(57)【要約】【課題】排気ガスの熱を利用して触媒を規則的に回転でき、その回転状態の適否を検出できる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガス浄化装置１は、触媒３と、回転検出機構１０ａと、回転判定部１５とを備える。触媒３は、排気ガスの熱による駆動部材４１の膨張とエンジン停止による駆動部材４１の収縮とを利用して間欠的に回転される。回転検出機構１０aは、触媒３の回転変位量を検出する。回転判定部１５は、回転変位量の検出結果に基づき、触媒３が所定の適正な回転変位量で回転したか否かを判定する。【選択図】図１
2016084762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの熱による駆動部材の膨張とエンジン停止による前記駆動部材の収縮とを利用して間欠的に回転される触媒と、
前記触媒の回転変位量を検出する回転検出機構と、
前記回転変位量の検出結果に基づき、前記触媒が所定の適正な回転変位量で回転したか否かを判定する回転判定部とを備える排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。特に、排気ガスの熱を利用して触媒を規則的に回転でき、その回転状態の適否を検出できる排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車における排気ガスの排出経路の途中には、排気ガスに含まれる有害物質（炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）など）を浄化して無害物質（水（Ｈ２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２））に変化させる排気ガス浄化装置が設けられている。この浄化により、有害物質の大気への排出を低減している。例えば、特許文献１に示す排気ガス浄化装置（モノリス触媒コンバータ）は、円筒形のケーシングと、ケーシング内に収容されたモノリス触媒と、モノリス触媒を回転自在に受け止めるホルダとを備える。この排気ガス浄化装置は、排気ガスをモノリス触媒の軸心から偏心した位置に向けて流入させてモノリス触媒を回転させることで、モノリス触媒の全体に排気ガスが均一に流れるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−１４１８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
触媒の回転状態を検知することが求められる。特許文献１の技術では、排気ガスの圧力（風圧）を利用しているため回転状態が不規則であり、回転状態の適否を判断することが難しい。回転に規則性のある触媒であったとしても、回転状態の適否を検知できなければ、排気ガスが触媒の局所に集中し、触媒の寿命の低下や触媒の利用効率の低下を招く虞がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、排気ガスの熱を利用して触媒を規則的に回転でき、その回転状態の適否を検出できる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る排気ガス浄化装置は、触媒と、回転検出機構と、回転判定部とを備える。触媒は、排気ガスの熱による駆動部材の膨張とエンジン停止による駆動部材の収縮とを利用して間欠的に回転される。回転検出機構は、触媒の回転変位量を検出する。回転判定部は、回転変位量の検出結果に基づき、触媒が所定の適正な回転変位量で回転したか否かを判定する。
【発明の効果】
【０００７】
上記排気ガス浄化装置は、排気ガスの熱を利用して触媒を規則的に回転でき、上記回転判定部を備えることでその回転状態の適否を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る排気ガス浄化装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す排気ガス浄化装置の（ＩＩ）−（ＩＩ）断面の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図３】実施形態１に係る排気ガス浄化装置の一方向回転駆動機構による触媒の回転動作を模式的に示す部分断面図である。
【図４】図１に示す排気ガス浄化装置の（ＩＶ）−（ＩＶ）断面の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図５】エンジンの挙動に伴う触媒の温度、駆動部材の伸縮量、及び触媒の回転変位量の推移を示すグラフである。
【図６】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部での判定に用いる情報の取得手順を示すフローチャートである。
【図７】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部での判定に用いる情報の取得手順を示すフローチャートである。
【図８】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン始動時の触媒の回転判定手順を示すフローチャートである。
【図９】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン駆動中の触媒の回転判定手順の前半を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン駆動中の触媒の回転判定手順の後半を示すフローチャートである。
【図１１】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン駆動中の触媒の回転判定手順の前半を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン駆動中の触媒の回転判定手順の後半を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン停止後の触媒の回転判定手順の前半を示すフローチャートである。
【図１４】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン停止後の触媒の回転判定手順の後半を示すフローチャートである。
【図１５】実施形態１に係る排気ガス浄化装置に備わる回転判定部によるエンジン停止後の触媒の回転を判定した後、エンジンの始動までの触媒の回転判定手順を示すフローチャートである。
【図１６】変形例１に係る排気ガス浄化装置の概略斜視図である。
【図１７】変形例２に係る排気ガス浄化装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の排気ガス浄化装置の実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。図面において、同一符号は同一名称物を示す。
【００１０】
《実施形態１》
実施形態１に係る排気ガス浄化装置は、回転可能な触媒の回転が正常か否かを検出する。この回転検出装置の主たる特徴とするところは、上記正常か否かの判定を触媒の回転変位量を検出する特定の回転検出機構の検出結果に基づいて行う回転判定部を備える点にある。以下、まず、図１〜５を参照して回転可能な触媒３を備える排気ガス浄化装置１を説明し、図１を参照して回転検出機構１０ａを説明する。その後、図１を参照して回転判定部１５を説明し、図５〜１５を参照してその回転判定部１５による判定手順を説明する。以下の説明では、図３における触媒３の反時計回りの回転を正転、時計回りの回転を逆転とする。図２と図４は、触媒３が回転していない状態を示す。
【００１１】
〔排気ガス浄化装置〕
排気ガス浄化装置１は、排気ガスの有害物質を浄化する。この有害物質の浄化により、有害物質の大気への排出を低減する。排気ガス浄化装置１は、自動車のエンジンの各シリンダから排出される排気ガスを集約するエキゾーストマニホールド２００の出口にこの出口と略同軸上に設けられている（図１）。そうすることで、排気ガスが触媒３の軸心に対して偏心した位置に流れないようにしている。ここでは、排気ガス浄化装置１は、ケーシング２と、触媒３と、一方向回転駆動機構４（図２）と、回転検出機構１０ａとを備える。
【００１２】
［ケーシング］
ケーシング２は、内部に後述する触媒３及び連動回転部材１１を収納する。ケーシング２は、本体部２１と、流入部２２と、流出部２３と、突出部２４とを備える。本体部２１は、触媒３を囲む。ここでは、本体部２１は触媒３の外形形状に沿った軸方向に一様な外形の円筒状に形成されている。流入部２２及び流出部２３は、本体部２１の上流及び下流に一体化され、互いに端部側に向かって外径が小さくなる円錐台筒状に形成されている。突出部２４は、連動回転部材１１を収納する。ここでは、本体部２１と内部空間が連通するように本体部２１の下流側に一体化され、先端が先細るように外方に突出する三角状に形成されている。突出部２４には、後述する回転伝達軸１３が挿通される貫通孔（図示略）が形成されている。貫通孔の形成箇所は、回転伝達軸１３の引き出し方向に応じて適宜選択でき、ここでは突出部２４の上方側としている。ケーシング２の材質は、例えば耐熱鋼などが挙げられる。
【００１３】
本体部２１の内周面（下流側）には、その周方向に凹凸が連続的に繰り返される歯車状面２１ａが形成されている（図２）。歯車状面２１ａは、後述する一方向回転駆動機構４を構成する。歯車状面２１ａの輪郭形状は、のこぎり波状である。のこぎり波は、山と谷が繰り返され、谷を形成する（山の頂点を挟む）２辺が長辺と短辺で構成されている。のこぎり波の谷（山）の形状は、逆転（正転）方向側に深く（高く）なるように傾いたＶ字状（逆Ｖ字状）である。即ち、ケーシング２を上面視した場合、谷（山）を形成する長辺は、正転（逆転）方向側に位置する。
【００１４】
［触媒］
触媒３は、排気ガスに含まれるＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘなどの有害物質をＨ２Ｏ、ＣＯ２、Ｎ２の無害物質に浄化する化学反応を促進する。触媒３は、ハニカム状に成形した一体構造物の表面に活性アルミナなどがコーティングされたモノリス担体と、モノリス担体に担持され、排気ガスの有害物質の浄化を促進する触媒物質とを備えるモノリス触媒を用いることができる。モノリス担体の外形形状は、円柱状である。モノリス担体の材質は、アルミナ、シリカ、マグネシアなどのセラミックスが挙げられる。触媒物質は、白金、ロジウム、パラジウムなどの希少金属が挙げられる。触媒３は、下流側端部（図１下側）の周縁部に取り付けられるホルダ（図示略）により回転可能にケーシング２の本体部２１内に収納されている。触媒３は、排気ガスの熱による膨張と冷却（例えばエンジン停止）による収縮とを行う駆動部材４１（後述）により回転される。
【００１５】
［一方向回転駆動機構］
一方向回転駆動機構４は、排気ガスの熱を利用して触媒３をケーシング２に対して一方向に間欠的に回転させる（図２）。一方向回転駆動機構４は、ケーシング２と触媒３の間において、下流側に設けられている。一方向回転駆動機構４は、上述の歯車状面２１ａと、駆動部材４１とを備える。
【００１６】
駆動部材４１は、排気ガスの熱で熱膨張することにより歯車状面２１ａを押圧して触媒３を回転させる。駆動部材４１は、棒状に形成され、触媒３の外周面に固定される固定端４１ａと、歯車状面２１ａ側に付勢される自由端４１ｂとを有する。固定端４１ａの触媒３への固定は、例えばヒンジ４２を用いることが挙げられる。ヒンジ４２の一片が触媒３の外周面に固定され、他片が固定端４１ａに固定される。駆動部材４１は、ヒンジ４２による触媒３への固定端４１ａの固定により、触媒３の外周面に対して傾斜自在に設けられている。自由端４１ｂの歯車状面２１ａ側への付勢は、例えば圧縮バネ４３を用いることが挙げられる。圧縮バネ４３の一端が触媒３の外周面に固定され、他端が駆動部材４１の途中に固定される。駆動部材４１は、この圧縮バネ４３の付勢により固定端４１ａが正転側、自由端４１ｂが逆転側に位置するように傾けられると共に、自由端４１ｂが歯車状面２１ａに当て止めされている。
【００１７】
駆動部材４１の材質は、熱膨張係数が高く、耐熱性に優れる材質、例えばステンレス鋼が挙げられる。そうすれば排気ガスの熱で熱膨張し易いため、詳しくは後述するが駆動部材４１が歯車状面２１ａを押圧して触媒３を回転させられる。駆動部材４１の長さは、ケーシング２と触媒３との間の最短長さよりも長いことが挙げられる。そうすれば、圧縮バネ４３の付勢により自由端４１ｂを歯車状面２１ａに当て止めできる。駆動部材４１の数は、単数でも良いし複数でも良い。複数設ける場合、触媒３の周方向及び軸方向の少なくとも一方に適当な間隔を開けて並列させるとよい。ここでは、図示は省略しているが、触媒３の周方向に複数設けられている。
【００１８】
一方向回転駆動機構４による触媒３の正転は、図３に示すように、駆動部材４１の熱膨張→駆動部材４１の固定端４１ａの正転側への移動→駆動部材４１の収縮→駆動部材４１の自由端４１ｂの外周側への移動、の繰り返しにより行われる。図３の括弧内のギリシャ数字は、動作の順番を示す。
【００１９】
エンジンが始動して排気ガスが排気ガス浄化装置１へ流入すると、排気ガスの熱により実線で示す駆動部材４１（ｉ）が熱膨張する。駆動部材４１（ｉ）が熱膨張すると、図右側の二点鎖線で示す駆動部材４１(ｉｉ)のように自由端４１ｂ(ｉｉ)が歯車状面２１ａの谷を押圧すると共に、固定端４１ａ(ｉｉ)が正転側へずれる。このとき、触媒３は、固定端４１ａ(ｉｉ)が正転側へずれた分だけ正転（太線矢印方向へ回転）する。次に、エンジンの停止により排気ガス浄化装置１への排気ガスの流通が停止すると、駆動部材４１(ｉｉ)が冷却されて収縮する。駆動部材４１(ｉｉ)が収縮する過程で、図中央の二点鎖線で示す駆動部材４１（ｉｉｉ）のように自由端４１ｂ（ｉｉｉ）が正転側へ歯車状面２１ａ上を摺動する。駆動部材４１（ｉｉｉ）が更に収縮すると、駆動部材４１（ｉｉｉ）の自由端４１ｂ（ｉｉｉ）は歯車状面２１ａの山を超える。上記山を超えると、圧縮バネ４３の付勢により、図左側の二点鎖線で示す駆動部材４１（ｉｖ）のように駆動部材４１（ｉｖ）の自由端４１ｂ（ｉｖ）が谷に落ちて隣の山に当て止めされる。この一連の動作が繰り返し行われる度に、触媒３は正転する。
【００２０】
エンジン駆動中及び停止中の触媒３の温度、駆動部材４１の伸縮量、及び触媒３の回転変位量の推移を図５のグラフａ〜ｅに示す。グラフａ〜ｅの横軸はいずれも時間を示し、グラフａ〜ｅのそれぞれの縦軸は、イグニッション・スイッチ（ＩＧＳＷ）のｏｎ・ｏｆｆ、エンジンの回転数Ｎｅ、触媒温度、駆動部材の伸縮量、触媒３の回転変位量を示す。
【００２１】
ＩＧＳＷをｏｎにしてエンジンを始動させる（グラフａ）。触媒３の温度は、エンジンの回転数Ｎｅの増減を繰り返す間（グラフｂ）に、排気ガスからの伝熱により上昇する（グラフｃ）。駆動部材４１の長さは、触媒３（駆動部材４１）の温度が上昇するにつれて長くなる（グラフｄ）。このとき、上述したように駆動部材４１の自由端４１ｂが歯車状面２１ａの谷を押圧し、固定端４１ａが正転側へずれる（図３）。触媒３の回転変位量は、駆動部材４１が長くなるにつれて増加する（グラフｅ）。
【００２２】
触媒温度は、特定の温度まで上昇すると一定になる(グラフｃ)。駆動部材４１の長さはそれ以上長くならず一定になり（グラフｄ）、触媒３の回転変位量も増加せず一定になる（グラフｅ）。このとき、駆動部材４１は、上述したように、図３の右側の二点鎖線で示す状態であり、触媒３は正転した状態である。
【００２３】
ＩＧＳＷをｏｆｆにしてエンジンを停止させる（グラフａ）。エンジンの回転数Ｎｅは０（ゼロ）になり（グラフｂ）、触媒３の温度は、徐々に下降して、所定の温度で略一定になる（グラフｃ）。駆動部材４１の長さは、触媒３（駆動部材４１）の温度が下降にするにつれて短くなり、所定の長さで一定になる（グラフｄ）。このとき、駆動部材４１は、上述したように、図３の中央の二点鎖線で示すような状態を経て、左側の二点鎖線で示すような状態となる。触媒３の回転変位量は、その状態を略維持する（グラフｅ）。
【００２４】
［回転検出機構］
回転検出機構１０ａは、回転可能な触媒３の回転を検出し、その回転を判定する。回転検出機構１０ａは、連動回転部材１１と、回転伝達軸１３と、センサ１４と、回転判定部１５とを備え、触媒３の回転を機械的な連動によりケーシング２の外に配置したセンサ１４に伝達することで検出して判定する。
【００２５】
（連動回転部材）
連動回転部材１１は、触媒３の回転に連動して回転する。触媒３の回転の連動回転部材１１への伝達は、触媒３と連動回転部材１１の両方に外接する回転伝達ベルト１２を介して行うことができる。この場合、例えば、触媒３及び連動回転部材１１と回転伝達ベルト１２とは互いに噛み合う噛合機構を備える形態とすることが挙げられる。噛合機構は、触媒３及び連動回転部材１１の外周面の所定箇所に形成されるギア（図示略）と、これらギアに噛合するチェーン（回転伝達ベルト１２）とを備える構成が挙げられる。回転伝達ベルト１２の材質は、耐熱性に優れる金属、例えばステンレス鋼などが挙げられる。触媒３の回転の連動回転部材１１への伝達は、触媒３及び連動回転部材１１の両方の外周面に互いに噛み合うギアを形成し、そのギア同士の噛合により行うこともできる。その場合、回転伝達ベルトは不要である。
【００２６】
連動回転部材１１は、触媒３と共にケーシング２内に収納されている。ここでは、ケーシング２の突出部２４に連動回転部材１１の軸が触媒３の軸と平行するように収納されている。連動回転部材１１を突出部２４に配置することで、ケーシング２の上記貫通孔からその外に回転伝達軸１３（後述）を引き出しやすい。連動回転部材１１の配置位置は、触媒３の下流側で、触媒３との間に間隔を空けて触媒３と非接触な離間した位置であることが好ましい。連動回転部材１１の配置位置を触媒３の下流側とすることで、回転伝達軸１３のケーシング２から貫通する箇所を触媒３の下流側に配置し易い。そのため、仮にケーシング２から排気ガスが漏洩しても、漏洩した排気ガスは触媒３により浄化されていて無害であるため、有害物質による環境破壊には影響が少ない。一方、連動回転部材１１の配置位置を触媒３と離間した位置とすることで、触媒３からの熱伝導を抑制し易い。そのため、連動回転部材１１から回転伝達軸１３へ、ひいては回転伝達軸１３からセンサ１４への熱伝導を抑制し易い。
【００２７】
連動回転部材１１の外周面には、上述のギア（図示略）が形成される。連動回転部材１１の外径は、触媒３の外径に比較して小さくすること、或いは触媒３と連動回転部材１１のギア比を高くすることが好ましい。そうすれば、回転伝達軸１３の回転をセンサ１４で検出し易い。触媒３の回転が排気ガス３の熱を利用して間欠的に行われる場合のように触媒３の一度の回転変位量が少なくても、連動回転部材１１の一度の回転変位量、ひいては回転伝達軸１３の一度の回転変位量を多くできるからである。また、コストの増加を抑制できる。センサ１４に微小な回転変位量を測定するための高精細なセンサを用いなくてもよいからである。高精細なセンサのコストは高いことが多い。触媒３及び連動回転部材１１の両方の外周面に互いに噛み合うギアを形成して触媒３の回転を連動回転部材１１へ伝達する場合は、ギア比を高くすると、同様の効果が得られる。連動回転部材１１の材質は、排気ガスの温度に対する耐熱性に優れる材質、金属やセラミックスなどが挙げられる。
【００２８】
（回転伝達軸）
回転伝達軸１３は、連動回転部材１１の回転に連動して回転し、連動回転部材１１の回転をケーシング２外に伝達する。回転伝達軸１３は、本体部１３０と、本体部１３０の一端側で連動回転部材１１に連結される回転部材側端部１３１と、本体部１３０の他端側でセンサ１４（後述）側に配置されるセンサ側端部１３２とを有する。回転部材側端部１３１は、ケーシング２内に位置し、センサ側端部１３２は、センサ１４に連結されている。
【００２９】
本体部１３０は、ケーシング２の内外を貫通している。本体部１３０の構成は、単一の部材で一連に構成する以下の（１）や（２）の形態としてもよいし、複数の異なる部材を組み合わせて構成する以下の（３）、（４）の形態としてもよい。
（１）本体部１３０を直線状のシャフト（インフレキシブル）で構成する形態。
（２）本体部１３０をフレキシブルシャフト１３４で構成する形態（図１６）。
（３）本体部１３０を直線状のシャフト１３３とフレキシブルシャフト１３４と接続部材１３５とで構成する形態（図１）。
（４）本体部１３０が少なくとも一対の傘歯車（マイタ歯車）１３６ａを備える形態（図１７）。
【００３０】
ここでは、上記（３）の形態を説明する。上記（２）の形態は変形例１、上記（４）の形態は変形例２でそれぞれ説明する。
【００３１】
本体部１３０は、回転部材側端部１３１側に設けられる直線状のシャフト１３３と、センサ側端部１３２に設けられるフレキシブルシャフト１３４と、両シャフト１３３，１３４を接続する接続部材１３５とで構成されている。
【００３２】
直線状のシャフト１３３は、連動回転部材１１と同軸上に設けられてケーシング２の内外に貫通している。本体部１３０のうちケーシング２の貫通箇所を直線状のシャフト１３３で構成することで、その貫通箇所をフレキシブルシャフトで構成する場合に比較して、ケーシング２の貫通箇所とシャフト１３３との隙間をシールするシール構造（図示略）を形成し易い。そのため、排気ガスの漏洩を抑制し易い。
【００３３】
シャフト１３３の引き出し方向は、上方側と下方側のいずれでもよく、センサ１４の配置位置に応じて適宜選択すればよい。上述のようにシール構造を形成し易いからである。ここでは、シャフト１３３の引き出し方向を上方側としている。
【００３４】
フレキシブルシャフト１３４の取り回し方は、周辺部材（図示略）との兼ね合いで適宜選択すればよい。フレキシブルシャフト１３４は、形状の自由度が高く取り回し易いため、周辺部材の配置位置に影響を受け難い。そのため、センサ１４をケーシング２から離間して配置しても、センサ側端部１３２をセンサ１４側へ配置し易い。また、センサ１４をケーシング２から離間させられるため、排気ガスのセンサ１４への伝熱を低減し易い。
【００３５】
接続部材１３５は、断熱材料で構成することが好ましい。そうすれば、排気ガスのシャフト１３３を介したフレキシブルシャフト１３４への伝熱を抑制して、センサ１４への熱影響を抑制し易い。
【００３６】
（センサ）
センサ１４は、回転伝達軸１３の回転を検出する。具体的には、センサ１４は、ケーシング２外に配置され、ケーシング２外に露出される回転伝達軸１３の回転を検出する。ここでは、センサ１４は、回転伝達軸１３のセンサ側端部１３２と連結されて、回転伝達軸１３の回転に連動して回転する回転軸（図示略）を有する。センサ１４の配置位置は、排気ガスの温度の影響を受けない程度にケーシング２から離れた箇所とすることが好ましい。
【００３７】
センサ１４の種類は、回転伝達軸１３の回転変位量を測定できるものであればよい。特に、センサ１４の種類は、以下の（１）〜（５）の条件を満たすことが好ましい。
（１）触媒３の最大回転変位量の２倍以上の回転変位量を検出可能。ここでいう最大回転変位量とは、排気ガスの温度や図３の本体部２１の歯車状面２１ａのサイズ・形状などに基づき、エンジンを始動して停止した後、次に始動するまでの間に変位する触媒３の回転変位量の設計値を言う。
（２）エンジンを停止しても、次に始動した際には触媒３の位置情報がリセットされず絶対位置を出力する。
（３）検出可能な最小の回転変位量は、上記最大回転変位量の半分以下である。
（４）センサ１４の回転軸はストッパーを備えない。
（５）ヒステリシスを備える。
【００３８】
上記（１）の条件を満たすことで、触媒３の回転が正常か否かの判断をし易い。仮に、最大回転変位量と同等の変位幅を検出可能なセンサとすると、センサで得た触媒３の位置情報が、触媒３が回転した結果なのか、回転せず停止していた結果なのかがわからなくなる虞があるからである。上記（２）の条件を満たすことで、回転するはずのないエンジン停止時に仮に触媒３が回転してもその回転を検出できる。上記（３）の条件を満たすことで、季節などの外部環境や使用状況などにより、エンジンを始動して停止した後、次に始動するまでの間の回転変位量が小さくなっても検出できる。上記（４）の条件を満たすことで、回転軸の回転回数に制約がないため、例えば、走行頻度などにより回転変位量が増加しても正確に測定できる。上記（５）の条件を満たすことで、触媒３の回転変位量の正確な積算値を求め易い。例えば、センサの回転軸の回転に伴って出力値が増加して回転軸が１周すると出力値が初期に戻り（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）、このＨｉｇｈ→Ｌｏｗとなった際に、触媒２の回転変位量を積算する場合、ヒステリシスを備えることでＨｉｇｈ→Ｌｏｗの間でのハンチングを防止できるからである。
【００３９】
具体的には、このようなセンサ１４としてはポテンショメータやエンコーダなどが挙げられる。特に、ポテンショメータでは回転止め無しの単回転型が好適であり、エンコーダではアブソリュート形が好適である。センサ１４により回転伝達軸１３の回転変位量を検出することで、この回転変位量から触媒３の回転変位量を求められる。ここでは、センサ１４に回転止め無しの単回転型のポテンショメータを用いる。
【００４０】
（回転判定部）
図１を参照して回転判定部１５を説明し、その後、図５〜１５を参照して回転判定部１５による触媒３の回転変位量の判定手順を説明する。回転判定部１５は、回転検出機構１０ａで検出した触媒３の回転変位量の検出結果に基づき、触媒３が所定の適正な回転変位量で回転したか否かを判定する。回転判定部１５は、メモリ１５１と、判断部１５２と、演算部１５３と、警告指令部１５４とを備える。
【００４１】
〈メモリ〉
メモリ１５１は、触媒３の位置情報と、触媒３の回転変位量の積算値と、設計回転変位量とを保存する。具体的な位置情報は、エンジン停止時（ＩＧＳＷのｏｆｆ時）とエンジン動作中とがある。設計回転変位量は、図３の本体部２１の歯車状面２１ａのサイズ・形状などに基づき、ＩＧＳＷをｏｎからｏｆｆして次にｏｎするまでの間に変位する触媒３の回転変位量の設計値である。このメモリ１５１には、不揮発性メモリを用いる。エンジン停止時（ＩＧＳＷのｏｆｆ時）に、記憶した位置情報及び積算値をリセットしないためである。
【００４２】
〈判断部〉
判断部１５２は、触媒３の位置情報、触媒３（駆動部材４１）の温度、触媒３の回転変位量の増加率、及び触媒３の回転変位量の積算値がそれぞれ所定の範囲内か否かを判断する位置判断部、温度判断部、増加率判断部、及び積算値判断部を備える（いずれも図示略）。触媒３の温度、及び触媒３の回転変位量の増加率は、演算部１５３により求められる。
【００４３】
〈演算部〉
演算部１５３は、触媒３（駆動部材４１）の温度、触媒３の回転変位量の増加率、及び想定回転変位量のそれぞれを演算する温度演算部、増加率演算部、及び想定変位量演算部を備える（いずれも図示略）。触媒３（駆動部材４１）の温度は、エンジン駆動中では、排気ガスの温度や触媒３の熱容量などに基づいて求め、エンジン停止中では、エンジン駆動中の触媒３の温度と、外気温などの外部環境とに基づいて求める。排気ガスの温度は、エンジンの負荷（回転数Ｎｅや運転時間、ガソリンの噴射量など）を考慮して演算することで求められる。触媒３（駆動部材４１）の温度を測定する温度センサを備えていてもよい。その場合、温度演算部は不要である。触媒３の回転変位量の増加率は、走行中の触媒３の回転変位量を、回転変位量が増加し始めてからピークに達するまでの時間で除することで求める。想定回転変位量は、実測した暖機回数と上記設計回転変位量との積で求まる。暖機回数は、以下の検出手順の説明では、ＩＧＳＷをｏｎしてｏｆｆする回数と同等とする。演算部１５３は、想定変位量演算部の代わりに、想定暖機回数を演算する想定回数演算部を備えていてもよい。想定暖機回数は、触媒３の回転変位量の積算値を上記設計回転変位量で除することで求まる。この場合、判断部１５２は、積算値判断部の代わりに暖機回数判断部を備えることが挙げられる。
【００４４】
〈警告指令部〉
警告指令部１５４は、判断部１５２が異常と判断すれば、マルチファンクション・インジケータ・ランプ（ＭＩＬ）やマルチファンクション・インジケータ・ディスプレイ（ＭＩＤ）などの表示部３００に警告を表示するように指令する。表示部３００に表示された警告により、ドライバーに知らせる。
【００４５】
（回転判定部の判定手順）
この回転判定部１５により、エンジン停止中及び駆動中などにおいて、触媒３の動作が正常か否かを判定する。その判定手順を説明するに当たり、まず図５を参照して、触媒３の正常な動作及び異常な動作における触媒３の回転変位量の推移を説明する。その後、図６〜図１５を参照して、判定手順を説明する。ここでは、以下、説明の便宜上、ＩＧＳＷをｏｎ→ｏｆｆ後、ＩＧＳＷの次のｏｎまでの間のエンジンの挙動及び駆動部材４１の伸縮量の推移は、最も基本的な挙動を例に説明する。具体的には、エンジン駆動中に駆動部材４１は、図３で説明したように熱膨張して固定端４１ａが正転側へ移動する。その後、エンジンを停止して次のエンジンの始動までの間に駆動部材４１は、図３で説明したように、収縮し自由端４１ｂが外周側へ移動する。即ち、ＩＧＳＷをｏｎ→ｏｆｆ後、ＩＧＳＷの次のｏｎまでの間に、駆動部材４１は歯車状面２１ａの谷を押圧して山を超えると共に隣の谷に落ちて隣の山に当接され、触媒３は谷と隣の谷との間の１ピッチ分回転する。
【００４６】
このとき、エンジン停止中及び駆動中に関わらず触媒３の動作が正常であるとは、上述したように、ＩＧＳＷのｏｎとｏｆｆを繰り返す過程（図５グラフａ）で、エンジンの回転数の増減（グラフｂ）に伴う触媒３の温度及び駆動部材４１の伸縮量の推移（グラフｃ及びｄに示すような）に対して、触媒３の回転変位量が推移（グラフｅ）することをいう。つまり、エンジンの駆動中に駆動部材４１の伸長に伴う触媒の回転が生じ、エンジンの停止に伴う駆動部材４１の収縮により触媒３の回転変位が維持され、次のエンジンの駆動までその変位を維持する。
【００４７】
一方、触媒３の動作が異常であるとは、エンジン停止中や駆動中など、エンジンの挙動状態によって、例えば、図５のグラフｆ〜ｋに示すように触媒３の回転変位量が推移することが挙げられる。グラフｆ及びｇは、ＩＧＳＷのｏｆｆからｏｎの間に生じた異常を示し、グラフｈ〜ｋは、ＩＧＳＷのｏｎからｏｆｆの間に生じた異常を示している。グラフｆ〜ｋの横軸は時間を示し、縦軸は触媒３の回転変位量を示す。
【００４８】
グラフｆ及びグラフｇにおいて、グラフａに示すＩＧＳＷのｏｎとｏｆｆを繰り返す過程で、グラフｂに示すエンジンの回転数Ｎｅの増減に伴って、グラフｃ及びｄに示すように触媒３の温度及び駆動部材４１の伸縮量が推移した際、グラフｆ及びグラフｇの左側のｏｆｆ時とその次のｏｎ時（中央）とで触媒３の回転変位量を比較すると、増減することなく略同じである。これに対し、グラフｆ及びグラフｇの中央のｏｆｆ時とその次のｏｎ時（右側）とで触媒３の回転変位量を比較すると、グラフｆでは所定範囲以上増加し、グラフｇでは所定範囲以下減少している。即ち、一方向回転駆動機構４の故障によりＩＧＳＷのｏｆｆからｏｎの間で回転するはずのない触媒３が回転している、又はセンサ１４（回転検出機構１０ａ）の故障などが考えられ、異常であるとみなす。
【００４９】
グラフｈ及びｉにおいて、中央のｏｎ→ｏｆｆ間での触媒３の回転変位量の増加量に比較して、右側のｏｎ→ｏｆｆ間での触媒３の回転変位量の増加量が、グラフｈでは所定範囲よりも少なく、グラフｉでは所定範囲よりも多い。また、グラフｊ及びｋにおいて、中央のｏｎ→ｏｆｆ間での触媒３の回転変位量の増加率に比較して、右側のｏｎ→ｏｆｆ間での触媒３の回転変位量の増加率が、グラフｊでは所定範囲よりも高く、グラフｋでは所定範囲よりも低い。即ち、一方向回転駆動機構４などの故障によりＩＧＳＷのｏｎ中に触媒３が所定の適正な回転変位量で回転していない、又はセンサ１４（回転検出機構１０ａ）の故障などが考えられ、異常であるとみなす。
【００５０】
以下、上記のような触媒３の回転変位量の推移が生じているか否かを回転判定部１５により判定する判定手順を説明する。この判定手順を説明するに当たり、回転判定部１５による判定に利用する情報の取得手順（１）、（２）を、図６、７に示すフローチャートに基づいて順に説明する。
【００５１】
図６は、エンジン始動時（ＩＧＳＷのｏｆｆからｏｎ時）に一度だけ行って判定に利用する情報を取得する手順を示すフローチャートである。取得する情報としては、ＩＧＳＷをｏｆｆしてから次のｏｎ時に亘る間での情報であり、ソーク時間ｔ、触媒３の位置情報及び回転変位量の積算値である。図７は、エンジン始動時（ＩＧＳＷのｏｆｆからｏｎ時）、エンジン作動中、エンジン停止中など、所定の時間毎に行って判定に利用する情報を取得する手順を示すフローチャートである。取得する情報としては、センサ１４により検知した時点での触媒３の位置情報及び回転変位量の積算値である。
【００５２】
回転判定部１５による判定は、図８〜図１４のようにエンジンのｏｎ・ｏｆｆのたびに触媒の逐次的回転状態を判定する短期的判定と、図１５のようにエンジンのｏｎ・ｏｆｆを複数回繰り返して触媒３の累積的回転状態を判定する長期的判定とがある。
【００５３】
図８は、エンジン始動時（ＩＧＳＷのｏｆｆからｏｎ時）の判定手順を示すフローチャートであり、エンジン停止中の触媒３の動作が正常か否かを判定して、上述した図５のグラフｆ及びｇのような異常の有無を検出する。即ち、このときの正常とは、触媒３が回転しない場合をいい、異常とは、触媒３が回転した又はセンサ１４が故障した場合をいう。図９〜図１２は、エンジンの駆動中の判定手順を示すフローチャートであり、エンジン駆動中の触媒３の動作が正常か否かを判定して、上述したグラフｈ及びｉのような異常と、グラフｊ及びｋのような異常との有無を検出する。即ち、このときの正常とは、触媒３が所定の適正な回転変位量で回転した場合をいい、異常とは、触媒３が回転していない又は適正な回転変位量の範囲を外れて回転した、或いはセンサ１４が故障した場合をいう。図１３、図１４は、エンジン停止時（ＩＧＳＷのｏｆｆ時）の判定手順を示すフローチャートであり、エンジン停止時の触媒３の動作が正常か否かを判定する。このときの正常とは、触媒３が所定の位置に停止した場合をいい、異常とは、触媒３が回転した、又はセンサ１４が故障した場合をいう。図１５は、図１３，１４の判定手順後、次にエンジンを始動させるまでの間の判定手順を示すフローチャートであり、触媒３の回転変位量の積算値が正常か否かを判定する。このときの正常とは、触媒３の動作の積算値が所定の範囲内である場合をいう。
【００５４】
〈情報取得手順（１）〉
まず、図６に示すように、ｏｆｆ状態のＩＧＳＷをｏｎにしたら、ソーク時間（前回ＩＧＳＷのｏｆｆ時から今回のｏｎ時までの間の時間）を取得する（ステップＳ０１）。ソーク時間は、ＩＧＳＷのｏｆｆ時の時刻とＩＧＳＷのｏｎ時の時刻との差から求められる。次に、ＩＧＳＷのｏｎ時の触媒３の位置情報Ｐｓを取得する（ステップＳ０２）。次に、ＩＧＳＷの前回ｏｆｆ中（今回のｏｎする前）の触媒３の位置情報Ｐｎ（＝Ｐｏ２）と、前回積算した触媒３の回転変位量の積算値Ｄｎ（＝Ｄｏ２）とをメモリ１５１から呼び出す（ステップＳ０３）。この位置情報Ｐｏ２及び積算値Ｄｏ２は、詳しくは図１３，１４で説明するが、ＩＧＳＷをｏｆｆして所定時間経過した後に取得される。そして、処理を終了する。
【００５５】
〈情報取得手順（２）〉
図７に示すように、センサ１４の出力値を入力する（ステップＳ１１）。次に、入力した出力値に対してヒステリシス処理して補正を行ったセンサ１４の補正出力値Ｏａｄを算出する（ステップＳ１２）。これにより、センサ１４の出力値のバラつきを抑制できる。例えば、センサ出力値が少し戻ったりしたりしても同じ値を保持するような処理を行う。そうして、センサ自身のバラつき、触媒や触媒とセンサの回転系のガタつき分で値がハンチングしないようにする。
【００５６】
次に、ステップＳ１２のセンサ１４の補正出力値Ｏａｄが所定範囲内か否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３を満たす場合、センサ１４の補正出力値Ｏａｄのサンプル処理を行う（ステップＳ１４）。ここでは、後述のステップＳ１６でまたぎがあったか否かを判定するためにステップＳ１２の補正出力値Ｏａｄを格納しておく。ステップＳ１３を満たさない場合、センサ１４が異常（故障）であると判定し、所定のフェールセーフ処理を行う（ステップＳ１１０）。このとき、表示部３００に警告を表示するように警告指令部１５４が警告指令を出してドライバーに異常を知らせてもよい。そして、処理を終了する。
【００５７】
次に、ゼロクロス回数ｚｃｎのカウントアップの履歴が無いか否かを判定する（ステップＳ１５）。ゼロクロス回数ｚｃｎとは、センサ１４の出力値が初期値に戻って（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）、再び上昇した回数を言う。ゼロクロス回数ｚｃｎのカウントアップの履歴の有無を判定することで、触媒の回転変位量の積算値を取得（算出）し易い。ステップＳ１５を満たす場合、センサ１４の最大出力値から最小出力値（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）への変位があったことを「またぎがあった」とし、そのまたぎがあったか否かを判定する（ステップＳ１６）。この出力値のまたぎは、上記ステップＳ１４で格納されたセンサ１４の補正出力値Ｏａｄと、それ以前に格納したセンサ１４の補正出力値Ｏａｄとの比較により行う。またぎがあったか否かを判定することで、触媒３の回転を精度良く検知し易く、触媒３の正確な回転変位量を取得し易い。ステップＳ１５を満たさない場合、後述するステップＳ１８の処理を行う。
【００５８】
ステップＳ１６を満たす場合、ゼロクロス回数ｚｃｎのカウントをアップ（ｚｃｎ＝ｚｃｎ＋１）してゼロクロス回数ｚｃｎのカウントアップの履歴を有りとする（ステップＳ１７）。カウントアップの履歴は、次のＩＧＳＷのｏｎ時にリセットされ、カウント数は、保持される。ステップＳ１６を満たさない場合、後述するステップＳ１８の処理を行う。
【００５９】
次に、ステップＳ１２のセンサ１４の補正出力値Ｏａｄから触媒３の位置情報を算出する（ステップＳ１８）。この位置情報は、後述する判定処理において位置情報Ｐｓ、位置情報Ｐｍ、位置情報Ｐｏ１、位置情報Ｐｏ２などである。
【００６０】
次に、触媒３の回転変位量の積算値を算出する（ステップＳ１９）。触媒３の回転変位量の積算値は、「（ステップＳ１８の触媒３の回転変位量）＋（ゼロクロス回数ｚｃｎ）×（設計回転変位量Ｄｄ）」により求まる。そして、処理を終了する。
【００６１】
〈短期的判定手順〉
｛エンジン始動時の判定手順｝
エンジン始動時（ＩＧＳＷのｏｆｆからｏｎ時）の回転判定部１５の判定手順を、主として図８（適宜図６、７を参照）に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６２】
ｏｆｆ状態のＩＧＳＷをｏｎにしたら、前回のＩＧＳＷのｏｎ時にエンジンが暖機され、かつソーク時間ｔ（ＩＧＳＷのｏｆｆ後、ＩＧＳＷの次のｏｎまでの時間）が所定時間以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。暖機とは、駆動部材４１が自然長（伸長前）から熱膨張して歯車状面２１ａの谷を押圧する程度に伸長するまで、触媒３の温度が上昇したことを言う。ソーク時間ｔが所定時間以上とは、歯車状面２１ａの谷を押圧していた駆動部材４１が冷却・収縮して歯車状面２１ａの山を越えて隣の山に当て止めされる程度に短くなるまで、触媒３の温度Ｔが下がるのに要する時間のことを言う。
【００６３】
ステップＳ２１を満たす場合、回転判定部１５は、ＩＧＳＷのｏｎ時の触媒３の位置情報Ｐｓを取得する（ステップＳ２２）。この触媒３の位置情報Ｐｓは、上述の情報取得手順（２）により求められる。ステップＳ２１を満たさない場合、処理を終了する。
【００６４】
次に、回転判定部１５は、ＩＧＳＷの前回ｏｆｆ時（今回のｏｎする前）の触媒３の位置情報Ｐｎ（Ｐｏ２）を取得する（ステップＳ２３）。この触媒３の位置情報Ｐｎ（Ｐｏ２）は、上述の情報取得手順（１）により求められる。
【００６５】
次に、ソーク中の触媒３の回転変位量ΔＰｏｆｆを演算する（ステップＳ２４）。ソーク中の触媒３の回転変位量ΔＰｏｆｆは、ステップＳ２３の「触媒３の位置情報Ｐｎ（＝Ｐｏ２）」とステップＳ２２の「触媒３の位置情報Ｐｓ」との差により求められる。
【００６６】
次に、ソーク中の触媒３の回転変位量ΔＰｏｆｆが所定範囲内か否かを判定する（ステップＳ２５）。このとき、センサ１４の最大出力から最小出力に変化したときに異常であるとの判定しないようにしておく。そうすれば、センサ１４の正常な回転を逆回転したと判定しないようにできる。ステップＳ２５を満たす場合、ソーク中（エンジン停止中）に触媒３が停止していたとみなして触媒３の動作が正常であると判定し、判定結果をメモリ１５１に保存する正常値結果記録処理を行う（ステップＳ２６）。そして、処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ２５を満たさない場合、異常であると判定し、その判定結果をメモリ１５１に保存する異常値結果記録処理を行うと共に、所定のフェールセーフ処理を行う（ステップＳ２７）。このとき、表示部３００に警告を表示するように警告指令部１５４が警告指令を出してドライバーに異常を知らせてもよい。そして、処理を終了する。
【００６８】
｛エンジン駆動中の判定手順（１）及び（２）｝
エンジン駆動中の回転判定部１５の判定手順（１）及び（２）を、それぞれ主として図９，１０及び図１１，１２（適宜図６、７を参照）に示すフローチャートに基づいて説明する。この判定手順（１）と（２）とは、触媒３の回転が正常か否かの判断基準を回転変位量の絶対量とするか、回転変位量の変化速度とするかが相違する。以下、順に説明する。
【００６９】
判定手順（１）は次の通りである。ｏｆｆ状態のＩＧＳＷをｏｎ後、所定時間毎に繰り返し行う。ｏｆｆ状態のＩＧＳＷをｏｎにしたら、ＩＧＳＷのｏｎ時の触媒３の位置情報Ｐｓ及び触媒３の回転変位量の積算値Ｄｎを取得する（ステップＳ３１）。ＩＧＳＷのｏｎ時の触媒３の位置情報Ｐｓは上述の情報取得手順（２）により求められ、触媒３の回転変位量の積算値Ｄｎは、上述の情報取得手順（１）により求められる。
【００７０】
次に、ステップＳ２１と同様に、ソーク時間ｔが所定時間以上か否かを判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２を満たす場合、ＩＧＳＷをｏｎしてから所定時間以上経過したか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３２を満たさない場合、処理を終了する。
【００７１】
ステップＳ３３を満たす場合、触媒３の温度Ｔを温度演算部（演算部１５３）により求める（ステップＳ３４）。ステップＳ３３を満たさない場合、処理を終了する。
【００７２】
次に、触媒３の温度Ｔが所定温度範囲内か否かを温度判断部（判断部１５２）により判断する（ステップＳ３５）。所定温度範囲内とは、伸長温度Ｔｅ≦温度Ｔを満たすことを言う。伸長温度Ｔｅは、次の一連の動作を生じさせる程度に駆動部材４１が熱膨張して伸長する温度（例えば、８００℃以上程度）とする。一連の動作とは、駆動部材４１が熱膨張して歯車状面２１ａの谷を押圧し（例えば、図３右側の二点鎖線の駆動部材４１(ｉｉ)）、その後に冷却・収縮した場合に山を越えて隣の山に当て止めされる（例えば、図３左側の二点鎖線の駆動部材４１（ｉｖ））ことをいう。
【００７３】
ステップＳ３５を満たす場合、ステップＳ３５で触媒３の温度Ｔが所定温度範囲を満たすと判断してから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ３６）。ステップＳ３５を満たさない場合、処理を終了する。
【００７４】
ステップＳ３６を満たす場合、所定時間経過したと判断した時の触媒３の位置情報Ｐｍと、触媒３の回転変位量の積算値Ｄｍとを取得する（ステップＳ３７）。触媒３の位置情報Ｐｍ及び触媒３の回転変位量の積算値Ｄｍは、上述の情報取得手順（２）により求められる。ステップＳ３６を満たさない場合、処理を終了する。
【００７５】
次に、図１０に示すように、エンジン駆動中の触媒３の回転変位量ΔＤｏｎを演算する（ステップＳ３８）。ここでは、エンジン駆動中の触媒３の回転変位量ΔＤｏｎは、ステップＳ３１の「触媒３の回転変位量の積算値Ｄｎ」とステップＳ３７の「触媒３の回転変位量の積算値Ｄｍ」との差により求められる。
【００７６】
次に、エンジン駆動中の触媒３の回転変位量ΔＤｏｎが所定範囲内か否かを判定する（ステップＳ３９）。ステップＳ３９を満たす場合、エンジン駆動中に、触媒３が所定の適正な回転変位量で回転したとみなして触媒３の動作が正常であると判定し、ステップＳ２６と同様、正常値結果記録処理を行う（ステップＳ３１０）。そして、処理を終了する。ステップＳ３９を満たさない場合、触媒３の動作が異常であると判定し、ステップＳ２７と同様、異常値結果記録処理とフェールセーフ処理とを行う（ステップＳ３１１）。このとき、上述のように表示部３００に警告を表示してもよい。そして、処理を終了する。
【００７７】
判定手順（２）は次の通りである。この判定手段（２）は、上記判定手段（１）と同様、ｏｆｆ状態のＩＧＳＷをｏｎ後、所定時間毎に繰り返し行う。
【００７８】
ｏｆｆ状態のＩＧＳＷをｏｎにしたら、上述の判定手順（１）の結果が異常か否かを判定する（ステップＳ４１）。ここでは、スッテプＳ３９を満たさない場合、即ち、ステップＳ３１１を経た場合、上述の判定手順（１）の結果が異常であるとし、上述のステップＳ３９を満たす場合、即ち、ステップＳ３１０を経た場合、上述の判定手順（１）の結果が異常ではないとする。ステップＳ４１を満たす場合、上述のステップＳ３１〜Ｓ３５と同様の処理を行う（ステップＳ４２〜Ｓ４６）。ステップＳ４３、Ｓ４４を満たさない場合は、処理を終了する。
【００７９】
ステップＳ４６を満たす場合、触媒３の位置情報のサンプルと回転変位量の積算値のサンプルを取得する（ステップＳ４７）。ステップＳ４６を満たさない場合、処理を終了する。
【００８０】
次に、図１２に示すように、触媒３の回転変位量が所定値以上か否かを判定する（ステップＳ４８）。ここでは、触媒３の回転変位量が所定値に達するまで触媒３の位置情報のサンプルと回転変位量の積算値のサンプルとを取得する。触媒３の各位置情報のサンプルには、取得時刻が含まれる。
【００８１】
ステップＳ４８を満たす場合、触媒３の複数の位置情報のサンプルと回転変位量の積算値とに基づき、触媒３の回転変位量の増加率（傾き）Ｇを増加率演算部（演算部１５３）により求める（ステップＳ４９）。ステップＳ４８を満たさない場合、処理を終了する。
【００８２】
次に、触媒３の回転変位量の増加率Ｇが所定範囲内か否かを増加率判断部（判断部１５２）により判断する（ステップＳ４１０）。所定範囲内とは、「（想定増加率Ｇｃ−許容誤差）≦増加率Ｇ≦（想定増加率Ｇｃ＋許容誤差）」を満たすことを言う。
【００８３】
ステップＳ４１０を満たす場合、触媒３が所定の適正な回転変位量で回転したとみなして触媒３の動作が正常であると判定し、ステップＳ２６と同様、正常値結果記録処理を行う（ステップＳ４１１）。そして、処理を終了する。
【００８４】
ステップＳ４１０を満たさない場合、触媒３の動作が異常であると判定し、ステップＳ２７と同様、異常値結果記録処理とフェールセーフ処理とを行う（ステップＳ４１２）。このとき、上述したように表示部３００に警告を表示してもよい。そして、処理を終了する。
【００８５】
｛エンジン停止時の判定手順｝
エンジン停止時（ＩＧＳＷのｏｆｆ時）の回転判定部１５の判定手順を、主として図１３，１４（適宜図６、７を参照）に示すフローチャートに基づいて説明する。この判定手順は、ＩＧＳＷをｏｆｆ後、所定時間毎に繰り返し行う。
【００８６】
ｏｎ状態のＩＧＳＷをｏｆｆにする。ＩＧＳＷのｏｆｆ時の触媒３の位置情報Ｐｏ１及び触媒３の回転変位量の積算値Ｄｏ１とを取得する（ステップＳ５１）。ＩＧＳＷのｏｆｆ時の触媒３の位置情報Ｐｏ１及び触媒３の回転変位量の積算値Ｄｏ１は上述の情報取得手順（２）により求められる。
【００８７】
次に、ステップＳ３４、Ｓ４５と同様にして、触媒３の温度Ｔを温度演算部（演算部１５３）により求める（ステップＳ５２）。
【００８８】
次に、触媒３の温度Ｔが所定の温度範囲内かを温度判断部（判断部１５２）により判断する（ステップＳ５３）。所定の温度範囲とは、温度Ｔ≦復帰温度ＴRを満たすことを言う。復帰温度ＴRは、歯車状面２１ａの谷を押圧した駆動部材４１（例えば、図３右側の二点鎖線の駆動部材４１(ｉｉ)）が冷却されて歯車状面２１ａの山を越える（例えば、図３左側の二点鎖線の駆動部材４１（ｉｖ））まで収縮する温度（例えば１００℃以下程度）とする。
【００８９】
ステップＳ５３を満たす場合、この温度条件を満たしてから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ５４）。ステップＳ５３を満たさない場合、処理を終了する。
【００９０】
ステップＳ５４を満たす場合、この条件を満たすと判断した時点での触媒３の位置情報Ｐｏ２及び回転変位量の積算値Ｄｏ２とを取得する（ステップＳ５５）。ステップＳ５４を満たさない場合、処理を終了する。
【００９１】
次に、ＩＧＳＷのｏｆｆ時から所定時間経過後までの間での触媒３の回転変位量ΔＤｏｆｆを取得する（ステップＳ５６）。この回転変位量ΔＤｏｆｆは、「ステップＳ５１のＩＧＳＷのｏｆｆ時の触媒３の回転変位量の積算値Ｄｏ１」と、「ステップＳ５５の触媒３の回転変位量の積算値Ｄｏ２」との差により求められる。
【００９２】
次に、図１４に示すように、回転変位量ΔＤｏｆｆが所定範囲内か否かを判定する（ステップＳ５７）。ステップＳ５７を満たす場合、ステップＳ５５で取得した触媒の位置情報Ｐｏ２及び触媒の回転変位量の積算値Ｄｏ２をメモリ１５１への保存用の位置情報Ｐｎ及び積算値Ｄｎとして揮発性メモリに格納する（ステップＳ５８）。ステップＳ５７を満たさない場合、触媒３の動作が異常であると判定し、ステップＳ２７と同様、異常値結果記録処理とフェールセーフ処理とを行う（ステップＳ５１１）。このとき、上述のように表示部３００に警告を表示してもよい。そして、処理を終了する。
【００９３】
次に、ＩＧＳＷのｏｆｆ後に触媒３が停止していたとみなして触媒３の動作が正常であると判定し、ステップＳ２６と同様、正常値結果記録処理を行う（ステップＳ５９）。
【００９４】
次に、ステップＳ５８で格納した触媒３の位置情報Ｐｎ（Ｐｏ２）及び触媒３の回転変位量の積算値Ｄｎ（Ｄｏ２）と、暖機回数ｎと、ゼロクロス回数ｚｃｎとをメモリ１５１に保存する（ステップＳ５１０）。そして、処理を終了する。
【００９５】
〈長期的判定手順〉
エンジンを長期的に使用した際の回転判定部１５の判定手順を、図１５に示すフローチャートに基づいて説明する。ここでは、回転判定部１５による判定を、上述したエンジン停止時の回転判定部１５の判定手順の後、次にエンジン始動するまでの間に行う。
【００９６】
まず、暖機回数ｎをメモリ１５１から取得する（ステップＳ６１）。次に、設計回転変位量Ｄｄをメモリ１５１から取得する（ステップＳ６２）。このステップＳ６１とステップＳ６２は順不同である。次に、想定回転変位量Ｄｃ（暖機回数ｎ×設計回転変位量Ｄｄ）を想定変位量演算部（演算部１５３）により算出する（ステップＳ６３）。次に、触媒３の回転変位量の積算値Ｄｎをメモリ１５１から取得する（ステップＳ６４）。次に、触媒３の回転変位量の積算値Ｄｎが所定範囲内か否かを積算値判断部（判断部１５２）により判断する（ステップＳ６５）。所定範囲内とは、積算値Ｄｎが想定回転変位量Ｄｃに対して所定割合の範囲内であることを言う。例えば、「（想定回転変位量Ｄｃ×０．９５）」≦積算値Ｄｎ≦「（想定回転変位量Ｄｃ×１．０５）」を満たすことを言う。ステップＳ６５を満たす場合、触媒３の動作の積算値Ｄｎが正常であると判定し、ステップＳ２６と同様、正常値結果記録処理を行う（ステップＳ６６）。そして、この処理を終了する。ステップＳ６５を満たさない場合、触媒３の動作の積算値Ｄｎは異常であると判定し、ステップＳ２７と同様、その判定結果をメモリ１５１に保存すると共に、所定のフェールセーフ処理を行う（ステップＳ６７）。このとき、上述のように表示部３００に警告を表示してもよい。そして、処理を終了する。
【００９７】
［その他］
（逆転防止機構）
排気ガス浄化装置１は、触媒３の逆転を防止する逆転防止機構５を備えていてもよい（図４）。逆転防止機構５は、リング５１と、ローラ５２と、圧縮バネ５３とを備えるローラクラッチで構成している。ローラクラッチに対向するケーシング２の内周面は、上述の歯車状面２１ａではなく円筒面で構成している。リング５１は、触媒３の外周を囲み、触媒３の正転に連動して触媒３と同方向へ回転可能に設けられている。ローラ５２は、リング５１とケーシング２の間に付勢されてリング５１の逆転を防止する。圧縮バネ５３は、ローラ５２をリング５１とケーシング２の間に付勢する。リング５１の外周面には、触媒３の正転に連動して同方向へリング５１が回転する際、ケーシング２とリング５１との間に隙間を形成するようにローラ５２の少なくとも一部を収納する収納溝５１ａが形成されている。収納溝５１ａの断面形状は、逆転側が深くなるように傾いたＶ字状である。圧縮バネ５３は、傾斜溝５１ａに設けられ、逆転側から正転側に向かってローラ５２を付勢している。逆転防止機構５の配置箇所は、ケーシング２と触媒３との間で一方向回転駆動機構４よりも上流側でもよいし下流側でもよい。ここでは、一方向回転駆動機構４よりも上流側としている。
【００９８】
逆転防止機構５の動作は、次の通りである。触媒３が一方向回転駆動機構４により正転すれば、ローラ５２がケーシング２の内周面との摺動により収納溝５１ａに収納される。それによりケーシング２とリング５１との間に隙間を形成し、触媒３の正転に連動してリング５１も正転することを許容する。一方、触媒３が仮に逆転しそうになると、ローラ５２がケーシング２の内周面及びリング５１の外周面との摺動により両面の間に押し込まれてケーシング２とリング５１の間に介在されるくさびとなる。そうすると、リング５１の逆転が規制され、触媒３の逆転も規制される。
【００９９】
《排気ガス浄化装置の作用効果》
以上説明した実施形態１の排気ガス浄化装置１によれば、以下の効果を奏することができる。
【０１００】
（１）エンジン停止時と駆動中の両方において、触媒３の動作が正常か否かを検出できる。前者は、回転判定部１５により、エンジン停止時の触媒３の位置情報Ｐｎとエンジンの始動時の触媒３の位置情報Ｐｓとを取得して比較するからである。後者は、回転判定部１５により、エンジンの始動時の触媒３の位置情報Ｐｓと触媒３の温度Ｔが伸長温度Ｔｅ以上の時の触媒３の位置情報Ｐｍとを取得して比較するからである。
【０１０１】
（２）エンジンを停止及び駆動するたびに、触媒３の動作が正常か否かを検出できるため、触媒３の回転に異常が生じた場合、速やかにその異常を検出できる。そのため、検査や修理などの早急な対応が可能となる。
【０１０２】
（３）特に、排気ガスの熱により間欠的に回転され、一度の回転変位量の少ない触媒３であっても、エンジン停止時及びエンジン駆動中の触媒３の動作が正常か否かを検出できる。検出可能な最小の回転変位量が最大回転変位量の半分以下であるセンサ１４を備えるからである。
【０１０３】
（４）エンジンを停止及び駆動するごとに触媒３の回転が正常であると判定されているにも関わらず、触媒３の長期的な使用に伴って触媒３の動作が異常になった場合でも、異常が生じた時点で検出できる。例えば、触媒３の動作がエンジンを停止及び駆動するごとに触媒３の回転が正常であると判定されても、許容誤差が積算されることで触媒３の長期的な使用に伴って触媒３の動作が異常になる虞があるが、触媒３の回転変位量の積算値が所定範囲内か否を判断して正常か否かを判定できるからである。
【０１０４】
（５）触媒３の回転に連動して回転する連動回転部材１１と、連動回転部材１１の回転により回転する回転伝達軸１３と、回転伝達軸１３の回転を検出するセンサ１４とを備えることで、触媒３の回転を検出できる。特に、触媒３の回転が連動回転部材１１及び回転伝達軸１３を介してケーシング２外に伝達されると共に、センサ１４がケーシング２内に比較して排気ガスの熱影響の小さいケーシング２外に配置されていることで、排気ガスの熱影響によりセンサ１４が誤作動を起こしたり故障したりすることを抑制でき、触媒３の回転の検出を良好に行える。
【０１０５】
（６）フレキシブルシャフト１３４は屈曲自在であるため、センサ１４の配置箇所がケーシング２の周辺部材の配置に制約を受け難い。そのため、センサ１４をケーシング２から離間させ易く、排気ガスの熱影響がセンサ１４に及び難い。
【０１０６】
その他、一方向回転駆動機構４の効果として、以下の（７）〜（９）が挙げられる。
【０１０７】
（７）排気ガスの風圧により触媒３を回転させるのではなく、排気ガスの熱を利用し、駆動部材４１を熱膨張させて歯車状面２１ａを押圧することで触媒３を回転させるため、排気抵抗の上昇を抑制できる。
【０１０８】
（８）触媒３を回転させることで、触媒３全体に排気ガスを均一に流せて、触媒の劣化に偏りが生じ難い。そのため、触媒３の劣化がその全体に渡って均一に万遍なく進行させられ、触媒性能の寿命を長くできる。
【０１０９】
（９）触媒３全体に排気ガスを均一に流せることで、特定の箇所へ触媒物質を多く付着させるといった排気ガスの偏りを考慮した設計を行う必要がない。そのため、触媒物質の使用量の低減、触媒３の小型化・軽量化、及びコストの低減に寄与する。
【０１１０】
《変形例１》
変形例１として、図１６に示すように回転検出機構１０ｂを実施形態１とは異なる構成とすることができる。回転検出機構１０ｂの実施形態１との相違点は、回転伝達軸１３の本体部１３０の引き出し方向を下方側とする点と、本体部１３０をフレキシブルシャフト１３４で構成する点と、センサ１４の配置位置を突出部２４の突出方向に突出部２４と離間して配置する点とにある。この回転検出機構１０ｂが連動回転部材１１、及びセンサ１４を備える点は、実施形態１と同様である。以下、実施形態１との相違点を中心に説明する。図１６では、説明の便宜上、回転判定部及び表示部を省略している。
【０１１１】
ケーシング２は、実施形態１と同様の本体部２１、流入部２２、流出部２３、及び突出部２４を備える。突出部２４における貫通孔の位置は下流側である。その貫通孔には、回転伝達軸１３の本体部１３０が挿通されている。
【０１１２】
本体部１３０は、フレキシブルシャフト１３４で構成されている。フレキシブルシャフト１３４の形状は略Ｕ字状である。フレキシブルシャフト１３４の引き出し方向は、下方側としている。本体部１３０をフレキシブルシャフト１３４で構成しているため、実施形態１に比較して、ケーシング２の貫通箇所とフレキシブルシャフト１３４の隙間を埋めるシール構造（図示略）を形成することが難しい場合がある。そこで、本体部１３０の引き出し方向を下方側とすることで、仮に上記隙間から排気ガスが漏洩しても、漏洩する排気ガスは浄化されて無害であるため環境破壊には影響が少ないと期待される。
【０１１３】
回転部材側端部１３１は、ケーシング２内で連動回転部材１１に連結されている。センサ側端部１３２は、ケーシング２外で突出部２４と離間して配置されるセンサ１４に連結されている。センサ側端部１３２は、断熱材料で構成することが好ましい。回転部材側端部１３１は突出部２４内に配置されているため、センサ側端部１３２を断熱材料で構成することで、回転部材側端部１３１を断熱材料で構成する場合に比較して排気ガスのフレキシブルシャフト１３４を介したセンサ１４への伝熱を抑制し易い。
【０１１４】
《変形例２》
変形例２として、図１７に示すように回転検出機構１０ｃを実施形態１とは異なる構成とすることができる。回転検出機構１０ｃの実施形態１との主たる相違点は、回転伝達軸１３の本体部１３０が互いに噛み合う一対の傘歯車（マイタ歯車）１３６を備える点にある。この回転検出機構１０ｃが連動回転部材１１、及びセンサ１４を備える点は、実施形態１と同様である。以下、実施形態１との相違点を中心に説明する。図１７では、図１６と同様、説明の便宜上、回転判定部及び表示部を省略している。
【０１１５】
ケーシング２は、触媒３の外形形状に沿った軸方向に一様な外形の円筒状の本体部２１と、実施形態１と同様の流入部２２及び流出部２３とで構成され、実施形態１の突出部２４（図１）は形成されていない。本体部２１の内径は実施形態１の本体部２１よりも大きく、本体部２１の大きさは触媒３の中心軸を中心として連動回転部材２１の外側を囲む大きさである。本体部２１には貫通孔が形成されている。この貫通孔には、センサ側の傘歯車１３６ａ（後述）が挿通されている。
【０１１６】
触媒３は、エキゾーストマニホールド２００の出口と同軸上に設けられている。触媒３の配置位置は、この出口に近い位置が好ましい。そうすれば、排気ガスを触媒３に流通させ易い。
【０１１７】
本体部１３０は、互いに噛み合う一対の傘歯車１３６ａと、垂直回転軸１３６ｂと、水平回転軸１３６ｃとで構成される。回転部材側の傘歯車１３６ａは、連動回転部材１１と同軸上に設けられる垂直回転軸１３６ｂの先端に連結され、センサ側の傘歯車１３６ａは、垂直回転軸１３６ｂ（回転部材側の傘歯車１３６ａ）に対して直交するように設けられる水平回転軸１３６ｃの先端に連結されている。傘歯車１３６ａ同士が噛み合う箇所はケーシング２内に設けられている。水平回転軸１３６ｃは、本体部２１の上記貫通孔に挿通されて、本体部２１の径方向に沿って設けられている。この本体部２１の貫通箇所には、シール構造（図示略）を形成する。
【０１１８】
傘歯車１３６ａ同士が噛み合う箇所は、ケーシング２外に設けてもよい。例えば、ケーシング２の流入部２２や流出部２３に貫通孔を設け、その貫通孔に挿通されるように上記垂直回転軸の長さを長くすることが挙げられる。
【０１１９】
本発明はこれらの例示に限定されず、例えば以下の変更が可能である。
【０１２０】
排気ガス浄化装置には、排気ガスの風圧を利用して触媒を回転させる上述した従来の排気ガス浄化装置を利用してもよい。
【０１２１】
歯車状面を触媒の外周面に形成し、駆動部材の固定端をケーシングの内周面に固定して駆動部材の自由端を触媒の外周面側に付勢することができる。この場合、ヒンジの一片をケーシングの内周面に固定し、他片を固定端に固定する。圧縮バネの一端をケーシングの内周面に固定し、他端を駆動部材の途中に固定する。
【０１２２】
ヒンジの軸に同心状に捻じりバネを設けることができる。この場合、捻じりバネの一端を触媒の外周面に固定されるヒンジの一片に固定し、捻じりバネの他端を固定端に固定されるヒンジの他片に固定する。そうして、駆動部材（自由端）を歯車状面側に付勢する。このとき、駆動部材を付勢する圧縮バネは不要である。
【０１２３】
逆転防止機構は、スプラグクラッチやラチェット機構などで構成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒が所定の適正な回転変位量で回転したか否かを判定するのに好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１  排気ガス浄化装置
２  ケーシング
２１  本体部  ２１ａ  歯車状面
２２  流入部
２３  流出部
２４  突出部
３  触媒
４  一方向回転駆動機構
４１  駆動部材  ４１ａ  固定端  ４１ｂ  自由端
４２  ヒンジ
４３  圧縮バネ
５  逆転防止機構
５１  リング  ５１ａ  収納溝
５２  ローラ
５３  圧縮バネ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  回転検出機構
１１  連動回転部材
１２  回転伝達ベルト
１３  回転伝達軸
１３０  本体部  １３１  回転部材側端部  １３２  センサ側端部
１３３  シャフト  １３４  フレキシブルシャフト  １３５  接続部材
１３６ａ  傘歯車  １３６ｂ  垂直回転軸  １３６ｃ  水平回転軸
１４  センサ
１５  回転判定部
１５１  メモリ  １５２  判断部  １５３  演算部  １５４  警告指令部
２００  エキゾーストマニホールド
３００  表示部
【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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【図１１】
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【図１２】
2016084762.tif 000014
【図１３】
2016084762.tif 000015
【図１４】
2016084762.tif 000016
【図１５】
2016084762.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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