(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒以外の部材で生じたＡＥ波の信号を除外し、正確な触媒由来のＡＥ信号に基づきクラック検知を行うことができ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は、触媒１に接触する接触部材と、該接触部材を介して触媒１からのＡＥ信号を検出するＡＥセンサ１２とを備えるメインＡＥ信号検出部１０と、触媒１には非接触であって該触媒１の周辺部材に接触する接触部材と、該接触部材を介して周辺部材からのＡＥ信号を検出するＡＥセンサ２２とを備えるサブＡＥ信号検出部２０と、検知部３０とを備えている。検知部３０は、メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号と、サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号とを比較することにより、触媒１において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた特性値が所定の基準値を上回っている場合に触媒１にクラックが発生したと判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガスを浄化する触媒にクラックが発生したことを検知するクラック発生検知装置であって、
前記触媒に接触する接触部材と、該接触部材を介して前記触媒からのＡＥ信号を検出するＡＥセンサとを備えるメインＡＥ信号検出部と、
前記触媒には非接触であって該触媒の周囲に配置されている周辺部材に接触する接触部材と、該接触部材を介して前記周辺部材からのＡＥ信号を検出するＡＥセンサとを備えるサブＡＥ信号検出部と、
前記メインＡＥ信号検出部および前記サブＡＥ信号検出部とそれぞれ電気的に接続される検知部と、
を備えており、
ここで、前記検知部は、前記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号と、前記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号とを比較することにより、前記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた特性値が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する、クラック発生検知装置。
【請求項２】
前記検知部は、
所定時間内において前記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号のヒット数と、該所定時間内において前記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号のヒット数とを比較することにより、前記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた該メインＡＥ信号のヒット数と、該サブＡＥ信号のヒット数との差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する、請求項１に記載のクラック発生検知装置。
【請求項３】
前記検知部は、
所定時間内において前記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号に基づいて得られる該所定時間内における時系列メインＡＥ波形の形状から算出されるＡＥ信号強度であって所定の閾値を超える振幅を有することで選択されるメインＡＥ信号強度の発生回数と、該所定時間内において前記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号に基づいて得られる該所定時間内における時系列サブＡＥ波形の形状から算出されるＡＥ信号強度であって所定の閾値を超える振幅を有することで選択されるサブＡＥ信号強度の発生回数とを比較することにより、前記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた該メインＡＥ信号強度の発生回数と、該サブＡＥ信号強度の発生回数の差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する、請求項１に記載のクラック発生検知装置。
【請求項４】
前記検知部は、
所定時間内において前記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号に基づいて得られる該所定時間内における時系列メインＡＥ波形の形状から算出されるＡＥ信号エネルギー値であって該時系列メインＡＥ波形における所定の閾値を超える振幅部分の積分値として求められるメインＡＥ信号エネルギー値と、該所定時間内において前記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号に基づいて得られる該所定時間内における時系列サブＡＥ波形の形状から算出されるＡＥ信号エネルギー値であって該時系列サブＡＥ波形における所定の閾値を超える振幅部分の積分値として求められるサブＡＥ信号エネルギー値とを比較することにより、前記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた該メインＡＥ信号エネルギー値と、該サブＡＥ信号エネルギー値との差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する、請求項１に記載のクラック発生検知装置。
【請求項５】
前記メインＡＥ信号検出部と前記サブＡＥ信号検出部とが隣接して配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクラック発生検知装置。
【請求項６】
前記周辺部材は前記触媒を収容するケースである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のクラック発生検知装置。
【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】
一方、モノリス触媒では、クラックが発生しても、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検知方法では、触媒のクラックを検知することは難しい。したがって、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（ＡＥ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】
本発明者は、上記ＡＥ波に基づいてクラックの発生を検知するために、図１０に示すような構成のクラック発生検知装置１１０を考えている。かかるクラック発生検知装置１１０は、ＡＥセンサ１０２とガイドシャフト１０４と検知部１３０を備えている。ガイドシャフト１０４は、触媒１のケース３と断熱材２を貫通した貫通孔４に挿入されており、コイルスプリングなどの付勢部材１０６によって触媒１側へ付勢された状態で、一端１０４ａにおいて触媒１に接触している。そして、ガイドシャフト１０４の他端１０４ｂは、弾性波を検出するＡＥセンサ１０２に接触している。
この構成のクラック発生検知装置１１０では、触媒１で生じたＡＥ波が、ガイドシャフト１０４を伝達し、ＡＥセンサ１０２で信号化され、ＡＥ信号として検知部１３０に送信される。そして、検知部１３０は、送信されたＡＥ信号に基づいて触媒１においてクラックが発生しているか否かを検知する。この構成のクラック発生検知装置１１０によれば、触媒１で生じたＡＥ波に基づいてクラックの有無を判断できるため、クラックの発生が非破壊的に検知できる。
【００１０】
さらに、本発明者は、上記構成のクラック発生検知装置１１０の改良の余地について検討を重ね、次の課題を見出した。上記構成のクラック発生検知装置１１０では、触媒１を密封するために、ガイドシャフト１０４を収容するホルダ１０７が、一端１０７ａにおいて触媒１のケース３に接触している。このため、上記構成のクラック発生検知装置１００では、ホルダ１０７を介してガイドシャフト１０４がケース３に間接的に接触する。例えば、触媒１が内燃機関の排気通路に設置されている場合、内燃機関の稼働に伴い各部位で機械的振動が起こり、それがケース３、ホルダ１０７、ガイドシャフト１０４を通じてＡＥセンサ１０２に伝わるため、ＡＥセンサ１０２で作成したＡＥ信号に、触媒１以外の部材で生じたＡＥ波の信号が含まれることになり、誤測定の原因となり得る。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、触媒以外の部材で生じたＡＥ波の信号を除外し、正確な触媒由来のＡＥ信号に基づきクラック検知を行うことができるクラック発生検知装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成のクラック発生検知装置が提供される。即ち、ここで開示されるクラック発生検知装置は、内燃機関の排ガスを浄化する触媒にクラックが発生したことを検知するクラック発生検知装置である。このクラック発生検知装置は、メインＡＥ信号検出部とサブＡＥ信号検出部とを備えている。メインＡＥ信号検出部は、上記触媒に接触する接触部材と、該接触部材を介して上記触媒からのＡＥ信号を検出するＡＥセンサとを備えている。また、サブＡＥ信号検出部は、上記触媒には非接触であって該触媒の周囲に配置されている周辺部材に接触する接触部材と、該接触部材を介して上記周辺部材からのＡＥ信号を検出するＡＥセンサとを備えている。
また、ここで開示されるクラック発生検知装置は、上記メインＡＥ信号検出部および上記サブＡＥ信号検出部とそれぞれ電気的に接続される検知部を備えている。ここで、上記検知部は、上記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号と上記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号とを比較することにより、上記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた特性値が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する。
また、ここで開示されるクラック発生検知装置の好ましい一態様では、上記周辺部材は上記触媒を収容するケースである。
【００１３】
ここで開示されるクラック発生検知装置では、触媒には非接触であって該触媒の周囲に配置されている周辺部材に接触する接触部材を備えるサブＡＥ信号検出部から、上記周辺部材（例えば、触媒のケースや該ケースに接触する他の部材）に由来するＡＥ信号であるサブＡＥ信号を検出する。そして、このクラック発生検知装置の検知部は、メインＡＥ信号検出部で検出されたメインＡＥ信号と上記サブＡＥ信号とを比較することにより、触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた特性値が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する。すなわち、周辺部材由来のＡＥ信号及び触媒由来のＡＥ信号を含むメインＡＥ信号と、周辺部材由来のＡＥ信号からなるサブＡＥ信号を比較することによって、触媒において弾性波（ＡＥ波）が生じたことを検知でき、この比較によって得られた特性値に基づいて触媒に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、周辺部材由来のＡＥ波に起因する誤測定を防止し、より正確な触媒のクラック検知を行うことができる。
【００１４】
また、ここで開示されるクラック発生検知装置の好ましい一態様では、上記検知部は、所定時間内において上記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号のヒット数と、該所定時間内において上記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号のヒット数とを比較する。これにより、上記検知部は、上記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた該メインＡＥ信号のヒット数と、該サブＡＥ信号のヒット数との差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する。
上記「ヒット数」とは、図４に示すような波形信号であるＡＥ信号を１ヒットとカウントし、所定時間内に当該ヒットが入力された数（入力信号数）を示す特性値である。一般的に、ＡＥ信号のヒット数は、触媒にクラックが発生することにより増加する傾向がある。
上記構成のクラック発生検知装置では、「比較により得られた特性値」として、メインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数との差を採用している。このメインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数との差は、触媒において生じた弾性波（ＡＥ波）を信号化した場合のヒット数を反映しているため、かかる特性値に基づいてクラック検知の判定を行うことによって、より正確なクラック検知を行うことができる。
【００１５】
また、ここで開示されるクラック発生検知装置の好ましい一態様では、上記検知部は、所定時間内において上記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号に基づいて得られるＡＥ信号強度の発生回数と、該所定時間内において上記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号に基づいて得られるＡＥ信号強度の発生回数とを比較する。これにより、上記検知部は、上記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた該メインＡＥ信号強度の発生回数と、該サブＡＥ信号強度の発生回数の差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する。
上記「ＡＥ信号強度の発生回数」とは、所定時間内に得られたＡＥ信号の時系列メインＡＥ波形の形状から算出されるＡＥ信号強度であって所定の閾値を超える振幅を有することで選択された値であり、ＡＥカウントと称されることもある。一般的に、「ＡＥ信号強度の発生回数」は、触媒にクラックが発生することにより増加する傾向がある。
上記構成のクラック発生検知装置によれば、「比較により得られた特性値」として、メインＡＥ信号強度の発生回数とサブＡＥ信号強度の発生回数との差を採用している。このメインＡＥ信号強度の発生回数とサブＡＥ信号強度の発生回数との差は、触媒において生じた弾性波（ＡＥ波）を信号化した場合の信号強度の発生回数を反映しているため、かかる特性値に基づいてクラック検知の判定を行うことによって、より正確なクラック検知を行うことができる。
【００１６】
また、ここで開示されるクラック発生検知装置の好ましい一態様では、上記検知部は、所定時間内において上記メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号に基づいて得られるメインＡＥ信号エネルギー値と、所定時間内において上記サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号に基づいて得られるサブＡＥ信号エネルギー値とを比較する。これにより、上記検知部は、上記触媒において弾性波が生じたことを検知し、且つ、該比較により得られた該メインＡＥ信号エネルギー値と、該サブＡＥ信号エネルギー値との差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する。
上記「ＡＥ信号のエネルギー値」とは、所定時間内に得られたＡＥ信号の時系列メインＡＥ波形の形状から算出される値であって、該時系列メインＡＥ波形における所定の閾値を超える振幅部分の積分値として求められる。一般的に、ＡＥ信号のエネルギー値は、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。
上記構成のクラック発生検知装置によれば、「比較により得られた特性値」として、メインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギーとの差を採用している。このメインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギーとの差は、触媒において生じた弾性波（ＡＥ波）を信号化した場合の該信号のエネルギー値を反映しているため、かかる特性値に基づいてクラック検知の判定を行うことによって、より正確なクラック検知を行うことができる。
【００１７】
また、ここで開示されるクラック発生検知装置の好ましい一態様では、上記メインＡＥ信号検出部と上記サブＡＥ信号検出部とが隣接して配置されている。例えば、サブＡＥ信号検出部とメインＡＥ信号検出部とは、非接触であり、且つ、所定の間隔（典型的には１００ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ〜５０ｍｍ、例えば３０ｍｍ）を設けて配置されているとよい。
上記構成のクラック発生検知装置によれば、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号とに含まれる周辺部材由来のＡＥ信号を実質的に同一となる程度まで近似させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るクラック発生検知装置および該クラック発生検知装置を適用した内燃機関の排気通路を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るクラック発生検知装置を模式的に示す部分断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るクラック発生検知装置のメインＡＥ信号検出部及びサブＡＥ信号検出部として用いられるウェーブガイドの部分断面図。
【図４】ＡＥ信号検出部によって検出されるＡＥ信号の一例を模式的に示す図。
【図５】メインＡＥ信号Ｍ、サブＡＥ信号Ｓ及び触媒由来の弾性波の信号（差分信号）Ｔを模式的に示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係るクラック発生検知装置の検知部の制御を説明するフローチャート。
【図７】本発明の他の実施形態に係るクラック発生検知装置の検知部の制御を説明するフローチャート。
【図８】本発明の他の実施形態に係るクラック発生検知装置の検知部の制御を説明するフローチャート。
【図９】所定の最高温度から触媒を急冷した際に検出された、メインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数とを示すグラフ。
【図１０】クラック発生検知装置の一例を示した部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
ここでは、先ず、本発明の一実施形態に係るクラック発生検知装置を適用した内燃機関の排気通路の概略を、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るクラック発生検知装置１００と、クラック発生検知装置１００を適用した内燃機関２００の排気通路２１０を模式的に示した図である。
【００２１】
＜全体構成の概略＞
内燃機関２００は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどの一般的なエンジンである。内燃機関２００には排気通路２１０が接続されている。排気通路２１０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２２０とが設けられている。内燃機関２００から排出された排ガスＧは、触媒１及び触媒２２０に向かって排気通路２１０内を流れる。
触媒１及び触媒２２０は、内燃機関２００から排出された排ガスＧを浄化する。触媒１は触媒２２０の活性化を促すものであり、触媒２２０の上流側に配置されている。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。
また、触媒１の上流には、排気通路２１０内に燃料Ｆを噴射する燃料噴射弁２３０が配置されている。また、内燃機関２００や燃料噴射弁２３０は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２４０に接続されている。ＥＣＵ２４０は、内燃機関２００や燃料噴射弁２３０の稼働を電気的に制御している。
【００２２】
＜クラック発生検知装置の構成＞
ここで開示されるクラック発生検知装置１００は、上記内燃機関２００の排ガスＧを浄化する触媒１にクラックが発生したことを検知するために用いられる。このクラック発生検知装置１００は、メインＡＥ信号検出部１０とサブＡＥ信号検出部２０と検知部３０を備えている。また、図１に示す構成では、検知部３０に外部伝達手段２５０が接続されており、触媒１にクラックが発生したことが検知された場合、外部伝達手段２５０によってその旨が通知される。以下、図２及び図３を参照しながら、ここで開示されるクラック発生検知装置１００の詳細について説明する。図２は、図１におけるクラック発生検知装置１００を拡大した部分断面図である。なお、図示の関係上、図１では、メインＡＥ信号検出部１０とサブＡＥ信号検出部２０は、排ガスＧの流れる方向に沿って並べて配置しているが、図２では、円筒形の触媒１の周方向に沿ってメインＡＥ信号検出部１０とサブＡＥ信号検出部２０を並べて配置している。図３は、図２におけるメインＡＥ信号検出部１０及びサブＡＥ信号検出部２０として用いたウェーブガイドを模式的に示す部分断面図である。
【００２３】
１．メインＡＥ信号検出部
ここで開示されるメインＡＥ信号検出部は、触媒に接触する接触部材と、該接触部材を介して触媒からのメインＡＥ信号を検出するＡＥセンサとを備えている。メインＡＥ信号検出部は、上記接触部材と上記ＡＥセンサとを備え、メインＡＥ信号を検出できるような構成を有していればよく、具体的な構成や配置位置は特に限定されない。
図２に示す構成では、触媒１の周辺部材である断熱材２とケース３を貫通する貫通孔５が設けられており、当該貫通孔５にメインＡＥ信号検出部１０が取り付けられている。
【００２４】
１−１．メインＡＥ信号検出部の接触部材
メインＡＥ信号検出部の接触部材は触媒に接触する。ここで、接触部材とは、弾性波（ＡＥ波）が生じる部材に接触しており、当該弾性波を後述のＡＥセンサに伝導する部材を指す。
図２に示す構成のメインＡＥ信号検出部１０では、断熱材２とケース３を貫通する貫通孔５にガイドシャフト１４が挿入されており、このガイドシャフト１４の一端１４ａが触媒１に接触している。メインＡＥ信号検出部１０のガイドシャフト１４の一端１４ａは、曲面状に形成されていると好ましい。これによって、ガイドシャフト１４との摩擦により触媒１の表面に傷が付くのを防止できる。
一方、ガイドシャフト１４は、他端１４ｂにおいてＡＥセンサ１２と接触している。図２に示す構成のガイドシャフト１４では、プレート状に広がった他端１４ｂとプレート１５との間にＡＥセンサ１２を挟持している。メインＡＥ信号検出部１０のガイドシャフト１４は、触媒１で生じる弾性波（ＡＥ波）をＡＥセンサ１２に伝導するため、接触部材として機能する。このガイドシャフト１４は、弾性波（ＡＥ波）を伝導可能な棒状の部材であり、例えば、ステンレス、アルミニウムなどから構成されているとましい。
【００２５】
また、図３に示すように、ガイドシャフト１４は、軸方向に摺動可能な状態で、筒状部材であるホルダ１７の貫通孔１７ａに挿通されている。ホルダ１７の貫通孔１７ａ内には、付勢部材としてのコイルスプリング１６が収容されており、ガイドシャフト１４を一端１４ａ側に向かって付勢している。
また、触媒１を密封するために、上記ホルダ１７の一端１７ｂが触媒１のケース３と接触している。このため、メインＡＥ信号検出部１０のガイドシャフト１４は、触媒１の周辺部材であるケース３にホルダ１７を介して間接的に接触している。このため、触媒１の周辺部材（例えば、ケース３や該ケース３に接触する他の部材）の振動に由来する弾性波が生じると、当該弾性波がケース３、ホルダ１７を介してガイドシャフト１４に伝導し、ＡＥセンサ１２に伝えられる。
【００２６】
１−２．メインＡＥ信号検出部のＡＥセンサ
ＡＥセンサは、上記接触部材を介して伝導されたＡＥ波の信号を検出するセンサである。ここで、ＡＥセンサとしては、弾性波（例えば、数十ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度の振動波）を検出し、電気信号に変換する素子によって構成されているとよい。かかる素子としては、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。
上述のように、図２に示す構成のクラック発生検知装置１００では、ＡＥセンサ１２は、プレート状に広がった他端１４ｂとプレート１５との間に挟持されている。このとき、プレート１５とＡＥセンサ１２との間に緩衝材が配置されていると好ましい。これにより、プレート１５の振動や、プレート１５を伝導するその他部材の振動などに起因する弾性波（ＡＥ波）がメインＡＥ信号検出部１０で検出されることを防止できる。
メインＡＥ信号検出部のＡＥセンサは、触媒からのＡＥ信号を検出し、メインＡＥ信号に変換する。具体的には、メインＡＥ信号検出部１０のＡＥセンサ１２は、上記ガイドシャフト１４を伝導してきた弾性波（ＡＥ波）を検出し、メインＡＥ信号に信号化する。
ここで、メインＡＥ信号１２には、触媒１由来のＡＥ波の信号の他に、ホルダ１７を介してガイドシャフト１４に伝導された周辺部材の振動に由来するＡＥ波の信号が含まれ得る。
【００２７】
１−３．支持部材
また、ここで開示されるクラック発生検知装置のメインＡＥ信号検出部は、上記接触部材や上記ＡＥセンサの他に、支持部材を備えていると好ましい。図２及び３に示す構成のメインＡＥ信号検出部１０では、ガイドシャフト１４を支持する支持部材１８が、ホルダ１７の貫通孔１７ａ内における両端部に配置されている。当該支持部材１８を配置することにより、ガイドシャフト１４の径方向へのがたつきを防止し、ＡＥ波をＡＥセンサ１２まで正確に伝達させることができる。
この支持部材としては、例えば、ワッシャ、ボールプランジャ、軸受けなどを用いることができる。特に、挿通孔にガイドシャフト１４を挿通させることによって、ガイドシャフト１４を支持する筒状部材からなる軸受けを用い、その内周面にフッ素系樹脂等からなるコーティング層を形成するとより好ましい。かかる構成の軸受けでガイドシャフト１４を支持すると、筒状部材の内周面とガイドシャフト１４とが接触しても、ガイドシャフト１４の軸方向の摺動が阻害されにくいため、支持部材１８とガイドシャフト１４との間のクリアランスを少なくすることができる。これによって、ガイドシャフト１４の軸方向の摺動を十分に確保した上で、径方向へのがたつきをより少なくすることができる。
【００２８】
２．サブＡＥ信号検出部
サブＡＥ信号検出部は、接触部材と、該接触部材を介して周辺部材からのサブＡＥ信号を検出するＡＥセンサとを備えている。上記メインＡＥ信号検出部と同様に、サブＡＥ信号検出部も、接触部材とＡＥセンサとを備え、サブＡＥ信号を検出できるような構成を有していればよく、その具体的な構成は特に限定されない。
また、サブＡＥ信号検出部は、ＡＥセンサまで弾性波が伝導するときの減衰特性が上記メインＡＥ信号検出部と実質的に同じになるように構成すると好ましい。例えば、メインＡＥ信号検出部とサブＡＥ信号検出部の構成を同じにすることにより、サブＡＥ信号検出部の減衰特性とメインＡＥ信号検出部の減衰特性を実質的に同じにすることができる。図２及び図３に示すように、ここで開示されるクラック発生検知装置１００では、メインＡＥ信号検出部１０とサブＡＥ信号検出部２０とが略同じ構成を有している。以下の説明において、サブＡＥ信号検出部について説明を省略している事項については、上記メインＡＥ信号検出部と同じ構成であるものとする。
【００２９】
また、サブＡＥ信号検出部は、上記メインＡＥ信号検出部に隣接して配置されていると好ましい。具体的には、サブＡＥ信号検出部とメインＡＥ信号検出部とは、非接触であり、且つ、所定の間隔を空けて配置されていると好ましい。サブＡＥ信号検出部とメインＡＥ信号検出部との距離は、典型的には１００ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ〜５０ｍｍ、例えば３０ｍｍに設定するとよい。このように、メインＡＥ信号検出部とサブＡＥ信号検出部とを配置すると、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号とに含まれる周辺部材由来のＡＥ信号を実質的に同一となる程度まで近似させることができる。図２に示す構成では、メインＡＥ信号検出部１０を取り付ける貫通孔５の近傍に、ケース３のみを貫通した貫通孔６が設けられている。サブＡＥ信号検出部２０は、この貫通孔６に取り付けられており、メインＡＥ信号検出部１０に隣接している。
なお、サブＡＥ信号検出部とメインＡＥ信号検出部とは、必ずしも隣接している必要はなく、ある程度の距離を設けて配置してもよい。例えば、サブＡＥ信号検出部２０は、メインＡＥ信号検出部１０の位置から見て、筒状のケース２の周方向における反対側にサブＡＥ信号検出部が配置されていてもよい。
【００３０】
サブＡＥ信号検出部の接触部材は、触媒には非接触であって該触媒の周囲に配置されている周辺部材に接触している。ここで、「触媒には非接触」とは、触媒由来のＡＥ波がサブＡＥ信号検出部の接触部材に実質的に伝達されないような構成を指すものである。また、「周辺部材に接触」とは、周辺部材由来のＡＥ波がサブＡＥ信号検出部の接触部材に伝達されるような構成を指すものである。
図２に示す構成のクラック発生検知装置１００では、サブＡＥ信号検出部２０のガイドシャフト２４は、上記貫通孔６内に挿入されているが、触媒１や断熱材２に接触していない。一方で、サブＡＥ信号検出部２０のホルダ２７は、触媒１の周辺部材であるケース３に接触しており、当該ホルダ２７を介して、ガイドシャフト２４が触媒１の周辺部材（ケース３）に間接的に接触している。このように、サブＡＥ信号検出部２０の接触部材は、触媒１には非接触であり、且つ、周辺部材に接触している。
なお、図２に示す構成のサブＡＥ信号検出部２０では、ガイドシャフト２４の一端２４ａは、触媒１に直接接触しないため、曲面状に形成されていない。かかる態様は本発明を限定するものではなく、サブＡＥ信号検出部２０のガイドシャフト２４も一端２４ａを曲面状に形成してもよい。
【００３１】
サブＡＥ信号検出部のＡＥセンサには、上記メインＡＥ信号検出部のＡＥセンサと同じ構成を有するＡＥセンサを用いることができる。図２に示す構成のサブＡＥ信号検出部２０では、触媒１の周辺部材（例えば、ケース３や該ケース３に接触する他の部材）の振動に由来するＡＥ波が、ケース３から上記接触部材（ガイドシャフト２４，ホルダ２７）に伝導し、ＡＥセンサ２２に到着する。サブＡＥ信号検出部２０のＡＥセンサ２２は、到着した弾性波（ＡＥ波）をサブＡＥ信号に変換する。
【００３２】
３．検知部
検知部は、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などを備えており、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、触媒のクラック検知における種々の判定を行う。
検知部は、メインＡＥ信号検出部およびサブＡＥ信号検出部とそれぞれ電気的に接続されている。図２に示す構成のクラック発生検知装置１００では、検知部３０に入力部が設けられており、メインＡＥ信号検出部１０のＡＥセンサ１２とサブＡＥ信号検出部２０のＡＥセンサ２２とに接続されている信号線１１が検知部３０の入力部に接続されている。このとき、各ＡＥセンサ１２，２２と検知部３０との間は、信号を増幅させる増幅器や、ノイズ成分を除去するためのフィルター回路等を設けてもよい。これらの装置を設けることによって、より正確な信号を検知部３０に送信することができる。
【００３３】
ここで開示されるクラック発生検知装置の検知部は、メインＡＥ信号検出部から入力されたメインＡＥ信号と、サブＡＥ信号検出部から入力されたサブＡＥ信号とを比較することにより、触媒において弾性波が生じたことを検知できるように構成されている。図２に示す構成のクラック発生検知装置１００では、上記「メインＡＥ信号とサブＡＥ信号との比較」処理を行う比較部３２が、検知部３０に設けられている。
【００３４】
上述したように、メインＡＥ信号検出部１０で検出されるメインＡＥ信号には、触媒１由来のＡＥ波の信号と、周辺部材由来のＡＥ波の信号とが含まれる。一方、サブＡＥ信号検出部２０で検出されるサブＡＥ信号には、周辺部材由来のＡＥ波の信号が含まれる。例えば、比較部３２は、図５に示すようなメインＡＥ信号ＭとサブＡＥ信号Ｓとが検出された場合、これらのＡＥ信号を比較することによって、触媒において生じた弾性波の信号である差分信号Ｔを求める。
【００３５】
また、検知部は、上記比較により得られた特性値が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する。上記特性値としては、ＡＥ信号を解析することにより得られる種々の値を用いることができる。後に詳しく説明するが、特性値の例としては、「ＡＥ信号のヒット数」、「ＡＥ信号強度の発生回数」、「ＡＥ信号エネルギー値」などが挙げられる。
図２に示す構成のクラック発生検知装置１００の検知部３０には、比較により得られた上記差分信号Ｔの特性値に対して判定を行う判定部３４が設けられている。判定部３４には、差分信号Ｔの特性値に対する基準値が予め設定されている。判定部３４は、上記差分信号Ｔの特性値が、上記基準値を上回っている場合に、触媒１にクラックが発生したと判定する。
【００３６】
また、ここで開示されるクラック発生検知装置の検知部は、触媒にクラックが発生するおそれのある状態である「クラック検出範囲の状態」が生じているか否かを判定し、該「クラック検出範囲の状態」が生じている場合に、上述のクラック検知を開始させる検知開始判定部を備えていてもよい。このように、「クラック検出範囲の状態」においてのみ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。
検知開始判定部は、検知部に設けられていてもよいし、検知部とは別に設けられていてもよい。図２に示す構成のクラック発生検知装置１００では、検知部３０に検知開始判定部３６が設けられている。
【００３７】
上記検知開始判定部が判定する「クラック検出範囲の状態」としては、例えば、「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。上述の何れの状態が生じた場合でも触媒にクラックが生じやすくなる。なお、検知開始判定部は、上述の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。
【００３８】
図１に示すように、排気通路２１０に設けられた触媒１に、クラック発生検知装置１００が適用されている場合、上記「クラック検出範囲の状態」として「燃料Ｆ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。
また、図１に示す構成の場合、上記「クラック検出範囲の状態」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２００からの排ガスＧの供給量が低下し、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。
また、図１に示す構成の装置が車両に搭載されている場合、上記「クラック検出範囲の状態」として、「車両の走行速度が急激に低下した状態」を設定できる。車両の走行速度が急激に低下すると、内燃機関２００からの排ガスＧの供給量が低下するため、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によって、効率の良い検知を行うことが可能となる。
また、触媒１に温度センサを取り付けているならば、上記「クラック検出範囲の状態」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。
【００３９】
＜クラック発生検知装置の制御＞
次に、図２に示す構成のクラック発生検知装置１００の検知部３０がクラック検知を行うときの制御の一例について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。図６に示すように、検知部３０は、「クラック検出範囲の判定（Ｓ１０）」、「ＡＥ信号の検出開始（Ｓ２０）」、「差分信号の計算（Ｓ３０）」、「差分信号の判定（Ｓ４０）」、「クラック発生の検知（Ｓ５０）」のステップを経て触媒１で発生したクラックを検知する。
【００４０】
Ａ．クラック検出範囲の判定（Ｓ１０）
ここでは、先ず、検知開始判定部３６が、「クラック検出範囲の状態」が生じているか否かを判定する（Ｓ１０）。これによって、触媒１にクラックが生じやすくなっている状態においてのみ検知を行うことができる。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、「クラック検出範囲の状態」が生じるまで監視を続ける。一方、判定結果がＹＥＳであった場合、ステップＳ２０に進む。
なお、このステップＳ１０を設けると、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。しかし、ステップＳ１０を省略した場合でも触媒１に発生したクラックを好適に検知することができるため省略してもよい。
【００４１】
Ｂ．ＡＥ信号の検出開始（Ｓ２０）
ステップＳ２０に進むと、検知開始判定部３６が比較部３２に測定開始信号を送信する。測定開始信号を受信した比較部３２は、メインＡＥ信号検出部１０から入力されたメインＡＥ信号と、サブＡＥ信号検出部２０から入力されたサブＡＥ信号の検出を開始する。このとき、比較部３２には検出時間が予め定められており、当該検出時間が継続している間は信号を検出し続ける。検出時間が終了すると、比較部３２は、ステップＳ３０に進み、差分信号の計算を開始する。
【００４２】
Ｃ．差分信号の計算（Ｓ３０）
ステップＳ３０では、検知部３０の比較部３２が、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号の差分信号を計算する。具体的には、図５に示すように、比較部３２が、メインＡＥ信号ＭとサブＡＥ信号Ｓとを比較することにより、触媒１において弾性波が生じたことが検知され、触媒において生じた弾性波の信号（差分信号）Ｔが得られる。また、この比較により差分信号に基づく特性値が得られる。この差分信号に基づく特性値は、判定部３４に送信され、判定部３４が差分信号の判定（Ｓ４０）を開始する。
【００４３】
Ｄ．差分信号の判定（Ｓ４０）
ステップＳ４０では、判定部３４が、比較部３２における比較により得られた差分信号の特性値についての判定を行う（Ｓ４０）。具体的には、判定部３４は、予め定められた基準値と上記比較により得られた特性値とを対比し、該特性値が基準値を上回っているか否かを判定する。ステップＳ４０における判定の結果がＮＯであれば、処理はステップＳ１０に戻り、再びステップＳ１０以降の処理を繰り返す。一方、判定結果がＹＥＳであれば、処理はステップＳ５０に進む。
【００４４】
Ｅ．クラック発生の検知（Ｓ５０）
ステップＳ５０に処理が進むと、検知部３０は、触媒にクラックが発生したと判定し、クラック検知信号を作成する。このクラック検知信号は、外部伝達手段２５０に送信される。外部伝達手段２５０は、クラック検知信号に基づいて触媒１でクラックが発生した旨を通知する。
【００４５】
ここで開示されるクラック発生検知装置１００では、メインＡＥ信号検出部１０において触媒由来のＡＥ波の信号と、周辺部材由来のＡＥ波の信号とを含むメインＡＥ信号が検出され、サブＡＥ信号検出部２０において周辺部材由来のＡＥ波の信号を含むサブＡＥ信号が検出される。検知部３０は、上記メインＡＥ信号と上記サブＡＥ信号とを比較することにより、触媒において弾性波が生じたことを検知するとともに、該比較により得られた特性値が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定する。すなわち、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号を比較することによって、触媒において生じた弾性波（ＡＥ波）を反映した差分信号を求め、この差分信号の特性値に基づいて触媒に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、周辺部材由来のＡＥ波に起因する誤測定を防止し、より正確な触媒のクラック検知を行うことができる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態に係るクラック発生検知装置について説明した。次に、本発明に係る他の実施形態について説明する。
【００４７】
例えば、検知部は、上記「メインＡＥ信号とサブＡＥ信号との比較」として、所定時間内におけるメインＡＥ信号のヒット数Ｎと、所定時間内におけるサブＡＥ信号のヒット数Ｎとを比較してもよい。検知部は、当該ヒット数Ｎの比較により、触媒において弾性波が生じたことを検知することができる。この場合、メイン・サブのＡＥ信号のヒット数Ｎの差を「比較により得られた特性値」として採用し、当該ヒット数Ｎの差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定することができる。
【００４８】
上記「ヒット数Ｎ」とは、図４に示すような波形信号であるＡＥ信号を１ヒットとカウントし、所定時間内に当該ヒットが入力された数（入力信号数）を示す特性値である。このヒット数Ｎを算出する場合、ＡＥ信号の強度Ｓに対する閾値Ｔｈを予め定めておき、当該閾値Ｔｈを超えた強度Ｓを有する信号が所定時間内に記録された数をカウントすると好ましい。一般的に、ＡＥ信号のヒット数Ｎは、触媒にクラックが発生することにより増加する傾向があるため、測定されたヒット数Ｎと所定の基準値とを比較することにより、触媒にクラックが生じているか否かを判定できる。なお、ヒット数Ｎを測定する際に強度Ｓに対して定める閾値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。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。この実施形態において、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、「メインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数との差」に対する基準値は、０回／秒（上記所定時間内に少なくとも１回）〜３０回／秒（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。
【００４９】
図２に示す構成のクラック発生検知装置１００において、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号のヒット数Ｎを比較することによりクラックを検知する制御について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。この場合、検知部３０は、図７に示すように、「クラック検出範囲の判定（Ｓ１０）」、「ＡＥ信号の検出開始（Ｓ２０）」、「ヒット数の計算（Ｓ２２）」「ヒット数の差分の計算（Ｓ３２）」、「ヒット数の差分の判定（Ｓ４２）」、「クラック発生の検知（Ｓ５０）」のステップを経て触媒１で発生したクラックを検知する。
【００５０】
Ａ−１．クラック検出範囲の判定（Ｓ１０）
ここでは、上述した実施形態と同様に、検知開始判定部３６が、「クラック検出範囲の状態」が生じているか否かを判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、判定結果がＹＥＳであった場合、ステップＳ２０に進む。なお、この実施形態においても、ステップＳ１０を省略することができる。
【００５１】
Ｂ−１−１．ＡＥ信号の検出開始（Ｓ２０）
このステップＳ２０においても、上述の実施形態と同様の処理を採用できる。具体的には、ステップＳ２０では、検知開始判定部３６が比較部３２に測定開始信号を送信し、測定開始信号を受信した比較部３２が、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号の検出を開始する。ここで、比較部３２は、検出したメイン・サブのＡＥ信号に基づいてヒット数Ｎを計算する（Ｓ２２）。
【００５２】
Ｂ−１−２．ヒット数の計算（Ｓ２２）
ステップＳ２２では、検知部３０の比較部３２が、メインＡＥ信号に基づいてメインＡＥ信号のヒット数Ｎを計算し、サブＡＥ信号に基づいてサブＡＥ信号のヒット数Ｎを計算する。ここで、比較部３２には、メイン・サブのＡＥ信号に対して同じ値の閾値Ｔｈが予め定められている。そして、所定時間内に当該閾値Ｔｈを超えた信号（ヒット）の数をカウントすることによって、所定時間内におけるメインＡＥ信号のヒット数Ｎと、所定時間内におけるサブＡＥ信号のヒット数Ｎを算出する。次に、比較部３２は、算出されたメインＡＥ信号のヒット数およびサブＡＥ信号のヒット数の差分を計算する（Ｓ３２）。
【００５３】
Ｃ−１．ヒット数の差分の計算（Ｓ３２）
ステップＳ３２では、比較部３２が、メインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数とを比較することにより、触媒１で生じた弾性波の信号（差分信号）が得られる。また、この比較により、差分信号に基づく特性値として「メインＡＥ信号のヒット数と該サブＡＥ信号のヒット数との差」が得られる。具体的には、比較部３２は、上記工程（Ｓ３２）で算出されたメインＡＥ信号のヒット数と、サブＡＥ信号のヒット数との差を算出する。このように、触媒１由来のＡＥ信号および周辺部材由来のＡＥ信号が含まれるメインＡＥ信号のヒット数と、周辺部材由来のＡＥ信号が含まれるサブＡＥ信号のヒット数との差を求めると、比較により得られた差分信号のヒット数が得られる。比較部３２により得られたヒット数の差（差分信号Ｔのヒット数）は、検知部３０の判定部３４に送信され、判定部３４がステップＳ４２の判定を開始する。
【００５４】
Ｄ−１．ヒット数の差分に基づく判定（Ｓ４２）
ステップＳ４２では、判定部３４が、比較部３２で得られたメインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数の差分（差分信号のヒット数）が、所定の基準値を上回っているか否かの判定を行う（Ｓ４２）。具体的には、判定部３４は、上記ヒット数の差が所定の基準値を上回っているか否かを判定する。ステップＳ４２における判定の結果がＮＯであれば、処理はステップＳ１０に戻り、再びステップＳ１０以降の処理を繰り返す。一方、判定結果がＹＥＳであれば、処理はステップＳ５０に進む。
【００５５】
Ｅ−１．クラック発生の検知（Ｓ５０）
ステップＳ５０に処理が進むと、検知部３０は、触媒にクラックが発生したと判定し、クラック検知信号を作成し、外部伝達手段２５０に触媒１でクラックが発生した旨を通知させる。
【００５６】
上記構成のクラック発生検知装置では、「比較により得られた特性値」として、メインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数との差を採用している。このメインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数との差は、触媒において生じた弾性波（ＡＥ波）の信号のヒット数を反映している。ＡＥ信号のヒット数は、触媒にクラックが発生することにより増加する傾向があるため、かかる特性値に基づいてクラック検知の判定を行うことによって、より正確なクラック検知を行うことができる。
【００５７】
さらに、検知部は、上記「メインＡＥ信号とサブＡＥ信号との比較」として、メインＡＥ信号のエネルギー値Ｅと、サブＡＥ信号エネルギー値Ｅとを比較してもよい。検知部は、当該エネルギー値Ｅの比較により、触媒において弾性波が生じたことを検知することができる。この場合、メイン・サブのＡＥ信号のエネルギー値の差を「比較により得られた特性値」として採用し、当該エネルギー値Ｅの差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定することができる。
【００５８】
上記「エネルギー値Ｅ」とは、図４に示すような波形信号であるＡＥ信号において、所定時間内に得られたＡＥ信号の時系列メインＡＥ波形の形状から算出される値であって、該時系列メインＡＥ波形における所定の閾値を超える振幅部分の積分値（図４中の斜線部分）として求められる。一般的に、ＡＥ信号の信号エネルギー値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ため、ＡＥ信号の信号エネルギー値Ｅと、所定の基準値とを比較することによって、触媒１にクラックが生じているか否かを判定できる。なお、エネルギー値Ｅを測定する際に強度Ｓに対して定める閾値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。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。また、上記エネルギー値Ｅ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。この実施形態において、φ１００×Ｌ１００の触媒基材を触媒１として用いた場合、「メインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギー値との差」に対する基準値は、４×１０４〜４×１０５（好ましくは、１×１０５〜４×１０５）の範囲内の値に設定するとよい。
【００５９】
図２に示す構成のクラック発生検知装置１００においてメインＡＥ信号とサブＡＥ信号の間でエネルギー値Ｅを比較することによりクラックを検知する制御について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。この場合、検知部３０は、図８に示すように、「クラック検出範囲の判定（Ｓ１０）」、「ＡＥ信号の検出開始（Ｓ２０）」、「エネルギー値の計算（Ｓ２４）」「エネルギー値の差分の計算（Ｓ３４）」、「エネルギー値の差分に基づく判定（Ｓ４４）」、「クラック発生の検知（Ｓ５０）」のステップを経て触媒１で発生したクラックを検知する。
【００６０】
Ａ−２．クラック検出範囲の判定（Ｓ１０）
ここでは、上述した実施形態と同様に、検知開始判定部３６が、「クラック検出範囲の状態」が生じているか否かを判定する（Ｓ１０）。このときの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０に戻り、判定結果がＹＥＳであった場合、ステップＳ２０に進む。なお、この実施形態においても、ステップＳ１０を省略することができる。
【００６１】
Ｂ−２−１．ＡＥ信号の検出開始（Ｓ２０）
このステップＳ２０においても、上述の実施形態と同様の処理を採用できる。具体的には、ステップＳ２０では、検知開始判定部３６が比較部３２に測定開始信号を送信し、測定開始信号を受信した比較部３２が、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号の検出を開始する。ここで、比較部３２は、検出したメイン・サブのＡＥ信号のエネルギー値を計算する（Ｓ２４）。
【００６２】
Ｂ−２−２．エネルギー値の計算（Ｓ２４）
ステップＳ２４では、検知部３０の比較部３２が、メインＡＥ信号に基づいてメインＡＥ信号エネルギー値を計算し、サブＡＥ信号に基づいてサブＡＥ信号エネルギー値を計算する。ここでは、比較部３２には、メイン・サブのＡＥ信号に対して同じ値の閾値Ｔｈが予め定められている。そして、所定時間内において、予め定められた閾値Ｔｈを超えた信号の絶対値を所定の持続時間にわたって積分することによって、メインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギー値を算出する。次に、比較部３２は、メインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギー値の差分を計算する（Ｓ３４）。
【００６３】
Ｃ−２．エネルギー値の差分の計算（Ｓ３４）
ステップＳ３４では、比較部３２が、メインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギー値とを比較することにより、触媒１で生じた弾性波の信号（差分信号）が得られる。また、この比較により、差分信号に基づく特性値として「メインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギー値との差」が得られる。具体的には、比較部３２は、上記工程（Ｓ３４）で算出されたメインＡＥ信号エネルギー値と、サブＡＥ信号エネルギー値との差を求める。このように、触媒１由来のＡＥ信号および周辺部材由来のＡＥ信号が含まれるメインＡＥ信号のエネルギー値と、主として周辺部材由来のＡＥ信号で構成されるサブＡＥ信号のエネルギー値との差を求めると、比較により得られる差分信号のエネルギー値が得られる。比較部３２において得られた差分信号のエネルギー値は、検知部３０の判定部３４に送信され、判定部３４がステップＳ４４の判定を開始する。
【００６４】
Ｄ−１．エネルギー値の差分に基づく判定（Ｓ４４）
ステップＳ４４では、判定部３４が、比較部３２において得られたメインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギー値の差（差分信号のエネルギー値）が、所定の基準値を上回っているか否かの判定を行う。ステップＳ４４における判定の結果がＮＯであれば、処理はステップＳ１０に戻り、再びステップＳ１０以降の処理を繰り返す。一方、判定結果がＹＥＳであれば、処理はステップＳ５０に進む。
【００６５】
Ｅ−１．クラック発生の検知（Ｓ５０）
ステップＳ５０に処理が進むと、検知部３０は、触媒にクラックが発生したと判定し、クラック検知信号を作成し、外部伝達手段２５０に触媒１でクラックが発生した旨を通知させる。
【００６６】
上記構成のクラック発生検知装置によれば、「比較により得られた特性値」として、メインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギーとの差を採用している。このメインＡＥ信号エネルギー値とサブＡＥ信号エネルギーとの差は、触媒において生じた弾性波（ＡＥ波）の信号のエネルギー値を反映している。ＡＥ信号のエネルギー値は、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ため、かかる特性値に基づいてクラック検知の判定を行うことによって、より正確なクラック検知を行うことができる。
【００６７】
さらに、検知部は、上記「メインＡＥ信号とサブＡＥ信号との比較」として、メインＡＥ信号強度の発生回数と、サブＡＥ信号強度の発生回数とを比較してもよい。検知部は、当該信号強度の発生回数の比較により、触媒において弾性波が生じたことを検知することができる。この場合、メイン・サブのＡＥ信号強度の発生回数の差を「比較により得られた特性値」として採用し、当該信号強度の発生回数の差が所定の基準値を上回っている場合に触媒にクラックが発生したと判定することができる。
【００６８】
上記「ＡＥ信号強度の発生回数」とは、図４に示すような波形信号であるＡＥ信号において、所定時間内に得られたＡＥ信号の時系列メインＡＥ波形の形状から算出されるＡＥ信号強度であって所定の閾値を超える振幅を有することで選択された値であり、ＡＥカウントと称されることもある。一般的に、ＡＥ信号強度の発生回数Ｃは、触媒にクラックが発生することにより増加する傾向があるため、ＡＥ信号強度の発生回数と所定の基準値とを比較することにより、触媒にクラックが生じているか否かを判定できる。
【００６９】
図２に示す構成のクラック発生検知装置１００において、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号との間で、強度の発生回数を比較することによりクラックを検知する制御について説明する。
【００７０】
例えば、メインＡＥ信号検出部１０とサブＡＥ信号検出部２０において、図５に示すようなメインＡＥ信号ＭとサブＡＥ信号Ｓが検出された場合、検出部３０の比較部３２は、所定時間おけるメインＡＥ信号ＭとサブＡＥ信号Ｓの強度の発生回数を測定する。ここでは、比較部３２には、メイン・サブのＡＥ信号に対して同じ値の閾値Ｔｈが予め定められている。そして所定時間ｔ１内において、予め定められた閾値Ｔｈを超えた強度Ｓを有する振幅の数をカウントすることによって、メインＡＥ信号強度の発生回数と、サブＡＥ信号強度の発生回数を算出する。
【００７１】
そして、メインＡＥ信号Ｍの強度の発生回数と、サブＡＥ信号Ｓの強度の発生回数を比較することにより、触媒で生じた弾性波の信号（差分信号）を得る。また、この比較により、差分信号に基づく特性値として「メインＡＥ信号の強度の発生回数と該サブＡＥ信号の強度の発生回数との差」が得られる。具体的には、比較部３２は、算出したメインＡＥ信号強度の発生回数と、サブＡＥ信号強度の発生回数との差を求める。このように、触媒１由来のＡＥ信号および周辺部材由来のＡＥ信号が含まれるメインＡＥ信号強度の発生回数と、主として周辺部材由来のＡＥ信号で構成されるサブＡＥ信号強度の発生回数との差を求めると、比較により得られる差分信号の強度の発生回数が得られる。比較部３２において得られた差分信号強度の発生回数は、検知部３０の判定部３４に送信される。
【００７２】
次に、検知部３０の判定部３４が、比較部３２において得られたメインＡＥ信号強度の発生回数と、サブＡＥ信号強度の発生回数の差（差分信号強度の発生回数）が、所定の基準値を上回っているか否かの判定を行う。メインＡＥ信号強度の発生回数とサブＡＥ信号強度の発生回数の差が、上記基準値を下回った場合には、ＡＥ信号の検出を再開する。一方、上記基準値を上回った場合、検知部３０は、触媒にクラックが発生したと判定し、クラック検知信号を作成し、外部伝達手段２５０に触媒１でクラックが発生した旨を通知させる。
【００７３】
＜実施例＞
次に、本発明に関する実施例を説明する。なお、以下で説明する実施例は、本発明を限定することを意図したものではない。
【００７４】
この実施例では、内燃機関２００の排気通路２１０に配置された触媒１（図１参照）に、図２に示す構成のクラック発生検知装置を適用している。そして、触媒１を所定の最高温度まで加熱した後に急冷した際に、クラック発生検知装置においてメインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数とを検出し、該メイン・サブのＡＥセンサのヒット数を比較した。
【００７５】
［ＡＥ波検出部］
上述のように、この実施例では、クラック発生検知装置として図２に示す構成のクラック発生検知装置１００を用いている。メインＡＥ信号検出部１０では、ガイドシャフト１４が触媒１に接触しており、触媒１由来のＡＥ波がＡＥセンサ１２に伝えられる。また、ガイドシャフト１４は、ホルダ１７を介してケース３に間接的に接触しており、ケース３の振動に由来するＡＥ波もＡＥセンサ１２に伝えられる。
一方、サブＡＥ信号検出部２０では、ガイドシャフト２４が触媒１に接触していない。また、サブＡＥ信号検出部２０のガイドシャフト２４は、ホルダ２７を介してケース３に間接的に接触しており、サブＡＥ信号検出部２０のＡＥセンサ２２には触媒１の周辺部材（ケース３やケース３に接触する他の部材）の振動に由来するＡＥ波が伝えられる。
また、メインＡＥ信号検出部１０とサブＡＥ信号検出部２０との間隔は、３０ｍｍ程度である。
【００７６】
［加熱処理］
ここでは、内燃機関２００の排気通路２１０に配置された触媒１に対して、排ガスＧと燃料Ｆを供給することによって、触媒１の入口面が所定の目標温度に昇温するまで加熱した。そして、触媒１が目標温度まで昇温した後に、燃料Ｆの供給を停止させることによって、上記入口面の温度が２５０℃になるまで触媒１を急冷した。本実施例では、この加熱→急冷のサイクルを、目標温度を変えて９回繰り返した。
本実施例の加熱処理における触媒１の温度スケジュールは以下のとおりである。
目標温度      急冷後の温度
１回目：  ９００℃  →  ２５０℃
２回目：  ９５０℃  →  ２５０℃
３回目：１０００℃  →  ２５０℃
４回目：１０５０℃  →  ２５０℃
５回目：１１００℃  →  ２５０℃
６回目：１０５０℃  →  ２５０℃
７回目：１０００℃  →  ２５０℃
８回目：  ９５０℃  →  ２５０℃
９回目：  ９００℃  →  ２５０℃
【００７７】
［ヒット数］
上記各々の温度スケジュールの急冷時に、メイン・サブのＡＥ信号検出部１０，２０においてＡＥ信号を検出した。そして、メイン・サブのＡＥ信号の「ヒット数」を算出した。ヒット数を算出するにあたっては、メイン・サブのＡＥ信号の強度Ｓに対する閾値を４０ｄｂに定め、該閾値を超えたＡＥ信号を１ヒットとした。そして、各々の温度スケジュールにおいて触媒１の入口面の温度が２５０℃になるまでの時間に計測されたヒットの数をカウントし、各々の温度スケジュールにおけるメインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数を算出した。このときの算出結果を表１および図１１に示す。
【００７８】
【表１】
2013029389.tif 000003
【００７９】
表１及び図９に示すように、メインＡＥ信号のヒット数は、目標温度を１０５０℃以上に設定した４〜６回目のサイクルにおいて増加した。このことから、高温から急冷されることによって触媒１に生じたクラックに由来するＡＥ波がメインＡＥ信号に含まれていると考えられる。
一方、目標温度を低く設定した１〜３，７〜９回目のサイクルにおいても、メインＡＥ信号のヒット数が確認された。また、このサイクルでは、メインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数とが近似していた。このため、メインＡＥ信号とサブＡＥ信号の両方に、周辺部材の振動に由来したＡＥ信号が含まれていると解される。
以上のことから、メインＡＥ信号検出部１０では触媒由来のＡＥ波の信号と、周辺部材由来のＡＥ波の信号とを含むメインＡＥ信号が検出されており、サブＡＥ信号検出部２０では周辺部材由来のＡＥ波の信号を含むサブＡＥ信号が検出されていることが分かった。そして、このメインＡＥ信号のヒット数とサブＡＥ信号のヒット数とを比較し、当該比較により得られたメインＡＥ信号とサブＡＥ信号のヒット数の差を求めれば、触媒１に生じたクラックを真に反映したＡＥ信号のヒット数を算出できることが分かった。
【符号の説明】
【００８０】
触媒  １
断熱材  ２
ケース  ３
メインＡＥ信号検出部  １０
メインＡＥ信号検出部のＡＥセンサ  １２
メインＡＥ信号検出部のガイドシャフト  １４
メインＡＥ信号検出部の付勢部材  １６
メインＡＥ信号検出部のホルダ  １７
メインＡＥ信号検出部の支持部  １８
サブＡＥ信号検出部  ２０
サブＡＥ信号検出部のＡＥセンサ  ２２
サブＡＥ信号検出部のガイドシャフト  ２４
サブＡＥ信号検出部の付勢部材  ２６
サブＡＥ信号検出部のホルダ  ２７
サブＡＥ信号検出部の支持部  ２８
検知部  ３０
比較部  ３２
判定部  ３４
検知開始判定部  ３６
クラック発生検知装置  １００
内燃機関  ２００
排気通路  ２１０
燃料噴射弁  ２３０
ＥＣＵ  ２４０
外部伝達手段  ２５０
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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