記実施形態と同様に、燃料カット後にクラックの検知を行うこととしてもよい。これにより、クラックの発生検知を効率的に行うことができる。
【００８７】
＜実施形態６＞
以下、実施形態６に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態に係るクラック発生検知装置１０１〜１０４のいずれをも利用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構造に関する説明は省略する。
【００８８】
実施形態６に係るクラック発生検知装置は、コンピュータを備えている。当該コンピュータは、ＣＰＵなどからなる演算部と、不揮発性メモリーなどからなる記憶部とを備えており、予め設定されたプログラムに沿って種々の電子的な演算処理を行なうことで、触媒１のクラック検知における種々の判定を行う。本実施形態では、図１２（若しくは図１４）に示すように、上記コンピュータとしてデータ処理装置５を備えている。
【００８９】
上記データ処理装置（コンピュータ）５は、少なくとも後述する判定部５ａおよび検知開始部５ｂとして機能する。判定部５ａは、後述する「所定の状態」に基づいて各種の判定を行う。「所定の状態」は予め定められた状態であり、例えば、記憶部に記憶されたデータまたはコンピュータプログラム中に格納されている。また、検知開始部５ｂは、判定部５ａが上記「所定の状態」であると判定した場合にクラックの発生の検知を開始する。
【００９０】
ここで、上記「所定の状態」として、触媒１が急冷されるような状態を設定すると好ましい。例えば、「内燃機関の燃料の噴射が停止された状態」、「アクセル開度が急激に小さくなった状態」、「触媒の温度が急激に低下した状態」などが挙げられる。以下で詳述するが、上述の何れの状態が生じた場合でも触媒１にクラックが生じやすくなるので、これらの状態において、クラックの検知を試みることによって、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。なお、判定部５ａは、上記各々の状態のうち一つのみを判定してもよいし、複数の状態を複合して判定を行ってもよい。
以下、上述した「所定の状態」の具体例について説明する。
【００９１】
図１２に示すように、内燃機関４１の排気通路４３に設けられた触媒１に、本発明に係るクラック発生検知装置が適用されている場合、上記「所定の状態」として「内燃機関の燃料の噴射が停止した状態」を採用することができる。燃料Ｆの噴射が停止すると、触媒１の温度が急激に低下しやすくなり、クラックが生じやすくなる。したがって、このような状態が生じたときに、クラックの検知を開始することで、効率の良い検知を行うことが可能となる。
上記「内燃機関の燃料の噴射が停止した状態」と判定したときに、クラック検知を開始させるには、例えば、「燃料噴射停止信号」をＥＣＵ４４から判定部５ａに送信できるような構成を採用するとよい。そして、判定部５ａに「ＥＣＵ４４で作成される燃料噴射停止信号を受信したときにクラックの検知を開始する」と予め設定するとよい。これによって、判定部５ａは、「燃料の噴射が停止した状態」にあるか否かを判定することができる。「燃料の噴射が停止した状態」にあると判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。
【００９２】
また、図１２に示す構成の場合、上記「所定の状態」として「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」を設定することもできる。アクセル開度が急激に小さくなると、内燃機関４１からの排気ガスＧの温度が低下し、触媒１の温度が急激に低下しやすくなり、クラックが生じやすくなる。したがって、このような状態が生じたときに、クラックの検知を開始することで、効率の良い検知を行うことが可能となる。
上記「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」と判定されたときにクラック検知を開始させるには、判定部５ａにアクセル開度の減少量に対する基準値を予め定めるとともに、所定時間内におけるアクセル開度に関する情報をＥＣＵ４４から判定部５ａに送信できるような構成を採用するとよい。そして、判定部５ａに「所定時間内におけるアクセル開度の減少量が、上記基準値を上回ったときにクラックの検知を開始する」と設定する。これによって、判定部５ａは、「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」にあるか否かを判定することができ、「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」にあると判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。
【００９３】
また、図１４に示す構成のように、触媒１に１つ以上の温度センサ９を取り付けている場合、触媒１の推定温度を測定することができるようになるため、上記「所定の状態」として「触媒の温度が急激に低下した状態」を設定できる。この場合、温度センサ９で測定した触媒の温度が急激に低下したときに、クラックの検知を開始することによって、効率の良い検知を行うことが可能となる。なお、図１４に示す構成では、１つの温度センサ９が触媒１に取り付けられているが、これに限定されるものではなく、複数の温度センサを触媒１に取り付けてもよい。
上記「触媒の温度が急激に低下した状態」と判定したときにクラック検知を開始させるには、判定部５ａに、所定時間における触媒１の推定温度の減少量に対する基準値（例えば１５℃／ｓｅｃ〜８０℃／ｓｅｃ（好ましくは４０℃／ｓｅｃ〜８０℃／ｓｅｃ）を予め定めるとともに、所定時間内における触媒の推定温度が温度センサ９から判定部５ａに送信できるような構成を採用するとよい。そして、「所定時間内における触媒の推定温度の減少量が予め定めた基準値を上回ったときにクラックの検知を開始する」と予め設定する。これによって、判定部５ａは、「触媒の温度が急激に低下した状態」にあるか否かを判定することができ、「触媒の温度が急激に低下した状態」にあると判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。
【００９４】
また、本実施形態に係るクラック発生検知装置は、判定装置５ｃを備えている。本実施形態では、判定装置５ｃは、上記判定部５ａと検知開始部５ｂとともに、データ処理装置（コンピュータ）５内に設けられている。この判定装置５ｃは、ＡＥセンサ３にて検出されたＡＥ波に含まれる特性値に基づいて、触媒１にクラックが発生しているか否かを判定する。本実施形態に係るクラック発生検知装置では、上記ＡＥ波に含まれる特性値として、「強度Ｓ」、「ヒット数Ｎ」、「エネルギーＥ」を測定することができる。
【００９５】
「強度Ｓ」とは、図１５に示すように、基準値Ｂから見たＡＥ波の振れ幅を示す値である。基準値Ｂは任意に設定することができる。例えば、ＡＥ信号が検出されていない状態の値を基準値Ｂとして設定できる。また、本実施形態の判定装置５ｃには、その他の特性値（「ヒット数Ｎ」、「エネルギーＥ」）を測定するために、上記強度Ｓに対して所定の閾値Ｔｈが予め定められている。なお、強度Ｓに対する閾値Ｔｈは、測定状況（ノイズ等）を考慮して適宜変更することができる。この閾値Ｔｈは、例えば、２０ｄｂ〜５０ｄｂ（好ましくは３０ｄｂ〜４０ｄｂ）の範囲内にある値に設定するとよい。
【００９６】
「ヒット数Ｎ」とは、図１５に示すように、波形信号であるＡＥ信号のうち、上記閾値Ｔｈを超えた強度Ｓを有する信号（ヒット）が記録された数を示す特性値である。一般的に、ヒット数Ｎは、触媒１にクラックが発生することにより増加する傾向がある。したがって、上記「所定の状態」を判定した時間内に（所定の単位時間内に）測定されたヒット数Ｎと、予め定めた基準値とを比較することによって、触媒１におけるクラックの有無を判定することができる。上記ヒット数Ｎを測定する際の単位時間は、５秒〜１２０秒（好ましくは１０秒〜６０秒）の範囲内の値に設定するとよい。また、上記強度Ｓに対する閾値Ｔｈを４０ｄｂに設定した場合、「ヒット数Ｎ」に対する基準値は、０回／秒（上記単位時間内に少なくとも１回）〜３０回／秒（より好ましくは４回／秒〜１０回／秒）の範囲内の値に設定するとよい。
【００９７】
「エネルギーＥ」とは、波形信号であるＡＥ信号の強度Ｓが上記閾値Ｔｈを超えてから、再び閾値Ｔｈ未満になるまでの部分（図１５中の斜線部分）の面積の和を示す特性値である。かかるエネルギーＥは、例えば、所定の単位時間内において、上記閾値Ｔｈを超えた信号の絶対値を持続時間にわたって積分することによって算出することができる。エネルギーＥは、触媒に生じるクラックの面積との間に相関関係を有している。したがって、測定されたエネルギーＥと、予め定めた基準値とを比較することによって、触媒１におけるクラックの有無を判定することができる。例えば、φ１００×Ｌ１００の触媒基材を触媒１として用いた場合、「エネルギーＥ」に対する基準値は、４×１０４〜４×１０５（より好ましくは１×１０５〜４×１０５）の範囲内の値に設定すると好ましい。
【００９８】
また、本実施形態に係る判定装置５ｃは、上記エネルギーＥに平滑化処理を行うことができる。「平滑化処理」とは、誤測定や触媒以外の機器から生じた振動などによる「異常値（過大ノイズ）」を、測定されたエネルギーＥから除外するための処理である。上記平滑化処理としては、種々の方法を採用することができる。
【００９９】
上記平滑化処理の一例として以下の処理が挙げられる。この処理では、先ず、検出された信号のうち、最も強度Ｓが高かった値（最大値）から所定の値をカットする。そして、当該最大値から所定の値がカットされた信号に基づいてエネルギーＥを算出する。この処理における上記所定の値は、信号全体に対して１％〜２０％（好ましくは１０％）に設定するとよい。
【０１００】
次に、図１３のフローチャートを参照しながら、本実施形態におけるクラック検知を説明する。
【０１０１】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが上記「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳであった場合、触媒１がクラック検出範囲内にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するべく、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１０２】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓ、ヒット数Ｎ、エネルギーＥを測定する（Ｓ３０）。そして、測定したヒット数Ｎが、予め定められた基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ４０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはヒット数Ｎがクラック発生領域内にあると判定し、次のステップＳ５０に進む。
【０１０３】
ステップＳ５０において、判定装置５ｃは、上記ステップＳ３０で測定されたエネルギーＥに平滑化処理を行い、測定されたエネルギーＥから異常値（過大ノイズ）を除外する。次に、判定装置５ｃは、異常値を除いたエネルギーＥが予め定めた基準値を上回っているか否かについて判定する（Ｓ６０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはエネルギーＥがクラック発生領域内にあると判定し、ステップＳ７０へ進み、触媒１にクラックが発生したと判定し、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１０４】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、予め定めた「所定の状態」（例えば、「内燃機関の燃料の噴射が停止された状態」、「アクセル開度が急激に小さくなった状態」、「触媒の温度が急激に低下した状態」など）にあると判定部５ａが判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。この「所定の状態」と判定したときのみに、クラックの検知を開始することによって、無駄な検知を省略し、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【０１０５】
また、本実施形態に係るクラック検知装置では、ＡＥ波に含まれる特性値（ヒット数Ｎ、エネルギーＥ）に基づいて、判定装置５ｃが触媒にクラックが生じているか否かを判定している。上記ヒット数Ｎは、触媒にクラックが生じた場合に増加する傾向がある。また、エネルギーＥは、触媒に生じたクラックの面積との間に相関関係を有している。すなわち、これらの特性値に基づいて判定を行うため、触媒に生じたクラックを非破壊的に、且つ、正確に検知することができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、上記エネルギーＥに対して平滑化処理を行い、該平滑化処理されたエネルギーＥが予め定めた基準値を超えた場合に触媒においてクラックが発生していると判定する。これによって、異常値（過大ノイズ）を除外したエネルギーＥに基づいてクラックが生じているか否かの判定を行うことができるため、より正確にクラックの検知をすることができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、ヒット数ＮとエネルギーＥの両方に基づいてクラックが発生しているか否かを判定している（図１３のＳ４０、Ｓ６０）。このため、「ヒット数Ｎ」と「エネルギーＥ」の何れか一方のみに基づいて判定を行うよりも正確にクラックの発生を検知できる。
【０１０８】
＜実施形態７＞
実施形態７に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態６に係るクラック発生検知装置と同様の構成を採用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構成に関する説明は省略する。以下、図１６に示すフローチャートを参照しながら、実施形態７のクラック発生検知装置におけるクラック検知について説明する。
【０１０９】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳである場合、触媒１がクラック検出範囲内にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するために、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１１０】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓ、エネルギーＥを測定する（Ｓ３２）。そして、ステップＳ５０において、測定されたエネルギーＥに平滑化処理を行い、「異常値（過大ノイズ）」を除外する。次に、判定装置５ｃは、異常値を除いたエネルギーＥが予め定めた基準値を上回っているか否かについて判定する（Ｓ６０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはエネルギーＥがクラック発生領域内にあると判定し、ステップＳ７０へ進み、触媒１にクラックが発生したとみなし、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１１１】
本実施形態では、上記実施形態６と異なり、ＡＥ信号からヒット数Ｎを測定する工程（図１３のＳ３０参照）と、測定されたヒット数Ｎを判定する工程（図１３のＳ４０参照）を含んでいない。しかし、本発明のクラック発生検知装置は、ＡＥ信号のエネルギーＥのみに基づいた場合であっても、触媒１に生じるクラックを検知することができる。
【０１１２】
＜実施形態８＞
実施形態８に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態６に係るクラック発生検知装置と同様の構成を採用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構成に関する説明は省略する。以下、図１７に示すフローチャートを参照しながら、実施形態８のクラック発生検知装置におけるクラック検知について説明する。
【０１１３】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、触媒１がクラック検出範囲内にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するために、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１１４】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓ、ヒット数Ｎ、エネルギーＥを測定する（Ｓ３０）。そして、測定したヒット数Ｎが、予め定められた基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ４０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはヒット数Ｎがクラック発生領域内にあると判定し、次の工程（Ｓ６２）に進む。
【０１１５】
ステップＳ６２において、判定装置５ｃは、上記ステップＳ３０で測定されたエネルギーＥが予め定めた基準値を上回っているか否かについて判定する。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはエネルギーＥがクラック発生領域内にあると判定し、ステップＳ７０へ進み、触媒１にクラックが発生したとみなし、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１１６】
本実施形態では、上記実施形態６とは異なり、測定されたエネルギーＥに平滑化処理を行う（異常値を除外する）ステップ（図１２のＳ５０参照）を含んでおらず、測定されたエネルギーＥに基づいてクラックの有無を判定している。しかし、この場合であっても、触媒１に生じるクラックを検知することができる。
【０１１７】
＜実施形態９＞
実施形態９に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態６に係るクラック発生検知装置と同様の構成を採用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構成に関する説明は省略する。以下、図１８に示すフローチャートを参照しながら、実施形態９のクラック発生検知装置におけるクラック検知について説明する。
【０１１８】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、触媒１が「クラック検出範囲内」にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するために、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１１９】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓおよびヒット数Ｎを測定する（Ｓ３４）。そして、測定したヒット数Ｎが、予め定められた基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ４０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはヒット数Ｎがクラック発生領域内にあると判定し、次の工程（Ｓ７０）に進み、触媒１にクラックが発生したとみなし、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１２０】
本実施形態では、上記実施形態６とは異なり、ＡＥ信号からエネルギーＥを測定するステップ（図１２のＳ３０参照）を含んでおらず、エネルギーＥに基づいてクラック発生領域を判定するステップ（図１２のＳ６０参照）も行っていない。しかし、本発明のクラック発生検知装置は、ヒット数のみに基づいた場合であっても、触媒１に生じるクラックを検知することができる。
【０１２１】
以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１ 触媒
２ ケース
３ ＡＥセンサ
５ データ処理装置
６ ガイドシャフト
１０ 断熱材
１２ コイルスプリング（付勢部材）
１３ 遮熱板（仕切部材）
１５ ワッシャ（支持部）
２０ ホルダ
２３ ワッシャ（支持部）
３０ ボールプランジャ
４１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
４２ 燃料噴射弁
４３ 排気通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アコースティックエミッション（以下、ＡＥと称する）法を用いて触媒のクラックの発生を検知するクラック発生検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される内燃機関には、排気ガスを浄化する排気浄化装置が設けられる。内燃機関の一例であるディーゼルエンジンには、例えば、排気ガスの有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等）を浄化するモノリス触媒等と、排気ガスに含まれる微粒子を捕捉することを主目的としたパティキュレートフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ。以下、ＤＰＦと称する）等とが設けられる。
【０００３】
従来から、排気浄化装置の異常を検出する異常検出装置が知られている。特許文献１および２には、ＤＰＦを備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＤＰＦの目詰まりや配管の亀裂等を検出することを目的とした異常検出装置が開示されている。特許文献１および２に開示された異常検出装置では、ＤＰＦの入口側と出口側とにおける排気ガスの圧力差を計測し、その圧力差に基づいて異常を検出する。
【０００４】
ＤＰＦには、捕捉された微粒子が堆積する。ＤＰＦに目詰まりを生じると、上記圧力差は大きくなる。したがって、上記圧力差を計測することにより、ＤＰＦの目詰まりを容易に検出することができる。また、配管に亀裂が生じた場合にも、上記圧力差は大きく変化する。そのため、上記圧力差を計測することにより、配管の亀裂を容易に検出することができる。
【０００５】
しかし、モノリス触媒にクラックが発生した場合、そのクラックが大規模なものでない限り、上記圧力差はさほど変化しない。したがって、上記圧力差に基づく方法では、触媒のクラックを検知することは難しい。従来、クラックの発生を検知するためには、触媒を装置から取り外し、その外観を観察するか、あるいは必要に応じて一部を切断して、その内部を観察しなければならなかった。
【０００６】
本願発明者は、触媒を装置から取り外さなくてもクラックの発生を検知できるよう、ＡＥ法を応用して触媒のクラックの発生を検知することを考えた。特許文献３および４には、ＡＥ法に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５７２００号公報
【特許文献２】特開２００５−２２６５１９号公報
【特許文献３】特開平０１−１６１１４６号公報
【特許文献４】特開平０８−０６２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クラックが発生すると、弾性歪みエネルギーが解放され、弾性波が発生する。ＡＥ法では、検知対象物にセンサを貼り付け、このセンサで弾性波を検出することによって、クラックの発生を検知する。
【０００９】
ところが、内燃機関の排気通路に配置された触媒は、排気ガスに晒されているため、高温である。そのため、触媒にセンサを直接貼り付けることは困難である。本願発明者は、触媒とセンサとの間に、弾性波を伝達可能なガイド、すなわちウェーブガイドを設けることを考えた。しかし、単に触媒とセンサとの間にウェーブガイドを介在させただけでは、触媒のクラックを良好に検知することは難しいことが分かった。
【００１０】
そこで本発明は、高温状態になり得る触媒のクラックの発生をＡＥ法により検知するクラック発生検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る触媒のクラック発生検知装置は、排気ガスを浄化する触媒のクラックの発生を検知するクラック発生検知装置であって、ＡＥ波を検出するＡＥセンサと、前記ＡＥセンサと前記触媒との間を仕切る仕切部材と、前記仕切部材を貫通して一端が前記触媒に接触し且つ他端が前記ＡＥセンサに接触するように配置され、前記一端から前記他端にＡＥ波の伝達が可能なガイドシャフトと、前記ガイドシャフトの一端を前記触媒に押し付けるように前記ガイドシャフトを付勢する付勢部材と、を備えている。
【００１２】
上記クラック発生検知装置によれば、ＡＥセンサと触媒との間にはガイドシャフトが介在し、また、ＡＥセンサと触媒との間は仕切部材によって仕切られている。したがって、触媒が高温状態となっても、ＡＥセンサが触媒に熱せられて高温状態となることは抑えられる。また、ガイドシャフトは付勢部材によって触媒に押しつけられる。そのため、ガイドシャフトと触媒との接触状態が良好となり、クラックの発生に伴って触媒に生じるＡＥ波は、ガイドシャフトに良好に伝達される。したがって、触媒からの熱の影響を受けにくいようにＡＥセンサを配置したにも拘わらず、触媒のクラックを正確に検知することができる。
【００１３】
ここに開示される触媒のクラック発生検知装置の好ましい一態様では、前記ガイドシャフトを挿通させる貫通孔が形成されたホルダを備える。前記ホルダの長手方向の中間位置よりも一端側および他端側には、前記ガイドシャフトを径方向に支持する支持部がそれぞれ設けられる。前記付勢部材は、一端が前記ガイドシャフトに係合し且つ他端が前記ホルダに係合したスプリングによって構成されている。
【００１４】
このことにより、ガイドシャフトは長手方向の一端側および他端側にて、ホルダに支持される。そのため、ガイドシャフトは安定して支持される。したがって、触媒のクラックの発生をより正確に検知することができる。
【００１５】
他の好ましい一態様では、前記ホルダの前記他端側の支持部は、少なくとも前記ガイドシャフトの径方向に弾性変形可能な弾性体を有している。
【００１６】
このことにより、たとえガイドシャフトに撓み変形が生じていたとしても、弾性体がガイドシャフトの径方向に弾性変形することにより、ガイドシャフトと支持部とにおけるガタの発生が抑制され、ガイドシャフトはより安定して支持される。
【００１７】
他の好ましい一態様では、前記支持部は、前記ガイドシャフトを挿通させる挿通孔が形成された筒状部材によって構成されている。前記筒状部材の内周面上には、当該筒状部材よりも摩擦抵抗の低い材料からなるコーティング層が形成されている。
【００１８】
このことにより、ガイドシャフトと支持部とのクリアランス（間隔）を極小に設定しても、ガイドシャフトの軸方向の動きを好適な状態で維持することができる。これにより、支持部とガイドシャフトとが接触することにより生じる２次的なＡＥ信号の発生を抑制でき、且つ、触媒に対するガイドシャフトの押圧力を一定に保つことが容易になる。
【００１９】
他の好ましい一態様では、前記ガイドシャフトの前記一端側の端面は、曲面状に形成されている。
【００２０】
このことにより、ガイドシャフトの端面が尖っている場合に比べて、触媒がガイドシャフトによって削られることが抑制される。そのため、触媒とガイドシャフトとの接触状態は、より良好に保たれる。
【００２１】
他の好ましい一態様では、前記ホルダの前記一端側の部分は、前記触媒を収容するケースに取り付けられる。クラック発生検知装置は、前記ホルダと前記触媒との間に介在する断熱材をさらに備えている。
【００２２】
このことにより、ホルダが触媒からの熱を受けて高温状態となることが抑えられる。よって、ＡＥセンサがホルダを介して加熱されることを抑制することができ、ＡＥセンサが高温状態となることを抑えることができる。
【００２３】
他の好ましい一態様では、予め定めた所定の状態にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記所定の状態にあると判定すると前記触媒のクラックの発生の検知を開始する検知開始部とを有するコンピュータを備えている。
【００２４】
例えば、ある一態様では、前記触媒が内燃機関の排気通路に配置され、前記所定の状態とは、前記内燃機関の燃料の噴射が停止された状態である。
【００２５】
内燃機関において燃料の噴射が停止されると、触媒の温度は急激に低下し、触媒にクラックが発生しやすくなる。上記クラック発生検知装置では、クラックの検知を開始する所定の状態として、上記燃料噴射が停止された状態を設定している。これによって、クラックが発生しやすい状態に検知を行うので、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【００２６】
また、他の一態様では、前記触媒が内燃機関の排気通路に配置され、前記所定の状態とは、前記内燃機関の回転数を調整するアクセルの開度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である。
【００２７】
上記アクセルの開度が急激に小さくなると、触媒の温度は急激に低下し、触媒にクラックが発生しやすくなる。上記クラック発生検知装置では、クラックの検知を開始する所定の状態として、所定時間内におけるアクセルの開度の減少量が予め定めた基準値を上回った状態（アクセル開度が急激に小さくなった状態）を設定している。これによって、クラックが発生しやすい状態に検知を行うので、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【００２８】
また、他の一態様では、前記触媒に１つ以上の温度センサが取り付けられており、前記所定の状態とは、前記温度センサから得られた前記触媒の推定温度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である。
【００２９】
上述したように、触媒の温度が急激に低下すると、触媒にクラックが発生しやすくなる。上記クラック発生検知装置では、クラックの検知を開始する所定の状態として、所定時間内における触媒温度の減少量が予め定めた基準値を上回った状態（触媒の温度が急激に低下した状態）を設定している。これによって、クラックが発生しやすい状態に検知を行うので、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【００３０】
他の好ましい一態様では、前記ＡＥ波に含まれる特性値に基づいて、前記触媒にクラックが発生しているか否かを判定する判定装置を備えている。
【００３１】
例えば、ある一態様では、前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のヒット数を測定する。そして、前記ヒット数が予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する。
【００３２】
ＡＥ波を信号化したＡＥ信号は波形信号である。この波形信号のうち、所定の閾値を超える強度を有する信号のことを「ヒット」と称する。上記「ヒット数」とは、所定の単位時間において上記ヒットが記録された数を指す特性値である。このヒット数は、触媒にクラックが生じることにより増加する傾向がある。すなわち、このヒット数に基づいてクラック発生の有無を判定することによって、触媒のクラックをより正確に検知することができる。
【００３３】
また、他の一態様では、前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のエネルギーを算出する。そして、前記エネルギーが所定の予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する。
【００３４】
上記ＡＥ波のエネルギーとは、波形信号であるＡＥ信号の強度が所定の閾値を超えてから、再び閾値未満になるまでの部分の面積の和を示す特性値である。このエネルギーは、触媒に生じるクラックの面積との間に相関関係を有している。すなわち、ＡＥ波のエネルギーに基づいてクラック発生の有無を判定することによって、触媒のクラックをより正確に検知できる。
【００３５】
また、上記ＡＥ波に含まれる特性値として、エネルギーを用いる場合、前記判定装置は、算出された前記エネルギーに平滑化処理を行い、該平滑化処理されたエネルギーが予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定すると好ましい。
【００３６】
ＡＥ波からエネルギーを測定する場合、誤測定や触媒以外の機器から生じた振動などによって、上記エネルギーに「異常値（過大ノイズ）」が含まれることがある。エネルギーに異常値が含まれているとクラックの正確な検知が難しくなる。上記態様のクラック発生検知装置では、「平滑化処理」を行うことによって、測定されたエネルギーから異常値を除外し、該平滑化処理されたエネルギーに基づいてクラック発生の有無を判定しているため、触媒に生じたクラックをさらに正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態１に係るクラック発生検知装置の構成図である。
【図２】実施形態２に係るクラック発生検知装置の一部を破断して示す側面図である。
【図３】実施形態２に係るガイドシャフトの一部を破断して示す側面図である。
【図４】実施形態２に係るホルダの一部を破断して示す側面図である。
【図５】実施形態３に係るクラック発生検知装置の一部を破断して示す側面図である。
【図６】実施形態３に係るクラック発生検知装置の側面図である。
【図７】ガイドシャフトを支持するボールプランジャの正面図である。
【図８】実施形態４に係るクラック発生検知装置の一部を破断して示す側面図である。
【図９】ガイドシャフトを挿通させる筒状部材（軸受け）の斜視図である。
【図１０】実施形態５に係るクラック発生検知装置が設けられた内燃機関の排気通路を示す構成図である。
【図１１】実施形態５に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施形態６に係るクラック発生検知装置が設けられた内燃機関の排気通路を示す構成図である。
【図１３】実施形態６に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】実施形態６に係るクラック発生検知装置が設けられた内燃機関の排気通路を示す構成図である。
【図１５】クラック発生検知装置によって検知されたＡＥ信号を模式的に示す図。
【図１６】実施形態７に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】実施形態８に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】実施形態９に係るクラック発生検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００３９】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るクラック発生検知装置１０１の構成を表している。クラック発生検知装置１０１は、ＡＥ法を利用して触媒１のクラックの発生を検知する。触媒１は、例えば内燃機関の排気通路等に配置され、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する。触媒１の種類は特に限定されない。触媒１は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｄ）等の貴金属が担持されたモノリス触媒であってもよい。また、触媒１は、貴金属が担持されたＤＰＦ等であってもよい。
【００４０】
触媒１にクラックが発生すると、弾性歪みエネルギーが解放され、弾性波（以下、ＡＥ波という）が生じる。クラック発生検知装置１０１は、このＡＥ波を検出することにより、触媒１のクラックの発生を検知する。クラック発生検知装置１は、ＡＥ波（例えば、数十ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度の振動波）を検出可能なＡＥセンサ３を備えている。ＡＥセンサ３は、ＡＥ波を電気信号に変換する素子によって構成されている。このような素子として、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス）等を好適に用いることができる。
【００４１】
ＡＥセンサ３には、信号線４を介してデータ処理装置５が接続されている。なお、ＡＥセンサ３とデータ処理装置５との間には、必要に応じて、信号を増幅する増幅器、ノイズ成分を除去するためのフィルター回路等が設けられていてもよい。データ処理装置５は、ＡＥセンサ３からの信号を記録、出力または解析等するための装置である。データ処理装置５は、専用のデータ処理装置であってもよいが、汎用的なコンピュータ等によって構成されていてもよい。データ処理装置５には、信号の波形を表示可能な表示装置１８に接続されている。データ処理装置５および表示装置１８は、互いに別体であってもよく、一体化されていてもよい。データ処理装置５および表示装置１８は、例えば、ディスプレイ付きのコンピュータ（例えば、いわゆるノート型のパーソナルコンピュータ等）によって構成されていてもよい。
【００４２】
触媒１とＡＥセンサ３との間には、ガイドシャフト６が設けられている。すなわち、ＡＥセンサ３は、触媒１に直接取り付けられているのではなく、ガイドシャフト６を介して触媒１に間接的に取り付けられている。ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１に接触している。ガイドシャフト６の他端６ｂはプレート状に広がっており、この他端６ｂはＡＥセンサ３に接触している。なお、ガイドシャフト６の一端６ａ、他端６ｂは、それぞれ触媒１、ＡＥセンサ３に直接接触していることが好ましいが、ＡＥ波の伝達が可能である限り、他の部材を介して間接的に接触していてもよい。ガイドシャフト６は、一端６ａから他端６ｂにＡＥ波を伝達可能なものであれば足り、その材料や構造は特に限定される訳ではない。
【００４３】
ＡＥセンサ３は、ガイドシャフト６の他端６ｂとプレート７とに狭持されている。ＡＥセンサ３とプレート７との間には緩衝材８が設けられている。これにより、ＡＥセンサ３がプレート７から弾性波を検出してしまうことが抑制され、ＡＥセンサ３が検出する信号にノイズが含まれにくいようになっている。プレート７とガイドシャフト６の他端６ｂとは、ボルト９によって固定されている。ＡＥセンサ３は、プレート７とガイドシャフト６の他端６ｂとに狭持されることにより、所定の位置に配置されている。
【００４４】
ガイドシャフト６の一端６ａは、触媒１を削ってしまわないように曲面状に形成されている。言い換えると、ガイドシャフト６の一端６ａには、丸みが設けられている。
【００４５】
触媒１はケース２内に配置されている。触媒１とケース２の内面との間には、断熱材１０が設けられている。ケース２には治具１１が取り付けられている。治具１１は、ガイドシャフト６をケース２に取り付けるためのものである。治具１１と触媒１との間には、断熱材１０が介在している。治具１１は、ガイドシャフト６と同軸状に延びる有底円筒状に形成され、その底部１１ａには、ガイドシャフト６が挿通される貫通孔１１ｂが形成されている。
【００４６】
ガイドシャフト６の一端６ａの近傍には、半径方向に広がった環状部６ｃが形成されている。環状部６ｃと治具１１の底部１１ａとの間には、圧縮されたコイルスプリング１２が配置されている。そのため、ガイドシャフト６はコイルスプリング１２の付勢力を受け、ガイドシャフト６の一端６ａは所定の力（例えば、２ｋｇｆ〜６ｋｇｆ）で触媒１に押し付けられている。これにより、ガイドシャフト６の一端６ａは、触媒１に対して密着している。
【００４７】
触媒１には高温の排気ガスが流れる。そのため、触媒１自体も高温となる。クラック発生検知装置１０１では、触媒１とＡＥセンサ３との間を仕切る仕切部材として、遮熱板１３が設けられている。なお、遮熱板１３は、排気ガスが流れる排気通路（例えば、排気管）の一部であってもよく、排気通路とは別に設けられた部材であってもよい。触媒１を収容するケース２の一部が仕切部材を兼ねていてもよい。
【００４８】
触媒１にクラックが発生すると、触媒１の内部でＡＥ波が生じる。このＡＥ波は、ガイドシャフト６を通じて、ＡＥセンサ８に伝達される。ＡＥセンサ８にＡＥ波が伝達されると、ＡＥセンサ８からデータ処理装置５に電気信号が出力される。データ処理装置５は、ＡＥセンサ８からの信号に基づいて、クラックの発生の有無を判定する。例えば、データ処理装置５は、ＡＥセンサ８からの信号が、クラックの発生を示すものとして予め定められた所定の信号（例えば、出力値が所定値以上の信号）か否かを判定する。データ処理装置５は、ＡＥセンサ８からの信号が所定の信号の場合には、表示装置１８にクラックの発生を通知する所定の表示（例えば、警告メッセージの表示等）を出力させる。これにより、ユーザは触媒１を取り外さなくても、触媒１におけるクラックの発生を認識することができる。
【００４９】
以上のように、クラック発生検知装置１０１によれば、ＡＥセンサ３を用いて触媒１のクラックの発生を検知することができる。したがって、触媒１を取り外さなくても、触媒１のクラックの発生を検知することができる。
【００５０】
触媒１に高温の排気ガスが流れることによって、触媒１は高温になる。しかし、クラック発生検知装置１０１によれば、触媒１とＡＥセンサ３との間にガイドシャフト６が介在し、また、触媒１とＡＥセンサ３との間が遮熱板１３によって仕切られているので、触媒１が高温になっても、ＡＥセンサ３が高温になることを抑制することができる。したがって、ＡＥセンサ３が高温になることによって発生するおそれのあるセンサの破損や測定誤差を抑えることができる。また、クラック発生検知装置１０１によれば、コイルスプリング１２により、ガイドシャフト６の一端６ａが触媒１に押し付けられる。そのため、ガイドシャフト６の一端６ａは、触媒１と密着する。よって、ガイドシャフト６と触媒１との接触状態を良好に保つことができ、接触部分でノイズが発生することを抑えることができる。したがって、クラック発生検知装置１０１によれば、ＡＥセンサ３が高温となることを抑えつつ、触媒１のクラックの発生を良好に検知することができる。
【００５１】
ガイドシャフト６は治具１１によってケース２に取り付けられているが、治具１１と触媒１との間には断熱材１０が設けられている。そのため、治具１１が触媒１の熱を受けて高温になることが抑制され、ひいては、ＡＥセンサ３が治具１１およびガイドシャフト６を介して触媒１の熱を受けることが抑えられる。したがって、ＡＥセンサ３が高温になることを抑制することができる。
【００５２】
ガイドシャフト６の一端６ａは、円錐状に尖っていてもよいが、本実施形態では曲面状に形成されている。そのため、ガイドシャフト６で触媒１を削ってしまうおそれが少ない。また、ガイドシャフト６と触媒１との接触面で発生するノイズを低減することができる。したがって、ガイドシャフト６と触媒１との接触状態を良好に保つことができ、触媒１のクラックの発生を良好に検知することができる。
【００５３】
＜実施形態２＞
図２は、実施形態２に係るクラック発生検知装置１０２の側面図である。なお、図２では、クラック発生検知装置１０２の一部を破断して示している。クラック発生検知装置１０２は、ＡＥセンサ３と、ガイドシャフト６と、ガイドシャフト６を支持するホルダ２０とを備えている。
【００５４】
図３に示すように、本実施形態では、環状部６ｃはガイドシャフト６の長手方向の略中央部分に設けられている。実施形態１と同様、ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１と接触し、ガイドシャフト６の他端６ｂはＡＥセンサ３と接触するように配置される。環状部６ｃとガイドシャフト６の他端６ｂとの間には、コイルスプリング１２と、プレッシャ部材１３とが設けられている。コイルスプリング１２は、ガイドシャフト６に挿通されている。プレッシャ部材１３は、コイルスプリング１２の他端側を受けるばね受け部材１３ａと、ホルダ２０に固定される固定部材１３ｂとから構成されている。図３に示すように、ばね受け部材１３ａおよび固定部材１３ｂには、ガイドシャフト６が挿通される貫通孔１３ｄが形成されている。ガイドシャフト６は、プレッシャ部材１３に対して、軸方向の移動が自在に挿入されている。ガイドシャフト６の一部は、プレッシャ部材１３によって径方向に支持されている。詳しくは、固定部材１３ｂの貫通孔１３ｄの周りに樹脂製のワッシャ１５が嵌め込まれており、ガイドシャフト６の長手方向の中央位置よりも他端側の一部は、上記ワッシャ１５によって径方向に支持されている。
【００５５】
図２に示すように、ホルダ２０の内部には、ガイドシャフト６の外径と略同一の内径を有する第１貫通孔２１と、ばね受け部材１３ａの外径と略同一の内径を有する第２貫通孔２２とが形成されている。第１貫通孔２１は触媒１側に形成され、第２貫通孔２２はＡＥセンサ３側に形成されている。
【００５６】
ケース２は、触媒１を収容すると共に、排気ガスが流通する排気通路を形成している。なお、排気ガスは、図２の紙面表裏方向に流通する。ホルダ２０は、排気ガスの流通方向と直交する方向に延びている。また、ケース２は、触媒１とＡＥセンサ３とを仕切る仕切部材としての役割を果たしている。ホルダ２０の一端はケース２に取り付けられている。ケース２に対するホルダ２０の取り付け方法は特に限定されず、例えば、ホルダ２０をケース２に溶接してもよく、ボルト等の固定具を用いてホルダ２０をケース２に固定してもよい。また、ホルダ２０およびケース２の一方にねじ溝を有する差口を形成し、他方にねじ溝を有する受口を形成し、それら差口と受口とを係合させてもよい。
【００５７】
ホルダ２０の一端側には、ワッシャ２３が設けられている。ワッシャ２３は、ガイドシャフト６の一端側の部分を径方向に支持する。本実施形態では、ワッシャ２３はセラミック製であるが、ワッシャ２３の材料は特に限定される訳ではない。また、ガイドシャフト６の一端側部分を支持する部材は、ワッシャ２３に限らず、ＡＥ波の伝達を阻害しない限り、滑り軸受等の他の部材を用いることも可能である。
【００５８】
図２に示すように、ばね受け部材１３ａは第２貫通孔２２に挿入されている。固定部材１３ｂはホルダ２０に固定されている。固定部材１３ｂの固定方法は何ら限定されないが、例えば、固定部材１３ｂをホルダ２０にボルト等を用いて固定してもよく、ホルダ２０に溶接等してもよい。ホルダ２０の右端面と固定部材１３ｂの左端面との間には、１または２以上のワッシャ１４が配置されている。ワッシャ１４は、ホルダ２０の右端面と固定部材１３ｂの左端面との間の距離Ｌを調整するためのものである。コイルスプリング１２は、ガイドシャフト６の環状部６ｃとばね受け部材１３ａとの間に、圧縮された状態で配置されている。上記距離Ｌが変わると、ガイドシャフト６の環状部６ｃとばね受け部材１３ａとの間の距離が変化し、コイルスプリング１２の収縮長さが変化する。したがって、上記Ｌを調整することにより、コイルスプリング１２の付勢力を調整することができ、ひいては触媒１に対するガイドシャフト６の押圧力を調整することができる。なお、コイルスプリング１２の付勢力を最大にする場合には、ワッシャ１４は省略され、Ｌ＝０となる。
【００５９】
本実施形態においても、触媒１とＡＥセンサ３との間にはガイドシャフト６が介在し、触媒１とＡＥセンサ３とはケース２によって仕切られている。そのため、触媒１が高温になったとしても、ＡＥセンサ３が高温になることを抑制することができる。また、コイルスプリング１２の付勢力によって、ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１に押し付けられる。したがって、ガイドシャフト６の一端６ａは触媒１と密着する。本実施形態に係るクラック発生検知装置１０２においても、ＡＥセンサ３が高温になることを抑えつつ、触媒１のクラックの発生を良好に検知することができ、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
さらに、本実施形態に係るクラック発生検知装置１０２では、以下に説明する効果も得ることができる。すなわち、本実施形態では、ガイドシャフト６はホルダ２０によって二点支持されている。詳しくは、ガイドシャフト６の長手方向の中間位置よりも一端側の部分は、ワッシャ２３（図２参照）を介してホルダ２０に支持され、ガイドシャフト６の他端側の部分は、ワッシャ１５（図３参照）およびプレッシャ部材１３を介してホルダ２０に支持されている。そのため、ガイドシャフト６を安定して支持することができ、ＡＥセンサ３が検出する信号にノイズが含まれることを抑制することができる。したがって、触媒１のクラックの発生をより良好に検知することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、ワッシャ１４の設置個数を調整することにより、触媒１の種類等に応じて、触媒１に対するガイドシャフト６の押し付け力を調整することができる。したがって、触媒１の種類等に応じて、ガイドシャフト６と触媒１との接触状態を調整することができ、触媒１のクラックの発生をさらに良好に検知することができる。
【００６２】
なお、本実施形態においても、ガイドシャフト６の一端６ａは、曲面状に形成されている。このことにより、ガイドシャフト６によって触媒１を削ってしまうことを抑制することができる。ただし、ガイドシャフト６の一端６ａは、必ずしも曲面状でなくてもよく、例えば平面状等であってもよい。
【００６３】
＜実施形態３＞
実施形態３に係るクラック発生検知装置１０３は、実施形態２に係るクラック発生検知装置１０２において、ガイドシャフト６の他端側を支持する部材として、ワッシャ１５に代えて、ガイドシャフト６の径方向内向きに延びる３本のボールプランジャ３０（図７参照）を備えたものである。
【００６４】
図５および図６に示すように、本実施形態では、ガイドシャフト６の他端６ｂの近傍に、ホルダ３１が設けられている。ホルダ３１には、固定部材１３ｂおよびガイドシャフト６が挿通されている。ホルダ３１には、ボールプランジャ３０を挿入するための貫通孔１３ｃが形成されている。図示は省略するが、貫通孔１３ｃはホルダ３１の中心から放射状に延びている。各貫通孔１３ｃにはボールプランジャ３０が挿入され、各ボールプランジャ３０はホルダ３１に固定されている。ガイドシャフト６の外周面はボールプランジャ３０の先端のボール３０ａに接触しており、ガイドシャフト６はボールプランジャ３０によって軸方向の移動が自在に支持されている。図示は省略するが、ボールプランジャ３０の内部には、ボール３０ａをガイドシャフト６の外周面に押し付けるスプリングが収容されている。ボール３０ａは上記スプリングにより、ガイドシャフト６の径方向に移動可能となっている。ボールプランジャ３０は、ガイドシャフト６の径方向に弾性変形可能な弾性体を構成している。
【００６５】
図５に示すように、固定部材１３ｂは、ボルト３２によってホルダ３１に固定されている。プレッシャ部材１３はホルダ２０に固定されているので、ホルダ３１はホルダ２０に間接的に固定されている。その他の構成は実施形態２と同様であるので、その説明は省略する。
【００６６】
本実施形態によれば、実施形態２の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。ガイドシャフト６は長手方向に長いため、撓み変形を生じることがある。そのため、ガイドシャフト６の他端側をワッシャ１５（図３参照）で支持すると、ガイドシャフト６が若干撓んでいる場合、ガイドシャフト６の外周面とワッシャ１５の内周面との間の隙間が、円周方向に関して均一にならないおそれがある。その結果、ガイドシャフト６とワッシャ１５との間でがたつきが生じ、ノイズが発生するおそれがある。しかし、本実施形態によれば、ガイドシャフト６の他端側は、ボールプランジャ３０によって３箇所で径方向に支持されている（図７参照）。ボールプランジャ３０のボール３０ａは、ガイドシャフト６の径方向に弾性変形可能である。そのため、ガイドシャフト６が若干撓んでいても、ガイドシャフト６とボールプランジャ３０のボール３０ａとの間に隙間が生じるおそれが少なく、がたつきが発生するおそれは少ない。したがって、ノイズの発生を抑制することができ、触媒１のクラックの発生をより正確に検知することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、ボールプランジャ３０はガイドシャフト６の円周方向に関して、互いに均等間隔に配置されている。ただし、ボールプランジャ３０の配置間隔は不均等であってもよい。
【００６８】
ボールプランジャ３０は、ガイドシャフト６の径方向に弾性変形可能な弾性体の一例に過ぎず、そのような弾性体として他のものを使用することも勿論可能である。例えば、上記弾性体の他の例として、樹脂等からなるＯリングや、ワッシャ１５（図３参照）の内側に弾性変形可能なリング状部材を嵌め込んだもの等を使用することができる。
【００６９】
なお、上記がたつきを防止する手段は、上記弾性体を用いたものに限定されない。例えば、上記弾性体を用いずに、ホルダ２０の支持部とガイドシャフト６との間のクリアランスに他の部材を詰めることも可能である。例えば、実施形態１において、ガイドシャフト６の撓み等が原因となってワッシャ１５とガイドシャフト６との間にクリアランスが生じている場合に、他の部材でそのクリアランスを埋めるようにしてもよい。
【００７０】
＜実施形態４＞
実施形態４に係るクラック発生検知装置１０４は、実施形態２に係るクラック発生検知装置１０２（図３参照）におけるワッシャ１５に代えて、支持部としてガイドシャフトを挿通させる筒状部材５６によって構成される専用の軸受け５０（図８、９参照）を配置したものである。
【００７１】
本実施形態に係るクラック発生検知装置１０４で用いられる軸受け５０は、図９に示すように、挿通孔５２が形成された筒状部材５６によって構成されている。かかる軸受け５０の筒状部材５６は、例えば、ステンレス、アルミニウムなどで構成されていると好ましい。また、この軸受け５０の筒状部材５６の内周面上（すなわち、挿通されたガイドシャフト６に接する面）には、コーティング層５４が形成されている。このコーティング層５４は、上記筒状部材５６よりも摩擦抵抗が低い材料で構成されている。コーティング層５４を構成する材料は、ガイドシャフト６や筒状部材５６との関係を考慮して、好適な素材を適宜選択することができる。具体的な例を挙げると、コーティング層５４を構成する材料には、摩擦抵抗（摩擦係数）が０．１以下のものを好ましく用いることができる。例えば、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、グラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素等のコンポジットめっき、ＤＬＣコーティングなどが好ましい。
【００７２】
上記軸受け５０は、ホルダ２０のＡＥセンサ３側の端部２０ｂに配置されている。この軸受け５０の筒状部材５６の挿通孔５２にはガイドシャフト６が挿通されており、コーティング層５４はガイドシャフト６の表面に接している（図８参照）。
【００７３】
本実施形態によれば、実施形態２の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。ガイドシャフト６は、エンジン全体の振動などによって振動する。その際、ガイドシャフト６と該ガイドシャフト６を支持する部材とのクリアランス（間隔）が大きいと、ガイドシャフト６が径方向に振動して当該支持する部材と衝突することにより、２次的なＡＥ信号が生じるおそれがある。一方、２次的なＡＥ信号の発生を抑制するために、上記クリアランスを極小に設定すると、金属同士（ガイドシャフト６と該ガイドシャフト６を支持する部材）が接触した状態になるため、触媒１の基材の膨張／収縮に応じたガイドシャフト６の軸方向の動きが制限され、触媒１に対するガイドシャフト６の押圧力を一定に保つことが難しくなる。これに対して、本実施形態では、筒状部材５６から構成されている支持部５０において、筒状部材５６の内周面上に、上記筒状部材５６よりも摩擦抵抗が低い材料からなるコーティング層５４が形成されている。これによって、上記２次的なＡＥ信号の発生を抑制するためにクリアランスを極小に設定した場合であっても、触媒１の基材の膨張／収縮に応じたガイドシャフト６の軸方向の動きを確保でき、触媒１に対するガイドシャフト６の押圧力を一定に保つことが容易になる。したがって、触媒１のクラックの発生をより正確に検知することができる。
【００７４】
なお、図８に示される構成では、ホルダ２０のＡＥセンサ３側の端部２０ｂに支持部（軸受け）５０が配置されているが、ガイドシャフト６を支持できるのであれば、支持部（軸受け）５０が他の部位に配置されていてもよい。例えば、ホルダ２０の触媒１側の端部に支持部５０が配置されていてもよいし、ホルダ２０の長手方向における中間部分に支持部５０が配置されていてもよい（この場合、支持部５０とコイルスプリング１２とが接触しないように配置すると好ましい）。
【００７５】
＜実施形態５＞
本発明に係るクラック発生検知装置は、各種用途に用いられる触媒のクラックの検知に利用することができる。図１０に示すように、以下に説明する実施形態は、内燃機関４１の排気通路４３に設けられた触媒１に、本発明に係るクラック発生検知装置１００を適用したものである。なお、クラック発生検知装置１００には、前記実施形態に係るクラック発生検知装置１０１〜１０４のいずれをも利用することができる。クラック発生検知装置１００は、前記実施形態のクラック発生検知装置１０１〜１０４と同様であるので、その説明は省略する。
【００７６】
本実施形態では、内燃機関４１はディーゼルエンジンである。排気通路４３には、小型酸化触媒としての触媒１と、排気浄化触媒としての触媒４５とが設けられている。触媒１は触媒４５の活性化を促すものであり、触媒４５の上流側に配置されている。触媒１および触媒４５は、白金等の貴金属が担持されたモノリス触媒である。触媒１の上流側には、燃料噴射弁４２が配置されている。
【００７７】
燃料噴射弁４２から触媒１に燃料Ｆが噴射されると、燃料Ｆは触媒１内で酸化する。この際、触媒１内で酸化反応熱が生じ、触媒１の温度が上昇する。その結果、排気ガスＧが触媒１によって加熱され、触媒４５に対して、より高温の排気ガスＧが供給されることになる。したがって、触媒４５の温度も上昇し、触媒４５の活性化が促進される。また、触媒４５が活性化しているときに、より多くの燃料Ｆを触媒１に供給すると、供給された燃料Ｆの一部は触媒１によって改質される。改質された燃料は触媒４５に供給され、酸化する。その結果、触媒４５の温度はさらに上昇することになり、触媒４５の活性化がさらに促進される。
【００７８】
触媒１に対する燃料Ｆの供給を停止すると、触媒１の温度が急激に低下する。この際に、触媒１にクラックが発生しやすい。そこで、本実施形態では、燃料噴射弁４２の燃料の噴射を停止した時、すなわち燃料カット時に、触媒１のクラックの検知を開始することとしている。
【００７９】
データ処理装置５は、ＥＣＵ４４と通信可能に接続されている。データ処理装置５は、ＥＣＵ４４から信号を受信し、エンジン回転数、エンジンの負荷率、および燃料噴射量の情報を取得する。
【００８０】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、本実施形態における触媒１のクラックの検知方法を説明する。まず、ステップＳ１において、データ処理装置５は、エンジン回転数および負荷率がそれぞれ所定値以上か否かを判定する。判定結果がＹＥＳであればステップＳ２に進み、ＮＯであればステップＳ１に戻る。ステップＳ２では、データ処理装置５は、燃料噴射弁４２の燃料噴射が停止しているか（ＥＣＵから燃料噴射停止信号が受信されているか）否かを判定する。すなわち、データ処理装置５は、燃料噴射がないかどうかを判定する。判定結果がＹＥＳであればステップＳ３に進み、ＮＯであればステップＳ１に戻る。
【００８１】
ステップＳ３において、データ処理装置５はＡＥ波の検出を開始する。続いてデータ処理装置５は、ステップＳ４において、ＡＥセンサ３からの信号が、クラックが発生したときの信号として予め定められた信号（例えば、出力値が所定値以上の信号）と一致するか否かを判定する。言い換えると、データ処理装置５は、ＡＥ波に関する予め定められた信号（ＡＥ信号）が検出されたか否かを判定する。判定結果がＮＯであれば、ステップＳ２に戻り、再びステップＳ２以降の処理を繰り返す。判定結果がＹＥＳであればステップＳ５に進み、データ処理装置５はクラックが発生したとして、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【００８２】
なお、クラックの発生検知は、燃料カットを開始してから所定時間行ってもよく、燃料カットの間中（すなわち、燃料の噴射を停止してから再開するまでの間中）行ってもよい。
【００８３】
以上のように、本実施形態では、触媒１のクラックが発生しやすい燃料カット後に、クラックの検知を行うこととした。したがって、通常はクラックが発生しないような運転状態における無駄な検知動作を省略することができる。よって、クラックの発生の検知を効率的に行うことができる。
【００８４】
ただし、クラックの発生の検知を常時行うことは勿論可能である。本発明には、クラックの発生の検知を常時行うものも含まれる。
【００８５】
上記実施形態は、内燃機関の一例としてディーゼルエンジンを用いたものであった。しかし、本発明に係るクラック発生検知装置が適用される内燃機関の種類は何ら限定されず、ディーゼルエンジン以外の内燃機関であってもよい。例えば、内燃機関はガソリンエンジンであってもよい。
【００８６】
ガソリンエンジンでは通常、高負荷領域では触媒温度を下げるために空燃比をリッチにしている。すなわち、空燃比を理論空燃比よりも小さくしている。しかし、そのことが高負荷領域における燃費悪化の原因となっている。燃費向上のためには、ストイキ燃焼をさせる領域を高負荷側の領域にまで拡げることが好ましい。ところが、その場合、触媒温度が上昇してしまう。このような状態でアクセルオフ等によって燃料カットが行われると、触媒温度が急激に低下し、クラックが発生しやすくなる。そこで、内燃機関がガソリンエンジンの場合にも、上記実施形態と同様に、燃料カット後にクラックの検知を行うこととしてもよい。これにより、クラックの発生検知を効率的に行うことができる。
【００８７】
＜実施形態６＞
以下、実施形態６に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態に係るクラック発生検知装置１０１〜１０４のいずれをも利用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構造に関する説明は省略する。
【００８８】
実施形態６に係るクラック発生検知装置は、コンピュータを備えている。当該コンピュータは、ＣＰＵなどからなる演算部と、不揮発性メモリーなどからなる記憶部とを備えており、予め設定されたプログラムに沿って種々の電子的な演算処理を行なうことで、触媒１のクラック検知における種々の判定を行う。本実施形態では、図１２（若しくは図１４）に示すように、上記コンピュータとしてデータ処理装置５を備えている。
【００８９】
上記データ処理装置（コンピュータ）５は、少なくとも後述する判定部５ａおよび検知開始部５ｂとして機能する。判定部５ａは、後述する「所定の状態」に基づいて各種の判定を行う。「所定の状態」は予め定められた状態であり、例えば、記憶部に記憶されたデータまたはコンピュータプログラム中に格納されている。また、検知開始部５ｂは、判定部５ａが上記「所定の状態」であると判定した場合にクラックの発生の検知を開始する。
【００９０】
ここで、上記「所定の状態」として、触媒１が急冷されるような状態を設定すると好ましい。例えば、「内燃機関の燃料の噴射が停止された状態」、「アクセル開度が急激に小さくなった状態」、「触媒の温度が急激に低下した状態」などが挙げられる。以下で詳述するが、上述の何れの状態が生じた場合でも触媒１にクラックが生じやすくなるので、これらの状態において、クラックの検知を試みることによって、無駄な検知を省略することができ、効率の良い検知を行うことが可能となる。なお、判定部５ａは、上記各々の状態のうち一つのみを判定してもよいし、複数の状態を複合して判定を行ってもよい。
以下、上述した「所定の状態」の具体例について説明する。
【００９１】
図１２に示すように、内燃機関４１の排気通路４３に設けられた触媒１に、本発明に係るクラック発生検知装置が適用されている場合、上記「所定の状態」として「内燃機関の燃料の噴射が停止した状態」を採用することができる。燃料Ｆの噴射が停止すると、触媒１の温度が急激に低下しやすくなり、クラックが生じやすくなる。したがって、このような状態が生じたときに、クラックの検知を開始することで、効率の良い検知を行うことが可能となる。
上記「内燃機関の燃料の噴射が停止した状態」と判定したときに、クラック検知を開始させるには、例えば、「燃料噴射停止信号」をＥＣＵ４４から判定部５ａに送信できるような構成を採用するとよい。そして、判定部５ａに「ＥＣＵ４４で作成される燃料噴射停止信号を受信したときにクラックの検知を開始する」と予め設定するとよい。これによって、判定部５ａは、「燃料の噴射が停止した状態」にあるか否かを判定することができる。「燃料の噴射が停止した状態」にあると判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。
【００９２】
また、図１２に示す構成の場合、上記「所定の状態」として「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」を設定することもできる。アクセル開度が急激に小さくなると、内燃機関４１からの排気ガスＧの温度が低下し、触媒１の温度が急激に低下しやすくなり、クラックが生じやすくなる。したがって、このような状態が生じたときに、クラックの検知を開始することで、効率の良い検知を行うことが可能となる。
上記「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」と判定されたときにクラック検知を開始させるには、判定部５ａにアクセル開度の減少量に対する基準値を予め定めるとともに、所定時間内におけるアクセル開度に関する情報をＥＣＵ４４から判定部５ａに送信できるような構成を採用するとよい。そして、判定部５ａに「所定時間内におけるアクセル開度の減少量が、上記基準値を上回ったときにクラックの検知を開始する」と設定する。これによって、判定部５ａは、「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」にあるか否かを判定することができ、「アクセルの開度が急激に小さくなった状態」にあると判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。
【００９３】
また、図１４に示す構成のように、触媒１に１つ以上の温度センサ９を取り付けている場合、触媒１の推定温度を測定することができるようになるため、上記「所定の状態」として「触媒の温度が急激に低下した状態」を設定できる。この場合、温度センサ９で測定した触媒の温度が急激に低下したときに、クラックの検知を開始することによって、効率の良い検知を行うことが可能となる。なお、図１４に示す構成では、１つの温度センサ９が触媒１に取り付けられているが、これに限定されるものではなく、複数の温度センサを触媒１に取り付けてもよい。
上記「触媒の温度が急激に低下した状態」と判定したときにクラック検知を開始させるには、判定部５ａに、所定時間における触媒１の推定温度の減少量に対する基準値（例えば１５℃／ｓｅｃ〜８０℃／ｓｅｃ（好ましくは４０℃／ｓｅｃ〜８０℃／ｓｅｃ）を予め定めるとともに、所定時間内における触媒の推定温度が温度センサ９から判定部５ａに送信できるような構成を採用するとよい。そして、「所定時間内における触媒の推定温度の減少量が予め定めた基準値を上回ったときにクラックの検知を開始する」と予め設定する。これによって、判定部５ａは、「触媒の温度が急激に低下した状態」にあるか否かを判定することができ、「触媒の温度が急激に低下した状態」にあると判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。
【００９４】
また、本実施形態に係るクラック発生検知装置は、判定装置５ｃを備えている。本実施形態では、判定装置５ｃは、上記判定部５ａと検知開始部５ｂとともに、データ処理装置（コンピュータ）５内に設けられている。この判定装置５ｃは、ＡＥセンサ３にて検出されたＡＥ波に含まれる特性値に基づいて、触媒１にクラックが発生しているか否かを判定する。本実施形態に係るクラック発生検知装置では、上記ＡＥ波に含まれる特性値として、「強度Ｓ」、「ヒット数Ｎ」、「エネルギーＥ」を測定することができる。
【００９５】
「強度Ｓ」とは、図１５に示すように、基準値Ｂから見たＡＥ波の振れ幅を示す値である。基準値Ｂは任意に設定することができる。例えば、ＡＥ信号が検出されていない状態の値を基準値Ｂとして設定できる。また、本実施形態の判定装置５ｃには、その他の特性値（「ヒット数Ｎ」、「エネルギーＥ」）を測定するために、上記強度Ｓに対して所定の閾値Ｔｈが予め定められている。なお、強度Ｓに対する閾値Ｔｈは、測定状況（ノイズ等）を考慮して適宜変更することができる。この閾値Ｔｈは、例えば、２０ｄｂ〜５０ｄｂ（好ましくは３０ｄｂ〜４０ｄｂ）の範囲内にある値に設定するとよい。
【００９６】
「ヒット数Ｎ」とは、図１５に示すように、波形信号であるＡＥ信号のうち、上記閾値Ｔｈを超えた強度Ｓを有する信号（ヒット）が記録された数を示す特性値である。一般的に、ヒット数Ｎは、触媒１にクラックが発生することにより増加する傾向がある。したがって、上記「所定の状態」を判定した時間内に（所定の単位時間内に）測定されたヒット数Ｎと、予め定めた基準値とを比較することによって、触媒１におけるクラックの有無を判定することができる。上記ヒット数Ｎを測定する際の単位時間は、５秒〜１２０秒（好ましくは１０秒〜６０秒）の範囲内の値に設定するとよい。また、上記強度Ｓに対する閾値Ｔｈを４０ｄｂに設定した場合、「ヒット数Ｎ」に対する基準値は、０回／秒（上記単位時間内に少なくとも１回）〜３０回／秒（より好ましくは４回／秒〜１０回／秒）の範囲内の値に設定するとよい。
【００９７】
「エネルギーＥ」とは、波形信号であるＡＥ信号の強度Ｓが上記閾値Ｔｈを超えてから、再び閾値Ｔｈ未満になるまでの部分（図１５中の斜線部分）の面積の和を示す特性値である。かかるエネルギーＥは、例えば、所定の単位時間内において、上記閾値Ｔｈを超えた信号の絶対値を持続時間にわたって積分することによって算出することができる。エネルギーＥは、触媒に生じるクラックの面積との間に相関関係を有している。したがって、測定されたエネルギーＥと、予め定めた基準値とを比較することによって、触媒１におけるクラックの有無を判定することができる。例えば、φ１００×Ｌ１００の触媒基材を触媒１として用いた場合、「エネルギーＥ」に対する基準値は、４×１０４〜４×１０５（より好ましくは１×１０５〜４×１０５）の範囲内の値に設定すると好ましい。
【００９８】
また、本実施形態に係る判定装置５ｃは、上記エネルギーＥに平滑化処理を行うことができる。「平滑化処理」とは、誤測定や触媒以外の機器から生じた振動などによる「異常値（過大ノイズ）」を、測定されたエネルギーＥから除外するための処理である。上記平滑化処理としては、種々の方法を採用することができる。
【００９９】
上記平滑化処理の一例として以下の処理が挙げられる。この処理では、先ず、検出された信号のうち、最も強度Ｓが高かった値（最大値）から所定の値をカットする。そして、当該最大値から所定の値がカットされた信号に基づいてエネルギーＥを算出する。この処理における上記所定の値は、信号全体に対して１％〜２０％（好ましくは１０％）に設定するとよい。
【０１００】
次に、図１３のフローチャートを参照しながら、本実施形態におけるクラック検知を説明する。
【０１０１】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが上記「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳであった場合、触媒１がクラック検出範囲内にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するべく、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１０２】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓ、ヒット数Ｎ、エネルギーＥを測定する（Ｓ３０）。そして、測定したヒット数Ｎが、予め定められた基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ４０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはヒット数Ｎがクラック発生領域内にあると判定し、次のステップＳ５０に進む。
【０１０３】
ステップＳ５０において、判定装置５ｃは、上記ステップＳ３０で測定されたエネルギーＥに平滑化処理を行い、測定されたエネルギーＥから異常値（過大ノイズ）を除外する。次に、判定装置５ｃは、異常値を除いたエネルギーＥが予め定めた基準値を上回っているか否かについて判定する（Ｓ６０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはエネルギーＥがクラック発生領域内にあると判定し、ステップＳ７０へ進み、触媒１にクラックが発生したと判定し、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１０４】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、予め定めた「所定の状態」（例えば、「内燃機関の燃料の噴射が停止された状態」、「アクセル開度が急激に小さくなった状態」、「触媒の温度が急激に低下した状態」など）にあると判定部５ａが判定した場合に検知開始部５ｂがクラックの検知を開始する。この「所定の状態」と判定したときのみに、クラックの検知を開始することによって、無駄な検知を省略し、効率の良い検知を行うことが可能となる。
【０１０５】
また、本実施形態に係るクラック検知装置では、ＡＥ波に含まれる特性値（ヒット数Ｎ、エネルギーＥ）に基づいて、判定装置５ｃが触媒にクラックが生じているか否かを判定している。上記ヒット数Ｎは、触媒にクラックが生じた場合に増加する傾向がある。また、エネルギーＥは、触媒に生じたクラックの面積との間に相関関係を有している。すなわち、これらの特性値に基づいて判定を行うため、触媒に生じたクラックを非破壊的に、且つ、正確に検知することができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、上記エネルギーＥに対して平滑化処理を行い、該平滑化処理されたエネルギーＥが予め定めた基準値を超えた場合に触媒においてクラックが発生していると判定する。これによって、異常値（過大ノイズ）を除外したエネルギーＥに基づいてクラックが生じているか否かの判定を行うことができるため、より正確にクラックの検知をすることができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、ヒット数ＮとエネルギーＥの両方に基づいてクラックが発生しているか否かを判定している（図１３のＳ４０、Ｓ６０）。このため、「ヒット数Ｎ」と「エネルギーＥ」の何れか一方のみに基づいて判定を行うよりも正確にクラックの発生を検知できる。
【０１０８】
＜実施形態７＞
実施形態７に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態６に係るクラック発生検知装置と同様の構成を採用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構成に関する説明は省略する。以下、図１６に示すフローチャートを参照しながら、実施形態７のクラック発生検知装置におけるクラック検知について説明する。
【０１０９】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳである場合、触媒１がクラック検出範囲内にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するために、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１１０】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓ、エネルギーＥを測定する（Ｓ３２）。そして、ステップＳ５０において、測定されたエネルギーＥに平滑化処理を行い、「異常値（過大ノイズ）」を除外する。次に、判定装置５ｃは、異常値を除いたエネルギーＥが予め定めた基準値を上回っているか否かについて判定する（Ｓ６０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはエネルギーＥがクラック発生領域内にあると判定し、ステップＳ７０へ進み、触媒１にクラックが発生したとみなし、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１１１】
本実施形態では、上記実施形態６と異なり、ＡＥ信号からヒット数Ｎを測定する工程（図１３のＳ３０参照）と、測定されたヒット数Ｎを判定する工程（図１３のＳ４０参照）を含んでいない。しかし、本発明のクラック発生検知装置は、ＡＥ信号のエネルギーＥのみに基づいた場合であっても、触媒１に生じるクラックを検知することができる。
【０１１２】
＜実施形態８＞
実施形態８に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態６に係るクラック発生検知装置と同様の構成を採用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構成に関する説明は省略する。以下、図１７に示すフローチャートを参照しながら、実施形態８のクラック発生検知装置におけるクラック検知について説明する。
【０１１３】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、触媒１がクラック検出範囲内にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するために、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１１４】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓ、ヒット数Ｎ、エネルギーＥを測定する（Ｓ３０）。そして、測定したヒット数Ｎが、予め定められた基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ４０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはヒット数Ｎがクラック発生領域内にあると判定し、次の工程（Ｓ６２）に進む。
【０１１５】
ステップＳ６２において、判定装置５ｃは、上記ステップＳ３０で測定されたエネルギーＥが予め定めた基準値を上回っているか否かについて判定する。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはエネルギーＥがクラック発生領域内にあると判定し、ステップＳ７０へ進み、触媒１にクラックが発生したとみなし、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１１６】
本実施形態では、上記実施形態６とは異なり、測定されたエネルギーＥに平滑化処理を行う（異常値を除外する）ステップ（図１２のＳ５０参照）を含んでおらず、測定されたエネルギーＥに基づいてクラックの有無を判定している。しかし、この場合であっても、触媒１に生じるクラックを検知することができる。
【０１１７】
＜実施形態９＞
実施形態９に係るクラック発生検知装置について説明する。なお、この実施形態において説明するクラック発生検知装置には、上述した実施形態６に係るクラック発生検知装置と同様の構成を採用することができる。したがって、ここではクラック発生検知装置の構成に関する説明は省略する。以下、図１８に示すフローチャートを参照しながら、実施形態９のクラック発生検知装置におけるクラック検知について説明する。
【０１１８】
本実施形態に係るクラック発生検知装置では、先ず、データ処理装置５の判定部５ａが「所定の状態」にあるか否かについて判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、触媒１が「クラック検出範囲内」にあると判定し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、クラックの検知を開始するために、検知開始部５ｂがＡＥ信号の検出を開始する。
【０１１９】
検知開始部５ｂによって検出されたＡＥ信号は判定装置５ｃに送られる。判定装置５ｃは、送られてきたＡＥ信号に基づいて強度Ｓおよびヒット数Ｎを測定する（Ｓ３４）。そして、測定したヒット数Ｎが、予め定められた基準値を上回っているか否かを判定する（Ｓ４０）。このときの判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻り、「所定の状態」になるかを監視し続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、判定装置５ｃはヒット数Ｎがクラック発生領域内にあると判定し、次の工程（Ｓ７０）に進み、触媒１にクラックが発生したとみなし、表示装置１８に異常が発生した旨を表示させる。
【０１２０】
本実施形態では、上記実施形態６とは異なり、ＡＥ信号からエネルギーＥを測定するステップ（図１２のＳ３０参照）を含んでおらず、エネルギーＥに基づいてクラック発生領域を判定するステップ（図１２のＳ６０参照）も行っていない。しかし、本発明のクラック発生検知装置は、ヒット数のみに基づいた場合であっても、触媒１に生じるクラックを検知することができる。
【０１２１】
以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１ 触媒
２ ケース
３ ＡＥセンサ
５ データ処理装置
６ ガイドシャフト
１０ 断熱材
１２ コイルスプリング（付勢部材）
１３ 遮熱板（仕切部材）
１５ ワッシャ（支持部）
２０ ホルダ
２３ ワッシャ（支持部）
３０ ボールプランジャ
４１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
４２ 燃料噴射弁
４３ 排気通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを浄化する触媒のクラックの発生を検知するクラック発生検知装置であって、
ＡＥ波を検出するＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサと前記触媒との間を仕切る仕切部材と、
前記仕切部材を貫通して一端が前記触媒に接触し且つ他端が前記ＡＥセンサに接触するように配置され、前記一端から前記他端にＡＥ波の伝達が可能なガイドシャフトと、
前記ガイドシャフトの一端を前記触媒に押し付けるように前記ガイドシャフトを付勢する付勢部材と、
を備えた触媒のクラック発生検知装置。
【請求項２】
前記ガイドシャフトを挿通させる貫通孔が形成されたホルダを備え、
前記ホルダの長手方向の中間位置よりも一端側および他端側には、前記ガイドシャフトを径方向に支持する支持部がそれぞれ設けられ、
前記付勢部材は、一端が前記ガイドシャフトに係合し且つ他端が前記ホルダに係合したスプリングによって構成されている、請求項１に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項３】
前記ホルダの前記他端側の支持部は、少なくとも前記ガイドシャフトの径方向に弾性変形可能な弾性体を有している、請求項２に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項４】
前記支持部は、前記ガイドシャフトを挿通させる挿通孔が形成された筒状部材によって構成され、
前記筒状部材の内周面上には、当該筒状部材よりも摩擦抵抗の低い材料からなるコーティング層が形成されている、請求項２に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項５】
前記ガイドシャフトの前記一端側の端面は、曲面状に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項６】
前記ホルダの前記一端側の部分は、前記触媒を収容するケースに取り付けられ、
前記ホルダと前記触媒との間に介在する断熱材をさらに備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の触媒にクラック発生検知装置。
【請求項７】
予め定めた所定の状態にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記所定の状態にあると判定すると前記触媒のクラックの発生の検知を開始する検知開始部とを有するコンピュータを備えている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項８】
前記触媒は、内燃機関の排気通路に配置され、
前記所定の状態とは、前記内燃機関の燃料の噴射が停止された状態である、請求項７に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項９】
前記触媒は、内燃機関の排気通路に配置され、
前記所定の状態とは、前記内燃機関の回転数を調整するアクセルの開度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である、請求項７又は８に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１０】
前記触媒に１つ以上の温度センサが取り付けられており、
前記所定の状態とは、前記温度センサから得られた前記触媒の推定温度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である、請求項７〜９のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１１】
前記ＡＥ波に含まれる特性値に基づいて、前記触媒にクラックが発生しているか否かを判定する判定装置を備えている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１２】
前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のヒット数を測定し、前記ヒット数が予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する、請求項１１に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１３】
前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のエネルギーを算出し、前記エネルギーが予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する、請求項１１又は１２に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１４】
前記判定装置は、算出された前記エネルギーに平滑化処理を行い、該平滑化処理されたエネルギーが予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する、請求項１３に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１】
排気ガスを浄化する触媒のクラックの発生を検知するクラック発生検知装置であって、
ＡＥ波を検出するＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサと前記触媒との間を仕切る仕切部材と、
前記仕切部材を貫通して一端が前記触媒に接触し且つ他端が前記ＡＥセンサに接触するように配置され、前記一端から前記他端にＡＥ波の伝達が可能なガイドシャフトと、
前記ガイドシャフトの一端を前記触媒に押し付けるように前記ガイドシャフトを付勢する付勢部材と、
を備えた触媒のクラック発生検知装置。
【請求項２】
前記ガイドシャフトを挿通させる貫通孔が形成されたホルダを備え、
前記ホルダの長手方向の中間位置よりも一端側および他端側には、前記ガイドシャフトを径方向に支持する支持部がそれぞれ設けられ、
前記付勢部材は、一端が前記ガイドシャフトに係合し且つ他端が前記ホルダに係合したスプリングによって構成されている、請求項１に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項３】
前記ホルダの前記他端側の支持部は、少なくとも前記ガイドシャフトの径方向に弾性変形可能な弾性体を有している、請求項２に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項４】
前記支持部は、前記ガイドシャフトを挿通させる挿通孔が形成された筒状部材によって構成され、
前記筒状部材の内周面上には、当該筒状部材よりも摩擦抵抗の低い材料からなるコーティング層が形成されている、請求項２に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項５】
前記ガイドシャフトの前記一端側の端面は、曲面状に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項６】
前記ホルダの前記一端側の部分は、前記触媒を収容するケースに取り付けられ、
前記ホルダと前記触媒との間に介在する断熱材をさらに備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の触媒にクラック発生検知装置。
【請求項７】
予め定めた所定の状態にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記所定の状態にあると判定すると前記触媒のクラックの発生の検知を開始する検知開始部とを有するコンピュータを備えている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項８】
前記触媒は、内燃機関の排気通路に配置され、
前記所定の状態とは、前記内燃機関の燃料の噴射が停止された状態である、請求項７に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項９】
前記触媒は、内燃機関の排気通路に配置され、
前記所定の状態とは、前記内燃機関の回転数を調整するアクセルの開度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である、請求項７又は８に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１０】
前記触媒に１つ以上の温度センサが取り付けられており、
前記所定の状態とは、前記温度センサから得られた前記触媒の推定温度の所定時間内における減少量が予め定めた基準値を上回った状態である、請求項７〜９のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１１】
前記ＡＥ波に含まれる特性値に基づいて、前記触媒にクラックが発生しているか否かを判定する判定装置を備えている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１２】
前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のヒット数を測定し、前記ヒット数が予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する、請求項１１に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１３】
前記判定装置は、前記ＡＥ波に含まれる特性値として、前記ＡＥ波のエネルギーを算出し、前記エネルギーが予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する、請求項１１又は１２に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【請求項１４】
前記判定装置は、算出された前記エネルギーに平滑化処理を行い、該平滑化処理されたエネルギーが予め定めた基準値を超えた場合に前記触媒においてクラックが発生していると判定する、請求項１３に記載の触媒のクラック発生検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−６８２３０（Ｐ２０１２−６８２３０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０１２９（Ｐ２０１１−１６０１２９）
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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