(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる触媒の周りに取り付けられる少なくとも２個以上の排ガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、
前記排ガスセンサと１対１の関係で接続され、前記排ガスセンサをそれぞれ駆動制御すると共に、前記排ガスセンサが出力する電気信号に応じたセンサ信号を出力する複数の駆動制御回路と、
前記複数の駆動制御回路と接続されて、複数の前記センサ信号を取得するマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータで取得された複数の前記センサ信号のうち少なくとも１つを含む複数の信号をデジタル通信線を介して外部装置に出力する通信出力手段と、を備えており、
前記排ガスセンサのうち少なくとも１つは、最大電流値が１［ｍＡ］以下または最大電圧値が１００［ｍＶ］以下である微弱信号を前記電気信号として少なくとも１つ出力する微弱信号出力センサであり、
前記駆動制御回路、前記マイクロコンピュータおよび前記通信出力手段を収容するケーシングを備えて構成されており、
当該センサ制御装置は、前記駆動制御回路から前記排ガスセンサに繋がる信号経路において、前記排ガスセンサのコネクタと１対１の関係で接続される複数のセンサ接続コネクタを備えており、
前記センサ接続コネクタは、前記排ガスセンサのコネクタが着脱可能に接続される構造であること、
を特徴とするセンサ制御装置。
【請求項２】
前記微弱信号出力センサは、前記排気通路を流通する排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定することで出力される前記電気信号の最大電流値が、１［ｍＡ］以下となるＮＯｘセンサであること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項３】
前記微弱信号出力センサと、当該微弱信号出力センサと電気的に接続される前記駆動制御回路とを繋ぐ信号ケーブルの長さが２メートル以内であること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項４】
前記マイクロコンピュータは、前記駆動制御回路が出力する前記センサ信号の少なくとも１つに基づいて前記触媒の状態を検知し、検知した触媒状態を表す触媒状態信号を前記通信出力手段に出力する触媒状態検知手段を備え、
前記通信出力手段は、前記触媒状態信号を、前記デジタル通信線を介して前記外部装置に出力すること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項５】
前記外部装置は、前記内燃機関を制御するエンジン制御装置であり、
前記エンジン制御装置と前記センサ制御装置との間の距離が、前記センサ制御装置と前記微弱信号出力センサとの間の距離よりも長くなる関係を満たすように当該センサ制御装置が設置されること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒の周りに取り付けられる複数の排ガスセンサを駆動制御すると共に、排ガスセンサが出力する電気信号に応じたセンサ信号を外部装置に対して出力するセンサ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上等を目的として、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御するリーンバーンエンジンや直噴エンジンが開発されている。これらのエンジンでは窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が通常のエンジンよりも多くなる傾向にあり、その対策を講ずるシステムが提案されている。
【０００３】
その１つとして、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を排気通路に設置し、ＮＯｘ排出量を低減するシステムが提案されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元して放出する特性をもっており、この触媒を採用するシステムでは、リーン運転中に空燃比を間欠的にリッチにし、上記触媒に吸蔵したＮＯｘを還元する処理が実行される。また他のシステムとして、ＮＯｘ選択還元触媒を排気通路に設置し、別途車両に設けたタンクに還元剤溶液としての尿素水を入れ、この尿素水を触媒へ噴射するようにして、ＮＯｘをＮ2等の無害なガスに還元するといったものも提案されている。
【０００４】
このようなシステムを搭載する内燃機関では、ＮＯｘの還元を行うための処理、触媒の状態（劣化、故障）を診断する処理、空燃比制御などの制御処理を実行することを目的に、排気通路に設けられる上記触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒、またはＮＯｘ選択還元触媒）の周りに複数の排ガスセンサが取り付けられる。具体的には、上記触媒の下流側に排気ガスのＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサが取り付けられる他、排気ガス中の酸素濃度を広域にわたって測定する全領域空燃比センサ、排気ガスの温度を検出するための温度センサ、圧力センサ等の排ガスセンサの少なくとも１個が上記触媒の上流側ないし下流側に取り付けられる。
【０００５】
なお、本明細書では、ＮＯｘセンサや全領域空燃比センサ、温度センサ、圧力センサといった排気通路（排気通路）に装着され、排ガスの情報（特定ガスの濃度や温度等の情報）を検知するためのセンサを「排ガスセンサ」と称する。
【０００６】
ここで、各排ガスセンサが出力する電気信号を、点火制御処理や上述した空燃比制御といった各種制御処理をつかさどるエンジン制御装置（以下「ＥＣＵ」ともいう）に送信する構成として、排ガスセンサを駆動制御すると共に排ガスセンサが出力する電気信号に応じたセンサ信号をＥＣＵに対して出力可能なセンサ制御装置を外付けユニットの形で設置する構成の内燃機関が知られている。
【０００７】
なお、従来のセンサ制御装置は、１個の排ガスセンサに対して１個ずつ備えられ、複数の排ガスセンサを備える内燃機関においては、複数のセンサ制御装置がＥＣＵに対して、センサ信号をそれぞれ送信するよう構成されている（特許文献１参照）。
【０００８】
ところで、触媒周りに取り付けられる排ガスセンサのうちで、上述したＮＯｘセンサは、一般に固体電解質層に一対の多孔質電極を設けた第１酸素ポンピングセル、酸素濃度測定セル、第２酸素ポンピングセルを含む検出素子を有するものであるが、ＮＯｘ濃度に応じて第２酸素ポンピングセルに流れる電流（電流信号）については、１［ｍＡ］以下と微小（微弱）である。このため、ＮＯｘセンサとＥＣＵとを直接信号ケーブルを介して接続したのでは、信号ケーブルによる抵抗損失や電機ノイズ、電波ノイズ等によってＮＯｘ濃度の検出精度が低下する問題がある。そこで、ＮＯｘセンサを排気通路に取り付ける場合には、ＮＯｘセンサ駆動回路を含む外付けユニットとしてのセンサ制御装置を準備し、このセンサ制御装置をＮＯｘセンサ近傍に設置してＥＣＵへセンサ信号を送信することが検討されている（特許文献２参照）。
【０００９】
また、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献３から特許文献８に記載のものがある。
【特許文献１】特開平３−２７２４５０号公報（第２図）
【特許文献２】特開平１１−３０４７５８号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１６２７４３号明細書
【特許文献４】米国特許第６６３５１６１号明細書
【特許文献５】特開２００２−７１６４０号公報
【特許文献６】特開平１０−３３９４８号公報
【特許文献７】米国特許第６０１７５０３号明細書
【特許文献８】米国特許第６４５５００９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、従来のセンサ制御装置は、リード線などからなる信号ケーブルを介して、排ガスセンサおよびＥＣＵにそれぞれ接続されるものであり、排ガスセンサが出力する電気信号やセンサ制御装置が出力するセンサ信号は、一般にアナログ形式の電圧信号または電流信号として伝えられる。しかし、ＥＣＵはエンジンルームやその付近に搭載されることが多いため、車両床下に配置される触媒周囲の排ガスセンサからＥＣＵまでの距離は長くなる。このため、排ガスセンサからセンサ制御装置までの信号ケーブル、あるいはセンサ制御装置からＥＣＵまでの信号ケーブルは、その寸法を長く設定せざるを得ない。上述したＮＯｘセンサにおいても、ＮＯｘセンサとセンサ制御装置とを繋ぐ信号ケーブルの寸法を短く設定したとしても、センサ制御装置とＥＣＵとを繋ぐ信号ケーブルの寸法が長くなってしまうのである。
【００１１】
一方、このように長いアナログ形式の信号ケーブルを用いた場合、信号ケーブル自身の経時劣化や、ケーブル中間に挿入される中間コネクタの接触抵抗の経時劣化等により、信号出力値の特性の変化が生じ易い傾向にある。とりわけ、内燃機関（車両）の長期間の使用に伴い、比較的長めのアナログ形式の信号ケーブルを用いた場合には、信号の通信精度が低下する傾向にある。このような信号の通信精度の低下が生ずることがあると、排ガスセンサ側が適正な電気信号を出力したにも関わらず、ＥＣＵへの通信過程で信号出力値の変動を招いてしまい、その結果、適正なエンジン制御（機関制御）が実行されず、最悪は排気エミッションの悪化等を招くおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、排気通路の触媒周りに備えられる複数の排ガスセンサに接続される外付けユニットとしてのセンサ制御装置において、信号の通信精度の低下を抑制できるセンサ制御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】
【００１３】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒の周りに取り付けられる少なくとも２個以上の排ガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、排ガスセンサと１対１の関係で接続され、排ガスセンサをそれぞれ駆動制御すると共に、排ガスセンサが出力する電気信号に応じたセンサ信号を出力する複数の駆動制御回路と、複数の駆動制御回路と接続されて、複数のセンサ信号を取得するマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータで取得された複数のセンサ信号のうち少なくとも１つを含む複数の信号をデジタル通信線を介して外部装置に出力する通信出力手段と、を備えており、排ガスセンサのうち少なくとも１つは、最大電流値が１［ｍＡ］以下または最大電圧値が１００［ｍＶ］以下の微弱信号を電気信号として少なくとも１つ出力する微弱信号出力センサであり、駆動制御回路、マイクロコンピュータおよび通信出力手段を収容するケーシングを備えて構成されており、当該センサ制御装置は、駆動制御回路から排ガスセンサに繋がる信号経路において、排ガスセンサのコネクタと１対１の関係で接続される複数のセンサ接続コネクタを備えており、センサ接続コネクタは、排ガスセンサのコネクタが着脱可能に接続される構造であること、を特徴とするセンサ制御装置である。
【００１４】
本発明のセンサ制御装置は、電気信号として最大電流値が１［ｍＡ］以下または最大電圧値が１００［ｍＶ］以下の電気信号を少なくとも出力する微弱信号出力センサと接続されるものであるが、このように微弱信号出力センサと接続されるセンサ制御装置では、当該センサとセンサ制御装置とを結ぶ信号ケーブルの寸法が長くなると、微弱の電気信号が信号ケーブルによる抵抗損失等によって通信精度（出力精度）が低下する問題がある。そのために、微弱信号出力センサの近傍（換言すれば、触媒近傍）にセンサ制御装置を設置し、外部装置に対して排ガスセンサが出力する電気信号に応じたセンサ信号を送信する必要がある。
【００１５】
そこで、本発明では、まず第１に触媒近傍にセンサ制御装置を設置することを利用して、微弱信号出力センサ以外に触媒周りに取り付けられる排ガスセンサをもこのセンサ制御装置に接続させるようにしている。つまり、本発明では、センサ制御装置を構成する１つのケーシング内に、触媒周りに取り付けられる複数の排ガスセンサと１対１で接続される駆動制御回路を複数収容させるようにし、この１つのセンサ制御装置を用いて微弱信号出力センサを含む複数の排ガスセンサを駆動制御するようにしている。これにより、各排ガスセンサとセンサ制御装置とを結ぶ信号ケーブルの寸法を全体的に短めに設定することができる。
【００１６】
そして、このセンサ制御装置は、第２にデジタル信号出力を行う通信出力手段を備え、外部装置との間における信号送受信を、デジタル通信線を介して実行するよう構成している。
【００１７】
これにより、配線抵抗や中間コネクタの接触抵抗等の経時劣化に起因して出力信号特性が変化するといった比較的長めのアナログ形式の信号ケーブルを用いた際に生じる問題を解消した形で、センサ制御装置と外部装置との間における信号送受信を行うことができる。
【００１８】
従って、本発明のセンサ制御装置を用いることで、複数の排ガスセンサとセンサ制御装置とを結ぶ信号ケーブルを短く設定することができ、触媒近傍に取り付けられるセンサ制御装置と離れた箇所に備えられる外部装置と信号送受信を行う場合であっても、デジタル通信線を用いて信号送受信を行うことから外部装置との間における信号の通信精度の低下を抑制することができる。
【００１９】
さらに、本発明のセンサ制御装置は、複数の駆動制御回路、マイクロコンピュータおよび通信出力手段が１つのケーシングに収容されており、複数の排ガスセンサと接続できる構成であることから、複数のセンサを有する内燃機関においても、１個のセンサに対して個別にセンサ制御装置（センサ制御装置を構成するケーシング）を備える必要が無くなる。これにより、センサ制御装置を複数個備える場合に比べて、センサ制御装置の配置領域（配置スペース）を縮小できることから、内燃機関の小型化を図ることができる。
【００２０】
なお、排気通路に取り付けられる触媒の数は１つに限定されるものではなく、触媒の具体例としては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒や三元触媒、ＮＯｘ選択還元触媒、ＰＭ酸化触媒などを挙げることができる。
【００２１】
ところで、センサ制御装置が、複数の排ガスセンサと着脱不可能な一体状態で接続される構成であると、いずれか１つの排ガスセンサが故障あるいは破損した場合であっても、全ての排ガスセンサおよびセンサ制御装置を交換する必要があるため、メンテナンス性能に欠けるという問題が生じる。
【００２２】
そこで、本発明のセンサ制御装置では、駆動制御回路から排ガスセンサに繋がる信号経路において、排ガスセンサに設けられるコネクタと１対１の関係で接続される複数のセンサ接続コネクタを備えており、このセンサ接続コネクタは、排ガスセンサのコネクタが着脱可能に接続される構造である。
【００２３】
これにより、本発明のセンサ制御装置は、複数の排ガスセンサを１個ずつ個別に交換できる構成となり、排ガスセンサの故障あるいは破損発生時における修理費用を低減でき、メンテナンス性能の向上を図ることができる。
【００２４】
次に、上記のセンサ制御装置に備えられる微弱信号出力センサとしては、請求項２に記載のように、排気通路を流通する排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定することで出力される電気信号の最大電流値が、１［ｍＡ］以下となるＮＯｘセンサが挙げられる。
【００２５】
触媒の周囲に備えられる排ガスセンサのうちＮＯｘセンサは、先に述べたようにＮＯｘ濃度測定時に出力する電気信号の電流値が小さいことから、このようなＮＯｘセンサから出力される電流信号を外部装置に送信するにあたり、本発明のセンサ制御装置を用いることで、ノイズ等の影響を低減でき、通信精度の低下を抑制することができる。
【００２６】
次に、上記のセンサ制御装置では、請求項３に記載のように、微弱信号出力センサと、この微弱信号出力センサと電気的に接続される駆動制御回路とを繋ぐ信号ケーブルの長さが２メートル以内であるとよい。
【００２７】
このように微弱信号出力センサとセンサ制御装置のケーシング内に収納される駆動制御回路とを繋ぐ信号ケーブルを２メートル以内に規制することにより、微弱信号出力センサから信号ケーブルを介して駆動制御回路に出力される電気信号へのノイズなどの影響を効果的に少なくすることができる。また、この微弱信号出力センサと駆動制御回路との間の信号ケーブルの長さを規制することで、触媒近傍に取り付けられるセンサ制御装置と他の排ガスセンサとを繋ぐ信号ケーブルの長さについても短めに設定することができ、信号ケーブルのトータルボリュームの増加を抑えることもできる。
【００２８】
ところで、センサ制御装置と接続される外部装置としては、エンジン制御装置（ＥＣＵ）を代表的に挙げることができる。そして、ＥＣＵは、内燃機関を総合的に制御するために多くの制御処理を実行しており、例えば、空燃比制御処理や、点火制御処理、燃焼気筒判別処理、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いる場合における触媒をリフレッシュする処理などを実行している。このようにＥＣＵでは、近年、制御処理の増加に伴う処理負荷が大きくなりつつある。
【００２９】
そこで、上記のセンサ制御装置では、請求項４に記載のように、マイクロコンピュータは、駆動制御回路が出力するセンサ信号の少なくとも１つに基づいて触媒の状態を検知し、検知した触媒状態を表す触媒状態信号を通信出力手段に出力する触媒状態検知手段を備え、通信出力手段は、触媒状態信号を、デジタル通信線を介して外部装置に出力するとよい。
【００３０】
このように、マイクロコンピュータが触媒状態検知手段を備えて、センサ制御装置において触媒状態を検知する処理を実行することにより、外部装置にて触媒状態を検知するための処理を実行する必要が無くなり、電子制御装置での制御処理の処理負荷を低減することが出来る。なお、センサ制御装置にて触媒状態を検知して出力する手法としては、排気通路にＮＯｘ吸蔵還元触媒を設置する場合に、その触媒の下流側に取り付けたＮＯｘセンサからの電気信号に基づき、センサ制御装置を構成するマイクロコンピュータが同触媒のＮＯｘ吸蔵量を推定し、所定の吸蔵量を推定した時点で所定の触媒状態信号を、通信出力手段を介して外部装置（ＥＣＵ）に出力する手法を例示することができる。
【００３１】
次に、上記のセンサ制御装置では、請求項５に記載のように、外部装置が内燃機関を制御するエンジン制御装置であり、エンジン制御装置とセンサ制御装置との間の距離がセンサ制御装置と微弱信号出力センサとの間の距離よりも長くなる関係を満たすように、当該センサ制御装置を設置する構成を採ることができる。
【００３２】
このように構成することで、微弱信号出力センサから信号ケーブルを介してセンサ制御装置（駆動制御回路）に出力される電気信号へのノイズなどの影響を効果的に少なくすることができる。また、このように構成することで、センサ制御装置と他の排ガスセンサとを繋ぐ信号ケーブルの長さについても短めに設定することができ、信号ケーブルのトータルボリュームの増加を抑えることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明を適用した実施例を図面と共に説明する。
実施例として、内燃機関に備えられるセンサ制御装置であって、排気通路の触媒周りに取り付けられる複数の排ガスセンサを制御するセンサ制御装置について説明する。
【００３４】
図１に、センサ制御装置１１を備える内燃機関１のうち排気系周りの概略構成を表した説明図を示す。
内燃機関１は、ピストン２３やシリンダ２５などを備えるエンジン本体部２１と、エンジン本体部２１から排出される排気ガスを外部に放出する排気管３１と、排気管３１の排気経路に設けられる触媒４１と、触媒４１周囲に取り付けられる複数の排ガスセンサ４３、４５、４７、４９、５１を駆動制御するセンサ制御装置１１と、デジタル通信線６１を介してセンサ制御装置１１に接続される電子制御装置９（以下、ＥＣＵ９ともいう）と、を備えて構成されている。
【００３５】
このうち、触媒４１は、排気管３１の排気経路において、排ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元して放出する特性を有するＮＯｘ吸蔵還元触媒である。また、触媒４１は、別途にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ、微粒子除去フィルタ）も備えており、ＤＰＦは、排気ガス中の煤（スス）を除去するために備えられている。
【００３６】
また、内燃機関１は、排ガスセンサとして、排気管３１のうちエンジン本体部２１（燃焼室）に近い位置に全領域空燃比センサ４３を備え、排気管３１のうち触媒４１の上流側に第１温度センサ４５を備え、排気管３１のうち触媒４１の下流側に第２温度センサ４７およびＮＯｘセンサ４９を備えている。さらに、内燃機関１は、排ガスセンサとして、排気管３１のうち触媒４１と並列となる位置に、触媒４１の上流側および下流側の圧力差を検出する差圧センサ５１を備えている。
【００３７】
全領域空燃比センサ４３、第１温度センサ４５、第２温度センサ４７、ＮＯｘセンサ４９および差圧センサ５１は、それぞれ個別に設けられる信号ケーブルＨ１（アナログ形式の信号ケーブルＨ１）およびコネクタＫ１を介してセンサ制御装置１１に接続される。
【００３８】
また、センサ制御装置１１には、各排ガスセンサ４３、４５、４７、４９、５１のコネクタＫ１と１対１の関係で接続されるセンサ接続コネクタ５３が設けられ、各センサ接続コネクタ５３は、信号ケーブルＨ２（アナログ形式の信号ケーブルＨ２）を介して後述する駆動制御回路１３と接続されている。なお、センサ接続コネクタ５３は、排ガスセンサのコネクタＫ１が着脱可能に接続される構造を有しており、複数の排ガスセンサ４３、４５、４７、４９、５１は、それぞれ個別にセンサ制御装置１１（センサ接続コネクタ５３）から切り離すことができる。なお、各排ガスセンサには、各排ガスセンサと１対１の関係で接続される分だけの数の複数の信号ケーブルＨ１が設けられているが、図１では理解を容易にするために、１系統の信号ケーブルＨ１として模式的に表している。信号ケーブルＨ２についても同様である。
【００３９】
全領域空燃比センサ４３は、排気ガス中の酸素濃度または空燃比を検出するために備えられ、空燃比制御に用いられる。全領域空燃比センサ４３は、後述する駆動制御回路１３との組合せにより排気ガス中の酸素濃度または空燃比に応じて変化する電流値ＵＩｐを出力する。
【００４０】
第１温度センサ４５および第２温度センサ４７は、触媒４１の活性温度を管理したり、ＤＰＦリフレッシュ時（蓄積された煤（スス）の焼却除去時）の排気ガス温度（ＤＰＦ温度）を管理したりするため等に備えられている。
【００４１】
また、差圧センサ５１は、ＤＰＦの上流側および下流側の排気圧力差を検出しており、検出した排気圧力差は、ＤＰＦの目詰まり判定またはＤＰＦ故障検知のために用いられる。
【００４２】
ＮＯｘセンサ４９は、後述する駆動制御回路７７との組合せにより、排気ガス中の酸素濃度または空燃比に応じて変化する第１検出電流値ＮＩｐ１、および排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて変化する第２検出電流値ＮＩｐ２を出力するよう構成されており、触媒４１の下流側における排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を検出するために備えられている。そして、ＮＯｘセンサ４９にて検出された酸素濃度およびＮＯｘ濃度は、触媒４１の状態検出制御に用いられる。なお、ＮＯｘセンサ４９においては、検出されるべきＮＯｘ濃度は、一般に数十から数百ｐｐｍであり、それに相当するＮＩｐ２の電流値の大きさは数百［μＡ］〜数［μＡ］と微小（微弱）であり、このＮＯｘセンサ４９が本明細書の「特許請求の範囲」における「微弱信号出力センサ」に相当する。
【００４３】
センサ制御装置１１は、微小（微弱）な電気信号を出力するＮＯｘセンサ４９と後述する駆動制御回路７７とを繋ぐ信号ケーブルの長さ（即ち、信号ケーブルＨ１と信号ケーブルＨ２とを合計した長さ）が２メートル以下を満たすように、本実施の形態では触媒４１から半径１メートル以内の領域に設置されている。そして、触媒４１周りの各排ガスセンサ４３、４５、４７、４９、５１から出力される電気信号に基づいて、触媒４１の状態を検知する制御処理や、触媒４１のＮＯｘ除去要求（リフレッシュ要求）をＥＣＵ９に対して送信する制御処理などを実行している。
【００４４】
また、本実施の形態では、センサ制御装置１１がＮＯｘセンサ４９の近傍に設置されるため、センサ制御装置１１とＥＣＵ９との間の距離が、センサ制御装置１１とＮＯｘセンサ４９との間の距離よりも長くなっている。
【００４５】
なお、センサ制御装置１１で実行される制御処理の内容や、センサ制御装置１１の詳細な内部構成については、後述する。
電子制御装置９は、内燃機関の各部に備えられる各種センサの検出結果に基づき各部の状態を検出する処理を実行すると共に、内燃機関を総合的に制御するために、種々の制御処理を実行している。
【００４６】
次に、センサ制御装置１１の内部構成について説明する。
図２に、センサ制御装置１１の内部構成を表す構成図を示す。
センサ制御装置１１は、各排ガスセンサ４３、４５、４７、４９、５１と１対１の関係で接続される複数の駆動制御回路１３と、駆動制御回路１３からのセンサ信号などに基づいて制御処理を実行する１つのマイクロコンピュータ１５と、マイクロコンピュータ１５で取得された複数のセンサ信号のうち少なくとも１つを含む複数の信号を、デジタル通信線６１を介してＥＣＵ９に出力する通信出力回路１７と、センサ制御装置１１の各部に電力供給を行う電源回路  １９と、ＮＯｘセンサ４９および全領域空燃比センサ４３のヒータ制御を行うヒータ駆動制御回路８３とを備えている。
【００４７】
また、センサ制御装置１１は、これらの回路やマイクロコンピュータ１５を内部に収容するケーシング１８を備えている。このケーシング１８は、熱的ダメージを防止するために耐熱性材料を主体に構成されている。ケーシング１８を備えたセンサ制御装置１１の平面図を図６に、正面図を図７に、側面図を図８にそれぞれ示す。なお、図６に示すように、ケーシング１８には、センサ制御装置１１を車両にネジ止めにより設置するための取付け部７２が一体成形により形成されている。
【００４８】
なお、センサ制御装置１１は、複数の駆動制御回路１３として、第１温度入力回路７１、第２温度入力回路７３、圧力入力回路７５、ＮＯｘセンサ駆動制御回路７７、ＵＥＧＯ駆動制御回路７９を備えている。
【００４９】
第１温度入力回路７１は、第１温度センサ４５に接続されており、第１温度センサ４５が出力する電気信号に基づき、触媒４１の上流側における排ガス温に応じたセンサ信号を、マイクロコンピュータ１５に送信する。第２温度入力回路７３は、第２温度センサ４７に接続されており、第２温度センサ４７が出力する電気信号に基づき、触媒４１の下流側における排ガス温に応じたセンサ信号を、マイクロコンピュータ１５に送信する。
【００５０】
圧力入力回路７５は、差圧センサ５１に接続されており、差圧センサ５１が出力する電気信号に基づき、排気管３１における触媒４１の上流側と下流側との圧力差に応じたセンサ信号を、マイクロコンピュータ１５に送信する。
【００５１】
ＮＯｘセンサ駆動制御回路７７は、ＮＯｘセンサ４９に接続されており、ＮＯｘセンサ４９が出力する電気信号に基づき、触媒４１の下流側における排気ガス中の酸素濃度に応じたセンサ信号およびＮＯｘ濃度に応じたセンサ信号を、マイクロコンピュータ１５に送信する。
【００５２】
ＵＥＧＯ駆動制御回路７９は、全領域空燃比センサ４３に接続されており、全領域空燃比センサ４３が出力する電気信号に基づき、燃焼室から排出された直後の排気ガスにおける酸素濃度または空燃比に応じたセンサ信号を、マイクロコンピュータ１５に送信する。
【００５３】
また、通信出力回路１７は、デジタル通信線６１を介して、ＥＣＵ９との間で双方向通信が可能に構成されており、ＥＣＵ９に対して各種情報を含む信号を送信すると共に、ＥＣＵ９から各種情報を含む信号を受信できるよう構成されている。なお、本実施例では、デジタル通信線６１における通信プロトコルとして、ＩＳＯ１１８９８として規格化されている国際標準プロトコルであるＣＡＮ（Controller Area Network）を用いている。
【００５４】
次に、マイクロコンピュータ１５にて実行される制御処理のうち、触媒４１の状態を検知するために実行される触媒状態検知処理について説明する。なお、マイクロコンピュータ１５は、ＣＰＵ、プログラムやデータを一時記憶しておくＲＡＭ、プログラムやデータを保持するＲＯＭおよびＡ／Ｄコンバータを含む公知の構成からなるものである。
【００５５】
図３に、触媒状態検知処理の処理内容を表すフローチャートを示す。また、図４に、触媒状態検知処理の実行時における各部の変化状態（全領域空燃比センサ４３の検出電流値ＵＩｐ、ＮＯｘセンサ４９の第１検出電流値ＮＩｐ１、第２検出電流値ＮＩｐ２の各値の変化状態）を表すタイムチャートを示す。
【００５６】
なお、マイクロコンピュータ１５では、触媒状態検知処理が開始される前に、ｎ個（例えば、５００個）のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）を保存するための処理が実行される。リーン保持時間Ｔｌ（ｎ）は、希薄空燃比状態において、触媒４１がリフレッシュ直後からＮＯｘ吸蔵飽和状態になるまでの継続時間に相当するものであり、触媒４１の劣化状態を判定する際の判定指標として利用できる。
【００５７】
触媒状態検知処理が開始されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、触媒下流側ガス温度Ｔｅ２が、触媒活性温度Ｔｅｔｈ１（例えば、３００［℃］）よりも大きいか否かを判断する処理を行う。Ｓ１１０での判定結果が肯定判定の場合にはＳ１２０に移行し、否定判定の場合にはＳ１１０の処理を繰り返し実行することにより、触媒下流側ガス温度Ｔｅ２が触媒活性温度Ｔｅｔｈ１よりも大きくなるまで待機する。
【００５８】
なお、触媒下流側ガス温度Ｔｅ２が触媒活性温度Ｔｅｔｈ１よりも大きくなることで、触媒４１が活性化状態（ＮＯｘを吸蔵できる活性化状態）であると判断できる。
Ｓ１２０では、ＥＣＵ９に対して、空燃比をリッチに制御する要求信号（空燃比リッチ要求信号）を送信する処理を行う。これにより、マイクロコンピュータ１５は、通信出力回路１７に対して空燃比リッチ要求信号を出力し、通信出力回路１７は、デジタル通信線６１を介してＥＣＵ９に対し、空燃比リッチ要求信号を送信する。
【００５９】
そして、ＥＣＵ９は、空燃比リッチ要求信号を受信すると、燃料混合気における燃料の割合を増加させて、空燃比をリッチに制御する。
続くＳ１３０では、全領域空燃比センサ４３による検出電流値ＵＩｐが０［ｍＡ］未満であるか否かを判断する処理を行う。Ｓ１３０での判定結果が肯定判定の場合にはＳ１４０に移行し、否定判定の場合にはＳ１３０の処理を繰り返し実行することにより、検出電流値ＵＩｐが０［ｍＡ］未満になるまで待機する。
【００６０】
なお、検出電流値ＵＩｐが０［ｍＡ］未満になることにより、燃料の燃焼状態（空燃比）がリッチ領域に制御されたと判断できる。そして、リッチ空燃比領域においては、燃焼室から排出された排気ガス中に多量のＨＣが含有されることから、その排気ガス（リッチガス）が触媒４１に供給されると、触媒４１（詳細には、触媒４１に備えられるＮＯｘ吸蔵還元触媒）に吸蔵されたＮＯｘが、リッチガスに含まれるＨＣと化学反応を起こし還元される（ＮＯｘ＋ＨＣ→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2＋Ｎ2 ）。この結果、触媒４１からＮＯｘが取り除かれる。
【００６１】
図４においては、時刻ｔ１が、空燃比がリッチ領域に制御されたタイミングである。
次のＳ１４０では、ＮＯｘセンサ４９による第１検出電流値ＮＩｐ１が０［ｍＡ］未満であるか否かを判断する処理を行う。Ｓ１４０での判定結果が肯定判定の場合にはＳ１５０に移行し、否定判定の場合にはＳ１４０の処理を繰り返し実行することにより、第１検出電流値ＮＩｐ１が０［ｍＡ］未満になるまで待機する。
【００６２】
なお、第１検出電流値ＮＩｐ１は、触媒４１の下流側における排気ガス中の酸素濃度に応じて値が変化しており、第１検出電流値ＮＩｐ１が０［ｍＡ］未満になることにより、触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが全て還元された（触媒４１がリフレッシュされた）と判断できる。
【００６３】
図４においては、時刻ｔ２が、触媒４１がリフレッシュされたタイミングである。
続く、Ｓ１５０では、ＥＣＵ９に対して、空燃比をリーンに制御する要求信号（空燃比リーン要求信号）を送信する処理を行う。これにより、マイクロコンピュータ１５は、通信出力回路１７に対して、空燃比リーン要求信号を出力し、通信出力回路１７は、デジタル通信線６１を介してＥＣＵ９に対して空燃比リーン要求信号を送信する。
【００６４】
そして、ＥＣＵ９は、空燃比リーン要求信号を受信すると、燃料混合気における燃料の割合を減少させて、空燃比をリーンに制御する。
次のＳ１６０では、ＮＯｘセンサ４９による第１検出電流値ＮＩｐ１が０［ｍＡ］よりも大きいか否かを判断する処理を行う。Ｓ１６０での判定結果が肯定判定の場合にはＳ１７０に移行し、否定判定の場合にはＳ１６０の処理を繰り返し実行することにより、第１検出電流値ＮＩｐ１が０［ｍＡ］よりも大きくなるまで待機する。
【００６５】
なお、第１検出電流値ＮＩｐ１は、触媒４１の下流側における排気ガス中の酸素濃度に応じて値が変化しており、第１検出電流値ＮＩｐ１が０［ｍＡ］よりも大きくなることにより、燃料の燃焼状態（空燃比）がリーン領域に移行したと判断することができる。
【００６６】
図４においては、時刻ｔ３が、空燃比がリーン領域に制御されたタイミングである。
続くＳ１７０では、リーン時間カウンタＴｌｅａｎに０を設定して、リーン時間カウンタＴｌｅａｎを初期化する処理を実行すると共に、リーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント処理を開始する。
【００６７】
次のＳ１８０では、ＮＯｘセンサ４９による第２検出電流値ＮＩｐ２がＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈよりも大きいか否かを判断する処理を行う。Ｓ１８０での判定結果が肯定判定の場合にはＳ１９０に移行し、否定判定の場合にはＳ１８０の処理を繰り返し実行することにより、第２検出電流値ＮＩｐ２がＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈよりも大きくなるまで待機する。
【００６８】
なお、第２検出電流値ＮＩｐ２は、触媒４１の下流側における排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて値が変化しており、第２検出電流値ＮＩｐ２が大きくなるほどＮＯｘ濃度が高いことを示す。そして、ＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈは、希薄空燃比での運転時に燃焼室から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ濃度よりも僅かに低いＮＯｘ濃度に対応した電流値が、予め設定されている。
【００６９】
このため、第２検出電流値ＮＩｐ２がＮＯｘ判定値Ｉｐ２ｔｈよりも大きくなるのは、触媒４１におけるＮＯｘ吸蔵量が増加して飽和状態に近づき、触媒４１のＮＯｘ吸蔵能力が低下（触媒４１が劣化）した場合である。つまり、本ステップで肯定判定されることで、触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が限界値近くにまで増大していると判断できる。
【００７０】
図４においては、時刻ｔ４が、触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が増大したと判断されるタイミングである。
次のＳ１９０では、まず、マイクロコンピュータ１５の内部に保存（記憶）されたｎ個のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）について、第２番目のリーン保持時間Ｔｌ（２）に保存されているデータを第１番目のリーン保持時間Ｔｌ（１）に保存する。その後、第３番目、第４番目という順番で、第ｎ番目のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）に保存されているデータを第（ｎ−１）番目のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ−１）に移動して保存する処理を実行する。なお、これにより、Ｓ１９０が実行される直前に第１番目のリーン保持時間Ｔｌ（１）に保存されていたデータは破棄される。
【００７１】
さらに、Ｓ１９０では、第２番目から第ｎ番目までのリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）についてデータ移行作業が完了すると、そのあと、Ｓ１９０の処理開始時点でのリーン時間カウンタＴｌｅａｎの数値を、第ｎ番目のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）として保存する処理を行う。つまり、Ｓ１７０にて開始されたリーン時間カウンタＴｌｅａｎのカウント処理値を、最新のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）として保存するのである。
【００７２】
続くＳ２００では、Ｓ１９０にて取得された最新のリーン保持時間Ｔｌ（ｎ）を含めて保存されているｎ回分のリーン保持時間の移動平均値を算出し、その算出結果を第１リーン保持時間平均値ＴｌＡ１として設定する処理を行う。
【００７３】
次のＳ２１０では、Ｓ１９０の処理を行うことで保存されたｎ回分のリーン保持時間のうち、最新のＣ回分のリーン保持時間における平均値を算出し、その算出結果を第２リーン保持時間平均値ＴｌＡ２として設定する処理を行う。なお、Ｃは、予め定められた整数値（例えば、１０）であり、ｎよりも小さい値が設定されている。
【００７４】
続くＳ２２０では、第２リーン保持時間平均値ＴｌＡ２が、第１リーン保持時間平均値ＴｌＡ１に判定用係数Ｋを乗じた値（ＴｌＡ１×Ｋ）よりも小さいか否かを判断しており、肯定判定の場合にはＳ２３０に移行し、否定判定の場合にはＳ１１０に移行する。
【００７５】
なお、判定用係数Ｋには、０よりも大きく１よりも小さい値が設定されており、例えば、Ｋ＝０．８などが設定される。
Ｓ２２０では、触媒４１（詳細には、触媒４１に備えられるＮＯｘ吸蔵還元触媒）が硫黄酸化物（化学式：ＳＯｘ）の吸蔵によって劣化しているか否かを判定しており、否定判定の場合には、触媒４１の硫黄酸化物による劣化は生じていないと判定されて、Ｓ１１０からＳ２２０までの処理を繰り返し実行することになる。
【００７６】
図４においては、時刻ｔ１１が、Ｓ１１０からの処理が再度実行されて、空燃比がリッチ領域に制御されたタイミングである。
また、Ｓ２２０での判定結果が肯定判定の場合には、触媒４１の硫黄酸化物による劣化が生じていると判定されて、Ｓ２３０からＳ２７０までの処理（硫黄酸化物除去処理）を実行する。なお、図４においては、硫黄酸化物除去処理を実行した場合の各部の変化状態は省略している。
【００７７】
Ｓ２３０では、ＥＣＵ９に対して、触媒４１の温度を硫黄酸化物の除去が可能な高温に制御するバーニング要求信号を送信する処理を行う。これにより、マイクロコンピュータ１５は、通信出力回路１７に対してバーニング要求信号を出力し、通信出力回路１７は、デジタル通信線６１を介してＥＣＵ９に対し、バーニング要求信号を送信する。
【００７８】
そして、ＥＣＵ９は、バーニング要求信号を受信すると、燃料混合気における燃料の割合を増加させて空燃比をリッチに制御することにより、排気ガス温度を上昇させて、触媒４１の温度を上昇させる。
【００７９】
次のＳ２４０では、触媒下流側ガス温度Ｔｅ２が、触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２（例えば、６００［℃］）よりも大きいか否かを判断する処理を行う。Ｓ２４０での判定結果が肯定判定の場合にはＳ２５０に移行し、否定判定の場合にはＳ２４０の処理を繰り返し実行することにより、触媒下流側ガス温度Ｔｅ２が触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２よりも大きくなるまで待機する。
【００８０】
なお、触媒下流側ガス温度Ｔｅ２が触媒バーニング温度Ｔｅｔｈ２よりも大きくなることで、触媒４１が高温状態となり、触媒４１は、吸着した硫黄（Ｓ）を解離できる状態となる。
【００８１】
続くＳ２５０では、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎに０を設定して、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎを初期化する処理を実行すると共に、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎのカウント処理を開始する。
【００８２】
次のＳ２６０では、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎがバーニング処理時間閾値Ｔｔｈよりも大きいか否かを判断する処理を行う。Ｓ２６０での判定結果が肯定判定の場合にはＳ２７０に移行し、否定判定の場合にはＳ２６０の処理を繰り返し実行することにより、バーニング時間カウンタＴｂｕｒｎがバーニング処理時間閾値Ｔｔｈよりも大きくなるまで待機する。なお、バーニング処理時間閾値Ｔｔｈは、触媒４１から硫黄を取り除くために必要となる最短時間が設定されている。
【００８３】
続くＳ２７０では、ＥＣＵ９に対して、触媒４１のバーニング処理を終了するためのバーニング終了信号を送信する処理を行う。これにより、マイクロコンピュータ１５は、通信出力回路１７に対してバーニング終了信号を出力し、通信出力回路１７は、デジタル通信線６１を介してＥＣＵ９に対し、バーニング終了信号を送信する。
【００８４】
そして、ＥＣＵ９は、バーニング終了信号を受信すると、燃料混合気における燃料の割合を減少させて空燃比をリーンに制御することにより、排気ガス温度を低下させて、触媒４１の温度を低下させる。
【００８５】
Ｓ２７０での処理が完了すると、Ｓ１５０に移行して、再び上述した各ステップでの処理が実行される。
つまり、マイクロコンピュータ１５で実行される触媒状態検知処理では、Ｓ１１０からＳ１４０までの処理において、触媒４１からＮＯｘを除去して触媒４１を回復（リフレッシュ）する処理を実行し、Ｓ１５０からＳ１９０までの処理において、触媒４１にＮＯｘを吸蔵させる処理を実行している。また、Ｓ２００からＳ２２０までの処理において、触媒４１が硫黄酸化物により劣化した状態であるか否かを判定する処理を実行し、Ｓ２３０からＳ２７０までの処理において、劣化した触媒４１を回復（リフレッシュ）する処理を実行している。
【００８６】
なお、図４においては、時刻ｔ１１、ｔ２１が時刻ｔ１に相当するタイミングであり、時刻ｔ１２、ｔ２２が時刻ｔ２に相当するタイミングであり、時刻ｔ１３、ｔ２３が時刻ｔ３に相当するタイミングであり、時刻ｔ１４が時刻ｔ４に相当するタイミングである。
【００８７】
また、マイクロコンピュータ１５では、触媒４１の上流側および下流側の圧力差に基づいて、触媒４１に備えられるＤＰＦが目詰まり状態であるか否かを判断する処理を実行している。そして、圧力差が所定の判定閾値を上回った場合には、ＤＰＦから煤を除去する処理を実行する。具体的には、排気ガス温度を上昇させて、煤を焼失することで、ＤＰＦに蓄積した煤を除去する。
【００８８】
なお、本実施例においては、通信出力回路１７が、特許請求の範囲に記載の通信出力手段に相当し、マイクロコンピュータ１５で実行される触媒状態検知処理が、触媒状態検知手段に相当している。また、電子制御装置９（ＥＣＵ９）が、外部装置（エンジン制御装置）に相当している。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態のセンサ制御装置１１は、デジタル通信線６１を介して信号出力を行う通信出力回路１７を備えており、ＥＣＵ９との間における信号送受信を、デジタル通信線６１を介して実行するよう構成されている。
【００９０】
そして、デジタル通信線６１は、物理的には１系統（本実施の形態におけるＣＡＮの場合２本）のケーブルであるが、所定の通信プロトコルにより信号送受信を行うことで、複数種類の信号を送受信できるため、アナログ形式の信号ケーブルを複数本用いる場合と同様に、多数の信号を送受信することができる。つまり、デジタル通信線６１を用いることで、センサ制御装置１１とＥＣＵ９との間で複数種類の信号を送受信するにあたり、比較的長い寸法を有する複数のアナログ形式の信号ケーブルを用いる必要が無くなる。
【００９１】
このことから、複数の排ガスセンサを有する内燃機関１においては、センサ制御装置１１を用いることで、センサ制御装置１１とＥＣＵ９との間の信号経路を集約することができる。また、センサ制御装置１１は、離れた箇所に備えられるＥＣＵ９と信号送受信を行う場合であっても、デジタル通信線６１を用いることにより、ＥＣＵ９との間における信号の通信精度の低下を抑制することができる。
【００９２】
さらに、センサ制御装置１１は、複数の駆動制御回路１３、マイクロコンピュータ１５、通信出力回路１７などが１つのケーシングに収容されており、複数の排ガスセンサと接続できる構成であることから、各排ガスセンサに対してそれぞれ１個のセンサ制御装置を備える必要が無くなる。
【００９３】
また、本実施の形態におけるセンサ制御装置１１は、触媒４１から１メートル以内に設置されており、触媒４１周りの各排ガスセンサとセンサ制御装置１１の駆動制御回路１３とを繋ぐ信号ケーブルの寸法を短めに設定することができるため、各排ガスセンサからセンサ制御装置１１までの信号経路を流れる電気信号にノイズが重畳するなどの影響を少なくすることができる。とりわけ、ＮＯｘセンサ４９から出力される第２検出電流値ＮＩｐ２は、電流値が１［ｍＡ］以下と小さいためノイズなどの影響を受けやすいが、本実施例においては駆動制御回路７７までの信号ケーブルの寸法が短いことから、ノイズなどの影響を効果的に抑制できる。
【００９４】
また、センサ制御装置１１は、マイクロコンピュータ１５において、駆動制御回路１３が出力するセンサ信号に基づいて触媒の状態を検知し、検知した触媒状態を表す触媒状態信号を通信出力回路１７に出力する触媒状態検知処理を実行し、通信出力回路１７が触媒状態信号を、デジタル通信線６１を介してＥＣＵ９に出力するよう構成されている。
【００９５】
なお、Ｓ１２０で出力される空燃比リッチ要求信号は、触媒４１（詳細には、触媒４１に備えられるＮＯｘ吸蔵還元触媒）が限界値近くまでＮＯｘを吸蔵してＮＯｘを適切に吸蔵できない状態（ＮＯｘ吸蔵能力低下状態）であることを示す触媒状態信号に相当し、Ｓ１５０で出力される空燃比リーン要求信号は、触媒４１がＮＯｘを適切に吸蔵できる状態（ＮＯｘ吸蔵能力正常状態）であることを示す触媒状態信号に相当している。また、Ｓ２３０で出力されるバーニング要求信号は、触媒４１が硫黄酸化物（ＳＯｘ）を多量に吸蔵したためにＮＯｘを適切に吸蔵できない状態（硫黄酸化物劣化状態）であることを示す触媒状態信号に相当し、Ｓ２７０で出力されるバーニング終了信号は、触媒４１から硫黄酸化物が解離されて、適切にＮＯｘを吸蔵できる状態（ＮＯｘ吸蔵能力正常状態）であることを示す触媒状態信号に相当する。
【００９６】
このように、マイクロコンピュータ１５が触媒状態検知処理を実行して、センサ制御装置１１において触媒状態を検知する処理を実行することにより、ＥＣＵ９にて触媒状態を検知する処理を実行する必要が無くなり、ＥＣＵ９での制御処理の処理負荷を軽減することができる。
【００９７】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例（以下、第１実施例ともいう）に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、駆動制御回路は、排ガスセンサからの電気信号に応じたセンサ信号を出力するだけでなく、排ガスセンサの故障検出処理を行い、故障検出結果に応じた診断結果信号をマイクロコンピュータに出力するように構成しても良い。なお、故障検出の内容としては、センサの断線故障、センサの短絡故障、センサ素子の異常、ヒータの異常などがある。
【００９８】
このように、故障検出処理などの各種制御処理をセンサ制御装置で実行することで、電子制御装置の処理負荷の低減を図ることができる。
また、微弱信号出力センサとしては、出力信号の電流値が微小（例えば、最大電流値が１［ｍＡ］以下）となるＮＯｘセンサに限られることはなく、出力信号の電圧値が微小（例えば、最大電圧値が１００［ｍＶ］以下）となる排ガスセンサも含まれる。
【００９９】
さらに、デジタル通信線での信号送受信に用いる通信プロトコルは、ＣＡＮに限られることはなく、センサ制御装置と外部機器（例えば、ＥＣＵ）との間で信号の送受信が可能な通信プロトコルであれば、他の通信プロトコルを用いることもできる。
【０１００】
さらに、触媒は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に限られることはなく、ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ＝Selective  Catalytic  Reduction）を用いることもできる。
そこで、ＮＯｘ選択還元触媒からなる第２触媒１４１を備える第２内燃機関１０１について簡単に説明する。図５に、第２内燃機関１０１のうち排気系周りの概略構成を表した説明図を示す。
【０１０１】
第２内燃機関１０１は、第１実施例の内燃機関１から全領域空燃比センサ４３および差圧センサ５１を取り除き、触媒４１に代えて第２触媒１４１を備えると共に、排気管３１のうち第２触媒１４１の上流側に尿素インジェクタ５５を備えることで構成される。
【０１０２】
第２触媒１４１は、尿素を還元剤として用いる構造であり、上流側で尿素インジェクタ５５から噴射された尿素（Ｕｒｅａ［ＣＯ（ＮＨ2）2］）を加水分解触媒でアンモニア（ＮＨ3）に変換し、そのアンモニアによりＮＯｘを還元して、人体に無害な窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に変換するよう構成されている。
【０１０３】
また、センサ制御装置１１のマイクロコンピュータ１５では、第１実施例に示す触媒状態検知処理に代えて、第２触媒状態検知処理を実行している。第２触媒状態検知処理では、第１温度センサ４５の出力に基づいて尿素インジェクタ５５から尿素を噴射する制御処理などを実行している。
【０１０４】
なお、第２内燃機関１０１は、３個の排ガスセンサ（第１温度センサ４５、第２温度センサ４７、ＮＯｘセンサ４９）を備えているが、各排ガスセンサからＥＣＵ９までの信号経路のうち、センサ制御装置１１からＥＣＵ９までの信号経路は、デジタル通信線６１で構成されている。
【０１０５】
このようにデジタル通信線６１を介して信号送受信を行うセンサ制御装置１１を備えて構成される第２内燃機関１０１は、第１実施例の内燃機関１と同様に、比較的長い寸法を有する複数のアナログ形式の信号ケーブルを用いる必要が無くなり、信号の通信精度の低下を抑制できる。
【０１０６】
また、センサ制御装置１１は、第２触媒１４１から半径１メートル以内に設置されており、各排ガスセンサとセンサ制御装置１１の駆動制御回路１３とを繋ぐ信号ケーブルの寸法を短めに設定することができ、信号ケーブルを介して駆動制御回路１３に向けて送信される電気信号にノイズが重畳するなどの影響が生じるのを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】センサ制御装置を備える内燃機関のうち排気系周りの概略構成を表した説明図である。
【図２】センサ制御装置の内部構成を表す構成図である。
【図３】触媒状態検知処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図４】触媒状態検知処理の実行時における各部の変化状態（全領域空燃比センサの検出電流値ＵＩｐ、ＮＯｘセンサの第１検出電流値ＮＩｐ１、第２検出電流値ＮＩｐ２の各値の変化状態）を表すタイムチャートである。
【図５】第２内燃機関のうち排気通路周りの概略構成を表した説明図である。
【図６】センサ制御装置の外観を表す平面図である。
【図７】センサ制御装置の外観を表す正面図である。
【図８】センサ制御装置の外観を表す側面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…内燃機関、９…電子制御装置（ＥＣＵ）、１１…センサ制御装置、１３…駆動制御回路、１５…マイクロコンピュータ、１７…通信出力回路、１８…ケーシング、３１…排気通路（排気管）、４１…触媒、４３…全領域空燃比センサ、４５…第１温度センサ、４７…第２温度センサ、４９…ＮＯｘセンサ、５１…差圧センサ、５３…センサ接続コネクタ、５５…尿素インジェクタ、６１…デジタル通信線、７１…第１温度入力回路、７３…第２温度入力回路、７５…圧力入力回路、７７…ＮＯｘセンサ駆動制御回路、７９…ＵＥＧＯ駆動制御回路、１０１…第２内燃機関、１４１…第２触媒、Ｋ１・・・（排ガスセンサの）コネクタ。
【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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