(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、圧力を受けることにより当該圧力に対応した電荷信号を出力する圧力検出素子を有する圧力検出部と、この圧力検出部から出力する検出信号を外部回路に伝送する配線ケーブルとを備えてなる圧力検出装置における当該配線ケーブルの断線を検知する圧力検出装置の断線検知回路であって、前記検出信号が付与され、かつ前記配線ケーブルに接続する信号ラインを電源に接続するプルアップ抵抗又は当該信号ラインをＧＮＤに接続するプルダウン抵抗を備えるとともに、前記信号ラインと電源間に接続して前記信号ラインの電圧を最大規定電圧にクリップする高電圧クリップ回路及び前記信号ラインとＧＮＤ間に接続して前記信号ラインの電圧を最小規定電圧にクリップする低電圧クリップ回路とを有し、かつ前記高電圧クリップ回路及び前記低電圧クリップ回路の入力側における前記信号ラインに出力抵抗を直列接続してなる電圧クリップ回路を備えることを特徴とする圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項２】
前記高電圧クリップ回路は、前記最大規定電圧を設定する前記電源とＧＮＤ間に接続した高圧側抵抗分圧回路を備えることを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項３】
前記高電圧クリップ回路は、前記高圧側抵抗分圧回路から得る分圧電圧が付与されるｐｎｐトランジスタとｎｐｎトランジスタによるトランジスタ対を用いることを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項４】
前記トランジスタ対は、コンプリメンタリ・トランジスタを用いて構成することを特徴とする請求項３記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項５】
前記高電圧クリップ回路は、前記高圧側抵抗分圧回路から得る分圧電圧が付与されるダイオードを用いることを特徴とする請求項２記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項６】
前記低電圧クリップ回路は、前記最小規定電圧を設定する前記電源とＧＮＤ間に接続した低圧側抵抗分圧回路を備えることを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項７】
前記低電圧クリップ回路は、前記低圧側抵抗分圧回路から得る分圧電圧が入力するｐｎｐトランジスタとｎｐｎトランジスタによるトランジスタ対を用いることを特徴とする請求項６に記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項８】
前記トランジスタ対は、コンプリメンタリ・トランジスタを用いて構成することを特徴とする請求項７記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項９】
前記低電圧クリップ回路は、前記低圧側抵抗分圧回路から得る分圧電圧が付与されるダイオードを用いることを特徴とする請求項６記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項１０】
前記外部回路は、前記検出信号に基づく制御信号を出力する制御基板であることを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項１１】
前記配線ケーブルは、前記信号ラインに接続する信号線，前記電源に接続する電源線及び前記ＧＮＤに接続するＧＮＤ線を含むことを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【請求項１２】
自動車に搭載するエンジンの燃焼圧を検出する圧力検出装置に適用してなることを特徴とする請求項１記載の圧力検出装置の断線検知回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼圧等の圧力を検出する際に用いて好適な圧力検出装置の断線検知回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車に搭載されるエンジンに装着し、内蔵する圧電素子（センサ素子）を用いて燃焼室内の圧力（燃焼圧）を検出する圧力検出装置は知られており、通常、図６に示すような構造によりエンジンに装着される。図６中、６０１は自動車用のエンジン、６０２は圧力検出部、６０３は配線ケーブル、６０４は制御基板をそれぞれ示す。この場合、圧力検出部６０２は、電源線，ＧＮＤ線及び検出信号を伝送する信号線が含まれる配線ケーブル６０３を介して制御基板６０４に接続される。この制御基板６０４は、圧力検出部６０２からの検出信号に基づいてエンジン６０１の制御を行う機能を備えている。一方、圧力検出部６０２は、通常、圧力を検出するセンサ素子として圧電結晶を用いており、この圧電結晶から得られる圧力の変化量に応じた電荷信号が信号処理回路に付与され、積分回路により積分されることにより、圧力に相似した電圧（検出信号）に変換される。【０００３】
従来、この種の信号処理回路としては、特許文献１に開示される圧電式センサの信号処理装置が知られている。図７に同文献１で開示される信号処理装置の概要を示す。図７において、センサ素子７０１の一方の端子は、コンデンサ７０２を介してオペアンプ７０３の反転入力端子に接続されるとともに、センサ素子７０１の他方の端子は、回路のＧＮＤ（グラウンド）に接続される。また、オペアンプ７０３の非反転入力端子は、基準電源７０４に接続され、基準電圧Ｖｒが付与されるとともに、オペアンプ７０３の反転入力端子と出力端子の間は、チャージコンデンサ７０５と高抵抗値の放電抵抗７０６の並列回路により接続される。さらに、オペアンプ７０３から出力する信号はオペアンプ７０７を経、信号電圧Ｖｏｕｔとして外部に出力する。図８（ａ）にはセンサ素子７０１から得られる電荷量（電荷信号）Ｑｉの波形概要を例示するとともに、図８（ｂ）にはオペアンプ７０７から得られる信号電圧Ｖｏｕｔの例を示す。図８（ｂ）に示す電圧波形は、図８（ａ）に示す電荷量Ｑｉを積分した波形となる。なお、信号電圧Ｖｏｕｔの基底電圧Ｖｏ（電荷量Ｑｉが０のときの信号電圧）は、基準電源７０４によりバイアスされるが、チャージコンデンサ７０５による所謂波形の沈み込み現象により基準電圧Ｖｒには一致せず、それよりも低い電圧になる。【０００４】
ところで、前述した制御基板６０４は、サイズや信頼性を確保する観点から、圧力検出部６０２に内蔵することは困難であり、通常、エンジンルーム内の他の場所に配設し、配線ケーブル６０３により接続される。このため、配線ケーブル６０３はエンジンルーム内を引き回されることになるが、エンジンルーム内は、温度や湿度、風圧等の厳しい環境に晒されることが多く、また、外的な応力が働くこともあるため、このような環境下に長期間晒された場合、配線ケーブル６０３に断線を生じる虞れがある。【０００５】
したがって、自動車の安全性及び信頼性を確保する観点から、この種の断線を確実かつ迅速に検知する断線検知手段が必要になり、通常、図９に示すような断線検知回路１３０を付設している。図９において、６０２が図６に示した圧力検出部、６０４が図６に示した制御基板、６０３が図６に示した配線ケーブルをそれぞれ示している。１０１は図７に示したセンサ素子を含む信号処理装置（信号処理回路）部分となる。また、１０２は圧力検出部６０２に備える出力アンプを示すとともに、１１０は制御基板６０４に備える入力アンプを示す。そして、異常検知回路１３０を構成する要素として、出力アンプ１０２の出力をプルアップするプルアップ抵抗１０３を備えるとともに、入力アンプ１１０への入力をプルダウンするプルダウン抵抗１０９を備える。なお、１０６と１０８は配線ケーブル用ソケットをそれぞれ示す。【０００６】
この異常検知回路１３０により、配線ケーブル６０３に含む電源線１１２、ＧＮＤ線１１１、信号線１１３のいずれかが断線した場合には、それを検知することができる。即ち、信号線１１３が断線した場合、制御基板６０４の入力はプルダウン抵抗１０９によりＧＮＤの電圧レベルに固定される。また、電源線１１２が断線した場合、圧力検出部６０２側に電源が供給されなくなるため、出力アンプ１０２の出力はＧＮＤの電圧レベル又はハイインピーダンスになり、制御基板６０４の入力はプルダウン抵抗１０９によりＧＮＤの電圧レベルに固定される。さらに、ＧＮＤ線１１１が断線した場合、出力アンプ１０２の出力は電源電圧レベル又はハイインピーダンスとなり、出力アンプ１０２の出力が電源電圧レベルの場合、制御基板６０４の入力は電源電圧レベルに固定されるとともに、出力アンプ１０２の出力がハイインピーダンスの場合、制御基板６０４の入力はプルアップ抵抗１０３とプルダウン抵抗１０９により電源電圧Ｖｄｄを分圧した電圧に固定される。この際、プルアップ抵抗１０３の抵抗値をプルダウン抵抗１０９の抵抗値に比べて非常に小さくなるように設定すれば、検出信号となる出力電圧は電源電圧Ｖｄｄ近傍の固定電圧となる。このように、配線ケーブル６０３における電源線１１２、ＧＮＤ線１１１、信号線１１３のいずれかが断線すれば、制御基板６０４の入力信号はＧＮＤの電圧レベル又は電源電圧レベル（近傍レベルを含む）に固定されるため、制御基板６０４側では、これに基づいて、これらの断線を検知できる。なお、圧力検出部６０２側の出力をプルダウンとし、制御基板６０４側の入力をプルアップとしても同様に機能させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６２２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した従来における圧力検出装置の断線検知装置（断線検知回路）は、次のような問題点があった。【０００９】
即ち、配線ケーブル６０３の断線は、制御基板６０４における入力信号がＧＮＤの電圧レベル又は電源電圧レベルに固定されることに基づき、制御基板６０４により判定を行うため、誤判定（誤検知）を生じる虞れがある。つまり、圧力の検出に係わる信号電圧であっても、状況によっては信号電圧の大きさが変動し、瞬間的にＧＮＤの電圧レベル又は電源電圧レベルの電圧に達することがあるため、電圧レベルのみで断線有無を判定するのは、誤判定（誤検知）を生じやすく、信頼性に劣る問題がある。【００１０】
一方、この問題は、電圧レベルとその経過時間を組み合わせた判定を行うことにより回避することができる。即ち、ＧＮＤの電圧レベル又は電源電圧レベルが設定時間以上継続することを判定条件に加えることにより、誤判定（誤検知）を回避できる。しかし、この方法では、処理回路が複雑になり、コストアップが無視できないとともに、設定時間を待つ必要があるため、迅速な判定を行うことができない。なお、設定時間を短く設定すれば、ある程度の迅速性を確保できるが、反面、誤判定（誤検知）を回避する観点からは、その有効性が低下してしまう。【００１１】
結局、従来の断線検知回路では、配線ケーブル６０３の断線を検知するに際し、確実性及び迅速性の双方を確保する観点からは不十分となり、更なる改善の余地があった。【００１２】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した圧力検出装置の断線検知回路の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る圧力検出装置の断線検知回路１は、上述した課題を解決するため、少なくとも、圧力を受けることにより当該圧力に対応した電荷信号を出力する圧力検出素子１０１を有する圧力検出部１１と、この圧力検出部１１から出力する検出信号Ｄｄを外部回路（１３）に伝送する配線ケーブル１２とを備えてなる圧力検出装置１０における当該配線ケーブル１２の断線を検知する圧力検出装置の断線検知回路を構成するに際して、検出信号Ｄｄが付与され、かつ配線ケーブル１２に接続する信号ライン１１３ｃを電源（電源電圧）Ｖｄｄに接続するプルアップ抵抗１０３又は当該信号ライン１１３ｃをＧＮＤに接続するプルダウン抵抗を備えるとともに、信号ライン１１３ｃと電源Ｖｄｄ間に接続して信号ライン１１３ｃの電圧を最大規定電圧Ｖｄｍにクリップする高電圧クリップ回路１０５ａｕ…及び信号ライン１１３ｃとＧＮＤ間に接続して信号ライン１１３ｃの電圧を最小規定電圧Ｖｄｓにクリップする低電圧クリップ回路１０５ａｄ…とを有し、かつ高電圧クリップ回路１０５ａｕ…及び低電圧クリップ回路１０５ａｄ…の入力側における信号ライン１１３ｃに出力抵抗１０４を直列接続してなる電圧クリップ回路１０５（１０５ａ…）を備えることを特徴とする。
【００１４】
この場合、発明の好適な態様により、高電圧クリップ回路１０５ａｕ…には、最大規定電圧Ｖｄｍを設定する電源ＶｄｄとＧＮＤ間に接続した高圧側抵抗分圧回路３０ｕ…を設けることができるとともに、この際、高電圧クリップ回路１０５ｂｕ…は、高圧側抵抗分圧回路４０ｕ…から得る分圧電圧が付与されるｐｎｐトランジスタ４０２…とｎｐｎトランジスタ４０１…によるトランジスタ対を用いることができ、特に、トランジスタ対は、コンプリメンタリ・トランジスタを用いて構成することが望ましい。なお、高電圧クリップ回路１０５ａｕには、高圧側抵抗分圧回路３０ｕから得る分圧電圧が付与されるダイオード３０１を用いることも可能である。一方、低電圧クリップ回路１０５ａｄ…には、最小規定電圧Ｖｄｓを設定する電源ＶｄｄとＧＮＤ間に接続した低圧側抵抗分圧回路４０ｄ  …を設けることができるとともに、この際、低電圧クリップ回路１０５ｂｄ…は、低圧側抵抗分圧回路４０ｄ…から得る分圧電圧が入力するｐｎｐトランジスタ４０５…とｎｐｎトランジスタ４０４…によるトランジスタ対を用いることができ、特に、トランジスタ対は、コンプリメンタリ・トランジスタを用いて構成することが望ましい。なお、低電圧クリップ回路１０５ａｄには、低圧側抵抗分圧回路３０ｄから得る分圧電圧が付与されるダイオード３０２を用いることも可能である。他方、外部回路は、検出信号Ｄｄに基づく制御信号を出力する制御基板１３を適用できるとともに、配線ケーブル１２には、信号ライン１１３ｃに接続する信号線１１３，電源Ｖｄｄに接続する電源線１１２及びＧＮＤに接続するＧＮＤ線１１１を含ませることができる。
【発明の効果】
【００１５】
このような本発明に係る圧力検出装置の断線検知回路１によれば、次のような顕著な効果を奏する。【００１６】
（１）  高電圧クリップ回路１０５ａｕ…及び低電圧クリップ回路１０５ａｄ…とを有する電圧クリップ回路１０５（１０５ａ…）を備えるため、検出信号Ｄｄが最小規定電圧Ｖｄｓ以下になれば、電源Ｖｄｄからの電圧により信号ライン１１３ｃの電圧レベルを最小規定電圧Ｖｄｓにクリップできるとともに、検出信号Ｄｄが最大規定電圧Ｖｄｍを超えれば、信号ライン１１３ｃの電圧レベルをＧＮＤ電圧まで降下させることにより最大規定電圧Ｖｄｍにクリップできる。この結果、配線ケーブル１２及びその周辺接続部分等に係わる断線を確実かつ迅速に検出可能になり、信頼性の高い圧力検出装置１０を提供できるとともに、比較的シンプルな構成により低コスト化及び小型化の実現にも寄与できる。したがって、特に、自動車に搭載するエンジン６０１の燃焼圧を検出する圧力検出装置１０に用いて最適となる。【００１７】
（２）  電圧クリップ回路１０５は、高電圧クリップ回路１０５ａｕ…及び低電圧クリップ回路１０５ａｄ…の入力側における信号ライン１１３ｃに、出力抵抗１０４を直列接続してなるため、電圧クリップ回路１０５が出力電圧を調整する際に必要となる電流量を容易に低減（調整）できる。
【００１８】
（３）  好適な態様により、高電圧クリップ回路１０５ａｕ…に、最大規定電圧Ｖｄｍを設定する電源ＶｄｄとＧＮＤ間に接続した高圧側抵抗分圧回路３０ｕ…を設ければ、シンプルな低コスト回路により最大規定電圧Ｖｄｍを容易に設定できる。
【００１９】
（４）  好適な態様により、高電圧クリップ回路１０５ｂｕ…に、高圧側抵抗分圧回路４０ｕ…から得る分圧電圧が付与されるｐｎｐトランジスタ４０２…とｎｐｎトランジスタ４０１…によるトランジスタ対を用いれば、温度によるベース・エミッタ間電圧の変化を打ち消すことができるため、最大規定電圧Ｖｄｍに対する温度による影響を回避できるとともに、クリップ電流が高圧側抵抗分圧回路４０ｕ…に直接流れないため、クリップ電流によるクリップ電圧の変動を回避できる。
【００２０】
（５）  好適な態様により、トランジスタ対を、コンプリメンタリ・トランジスタを用いて構成すれば、各コンプリメンタリ・トランジスタの特性を揃えることにより、望ましいトランジスタ対を容易に構成できる。
【００２１】
（６）  好適な態様により、高電圧クリップ回路１０５ａｕに、高圧側抵抗分圧回路３０ｕから得る分圧電圧が付与されるダイオード３０１を用いれば、少ない部品点数により高電圧クリップ回路１０５ａｕを容易に構築できる。
【００２２】
（７）  好適な態様により、低電圧クリップ回路１０５ａｄ…に、最小規定電圧Ｖｄｓを設定する電源ＶｄｄとＧＮＤ間に接続した低圧側抵抗分圧回路３０ｄ…を設ければ、シンプルな低コスト回路により最小規定電圧Ｖｄｓを容易に設定できる。
【００２３】
（８）  好適な態様により、低電圧クリップ回路１０５ｂｄ…に、低圧側抵抗分圧回路４０ｄ…から得る分圧電圧が付与されるｐｎｐトランジスタ４０５…とｎｐｎトランジスタ４０４…によるトランジスタ対を用いれば、温度によるベース・エミッタ間電圧の変化を打ち消すことができるため、最小規定電圧Ｖｄｓに対する温度による影響を回避できるとともに、クリップ電流が低圧側抵抗分圧回路４０ｄ…に直接流れないため、クリップ電流によるクリップ電圧の変動を回避できる。
【００２４】
（９）  好適な態様により、低電圧クリップ回路１０５ａｄに、低圧側抵抗分圧回路３０ｄから得る分圧電圧が付与されるダイオード３０２を用いれば、少ない部品点数により低電圧クリップ回路１０５ａｄを容易に構築できる。
【００２５】
（１０）  好適な態様により、外部回路に、検出信号Ｄｄに基づく制御信号を出力する制御基板１３を適用すれば、特に、自動車に搭載するエンジンの制御システムにおける最適な断線検知回路１として用いることができる。【００２６】
（１１）  好適な態様により、配線ケーブル１２に、信号ライン１１３ｃに接続する信号線１１３，電源Ｖｄｄに接続する電源線１１２及びＧＮＤに接続するＧＮＤ線１１１を含ませれば、これらの各線１１３，１１２及び１１１に対する断線を確実かつ迅速に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好適実施形態に係る断線検知回路を備える圧力検出装置の基本構成図、
【図２】同断線検知回路に備える電圧クリップ回路の回路図、
【図３】同断線検知回路の動作説明用の信号波形図、
【図４】同断線検知回路に備える変更例に係る電圧クリップ回路の回路図、
【図５】同断線検知回路に備える他の変更例に係る電圧クリップ回路の回路図、
【図６】背景技術を説明するための圧力検出装置を装着したエンジンの概要図、
【図７】同圧力検出装置に備える圧力検出部の回路図、
【図８】同圧力検出装置の動作説明用の信号波形図、
【図９】同圧力検出装置の全体の回路図、
【符号の説明】
【００２８】
１：断線検知回路，１０：圧力検出装置，１１：圧力検出部，１２：配線ケーブル，１３：制御基板（外部回路），３０ｕ…：高圧側抵抗分圧回路，３０ｄ…：低圧側抵抗分圧回路，１０１：圧力検出素子，１０３：プルアップ抵抗，１０４：出力抵抗，１０５：電圧クリップ回路，１０５ａｕ…：高電圧クリップ回路，１０５ａｄ…：低電圧クリップ回路，１１１：ＧＮＤ線，１１２：電源線，１１３：信号線，１１３ｃ：信号ライン，３０１：ダイオード，３０２：ダイオード，４０１…：ｎｐｎトランジスタ，４０２…：ｐｎｐトランジスタ，Ｄｄ：検出信号，Ｖｄｄ：電源（電源電圧），Ｖｄｍ：最大規定電圧，Ｖｄｓ：最小規定電圧
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明に係る最良実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。【００３０】
まず、本実施形態に係る断線検知回路１を備える圧力検出装置１０の全体構成について、図１を参照して説明する。【００３１】
圧力検出装置１０は、大別して、圧力検出部１１，制御基板１３，及び圧力検出部１１と制御基板１３を接続する配線ケーブル１２を備える。圧力検出部１１は、圧力検出部１０１及び出力アンプ１０２を備えるとともに、断線検知回路１を構成するプルアップ抵抗１０３及び電圧クリップ回路１０５を備える。また、配線ケーブル１２は、電源線１１２，ＧＮＤ線１１１及び出力信号を伝送する信号線１１３を備える。なお、１０６及び１０８は配線ケーブル用ソケットを示す。さらに、制御基板１３は入力アンプ１１０を備えるとともに、プルダウン抵抗１０９を備える。【００３２】
この場合、圧力検出部１０１は出力アンプ１０２の入力側に接続する。また、出力アンプ１０２の出力側は、電圧クリップ回路１０５の入力側に接続するとともに、プルアップ抵抗１０３を介して電源Ｖｄｄに接続する。なお、プルアップ抵抗１０３は、電圧クリップ回路１０５の前段に接続する場合を例示するが、電圧クリップ回路１０５の後段、即ち、配線ケーブル用ソケット１０６の前段に接続してもよい。そして、電圧クリップ回路１０５の出力側は、配線ケーブル１２における信号線１１３を介して制御基板１３側に接続されるとともに、圧力検出部１１側の電源ライン及びＧＮＤラインは、配線ケーブル１２における電源線１１２及びＧＮＤ線１１１を介して制御基板１３側に接続される。このように、配線ケーブル１２に、信号ライン１１３ｃに接続する信号線１１３，電源Ｖｄｄに接続する電源線１１２及びＧＮＤに接続するＧＮＤ線１１１を含ませれば、これらの各線１１３，１１２及び１１１に対する断線を確実かつ迅速に検出できる。また、制御基板１３は、外部回路となるが、外部回路として、このような制御基板１３を適用すれば、検出信号Ｄｄに基づく制御信号を出力することができるため、特に、自動車に搭載するエンジンの制御システムにおける最適な断線検知回路１として構築できる。【００３３】
電圧クリップ回路１０５は、後に詳述するが、入力する検出信号Ｄｄが最小規定電圧Ｖｄｓ以下の場合は、電源Ｖｄｄからの電圧により電圧レベルを最小規定電圧Ｖｄｓにクリップするとともに、入力する検出信号Ｄｄが最大規定電圧Ｖｄｍ以上の場合は、ＧＮＤ電圧まで電圧を降下させることより電圧レベルを最大規定電圧Ｖｄｍにクリップする機能を備える。また、電圧クリップ回路１０５は、信号ライン１１３ｃに直列接続した出力抵抗１０４を備える。この出力抵抗１０４は、電圧クリップ回路１０５が出力電圧を調整する際に必要な電流量を低減する機能を備える。【００３４】
次に、本実施形態に係る断線検知回路１の具体的な構成について、図１及び図２を参照して説明する。【００３５】
断線検知回路１は、図２に示す電圧クリップ回路１０５ａ（１０５）を備え、特に、ダイオードを使用した最もシンプルな構成例を示す。１１３ｃは出力側が前述した信号線１１３に接続され、かつ入力側が前述した出力抵抗１０４を介して出力アンプ１０２の出力側に接続される信号ラインを示す。【００３６】
電圧クリップ回路１０５ａは、高電圧クリップ回路１０５ａｕと、低電圧クリップ回路１０５ａｄを備える。高電圧クリップ回路１０５ａｕは、電源（電源電圧）ＶｄｄとＧＮＤ間に接続した抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の直列回路により構成した高圧側抵抗分圧回路３０ｕを備える。このような高圧側抵抗分圧回路３０ｕを設ければ、シンプルな低コスト回路により最大規定電圧Ｖｄｍを容易に設定できる。また、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の接続点と信号ライン１１３ｃ間はダイオード３０１により接続する。このダイオード３０１はアノード側を信号ライン１１３ｃに接続する。これにより、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の分圧電圧に、ダイオード３０１の順方向の降下電圧を加えた電圧値が最大規定電圧Ｖｄｍとして設定され、信号ライン１１３ｃに付与される検出信号Ｄｄの大きさが、この最大規定電圧Ｖｄｍを超えれば、信号ライン１１３ｃの電圧がこの最大規定電圧Ｖｄｍにクリップされる。このように、高電圧クリップ回路１０５ａｕに、高圧側抵抗分圧回路３０ｕから得る分圧電圧が付与されるダイオード３０１を用いれば、少ない部品点数により高電圧クリップ回路１０５ａｕを容易に構築できる。【００３７】
一方、低電圧クリップ回路１０５ａｄは、電源ＶｄｄとＧＮＤ間に接続した抵抗Ｒ３３とＲ３４の直列回路により構成した低圧側抵抗分圧回路３０ｄを備える。このような低圧側抵抗分圧回路３０ｄを設ければ、シンプルな低コスト回路により最小規定電圧Ｖｄｓを容易に設定できる。また、抵抗Ｒ３３と抵抗Ｒ３４の接続点と信号ライン１１３ｃ間はダイオード３０２により接続する。このダイオード３０２はカソード側を信号ライン１１３ｃに接続する。これにより、抵抗Ｒ３３と抵抗Ｒ３４の分圧電圧に、ダイオード３０２の順方向の降下電圧を引いた電圧値が最低規定電圧Ｖｄｓとして設定され、信号ライン１１３ｃに付与される検出信号Ｄｄの大きさが、この最小規定電圧Ｖｄｓ以下になれば、信号ライン１１３ｃの電圧がこの最小規定電圧Ｖｄｓにクリップされる。このように、低電圧クリップ回路１０５ａｄに、低圧側抵抗分圧回路３０ｄから得る分圧電圧が付与されるダイオード３０２を用いれば、少ない部品点数により低電圧クリップ回路１０５ａｄを容易に構築できる。【００３８】
したがって、信号ライン１１３ｃに直列接続した出力抵抗１０４は、高電圧クリップ回路１０５ａｕ及び低電圧クリップ回路１０５ａｄの入力側に接続される。この出力抵抗１０４を設けることにより、電圧クリップ回路１０５が出力電圧を調整する際に必要となる電流量を容易に低減（調整）できる。なお、出力抵抗１０４の抵抗値は、圧力検出部１１の出力インピーダンスとなるため、あまり大きくすることは適切ではなく、制御基板１３側の要求と電流量の許容値を考慮して設定することが望ましい。【００３９】
次に、本実施形態に係る断線検知回路１の動作について、図１〜図３を参照して説明する。なお、圧力検出装置１０の全体的な動作は、前述した図６〜図９に示した動作と同様になるため、詳細な動作説明は省略する。【００４０】
図３（ａ）は、出力アンプ１０２から出力する検出信号Ｄｄが最大規定電圧Ｖｄｍを超えた場合の波形を示し、また、図３（ｂ）は、波形の沈み込み現象による検出信号Ｄｄが最低規定電圧Ｖｄｓ以下になった場合の波形を示している。なお、横軸が時間、縦軸が検出信号Ｄｄ〔Ｖ〕である。【００４１】
図３（ａ）に示すように、最大規定電圧Ｖｄｍを超えた信号部分Ｄｄｘは、最大規定電圧Ｖｄｍにクリップされ、圧力検出部１１から出力する検出信号Ｄｄは実線で示す信号部分になる。また、図３（ｂ）に示すように、最低規定電圧Ｖｄｓ以下となる信号部分Ｄｄｙは、最低規定電圧Ｖｄｓにクリップされ、圧力検出部１１から出力する検出信号Ｄｄは実線で示す信号部分になる。【００４２】
このように、本実施形態に係る圧力検出装置１０から出力する検出信号Ｄｄの電圧波形は、常に、最低規定電圧Ｖｄｓと最大規定電圧Ｖｄｍ間になるように制御される。即ち、出力アンプ１０２から出力する検出信号Ｄｄは、プルアップ抵抗１０３により、電源線１１２にプルアップされるとともに、また、制御基板１３に入力する信号は、プルダウン抵抗１０９により、ＧＮＤ線１１１にプルダウンされる。これにより、電源線１１２、ＧＮＤ線１１１、信号線１１３のいずれかが断線した場合は、検出信号ＤｄがＧＮＤの電圧レベル又は電源電圧レベルの電圧に固定される。【００４３】
本実施形態に係る圧力検出装置１０から出力する検出信号Ｄｄは、正常動作の場合、出力クリップ回路１０５ａにより、常に、最低規定電圧Ｖｄｓと最大規定電圧Ｖｄｍ間にあるため、配線ケーブル１２における各線の電圧レベルが最低規定電圧Ｖｄｓ以下になった場合や最大規定電圧Ｖｄｍを超えた場合は、電圧レベルによる判定のみで直ちに断線が生じたことを検知できる。なお、プルアップ、プルダウンについては、圧力検出部１１側をプルダウン、制御基板１３側をプルアップした場合でも同様の効果が得られる。【００４４】
ところで、前述したように、検出信号Ｄｄの低電圧側は、基準電圧Ｖｒが基底電圧Ｖｏとして出力されるため、低電圧クリップ回路１０５ａｄは不要と思われるが、検出信号Ｄｄが大きい場合は、波形の沈み込み現象が大きくなるため、検出信号Ｄｄが最低規定電圧Ｖｄｓ以下になる可能性がある。また、センサ素子に急激に熱が加わった場合に、センサ素子を保持する筐体の歪みにより、マイナスの電荷信号がセンサ素子から出力し、検出信号Ｄｄが瞬間的にＧＮＤの電圧レベル付近になることもある。この場合、低電圧クリップ回路１０５ａｄがなければ、配線ケーブル１２に断線を生じても制御基板１３側が誤った判定を行う虞れがある。したがって、電圧クリップ回路１０５ａは、高電圧側と低電圧側の両方に設けることが重要となる。【００４５】
次に、本実施形態に係る断線検知回路１を構成するクリップ回路１０５の変更例について、図４及び図５を参照して説明する。【００４６】
上述した図３に示す電圧クリップ回路１０５ａは少ない部品点数により容易に実施できるメリットがあるが、一方において、温度の変化によりダイオード３０１，３０２の順方向の降下電圧が変動した場合、或いは急激な電圧変化により大きなクリップ電流が流れた場合、クリップ電圧が変化するデメリットもある。【００４７】
図４は、このような図３に示す電圧クリップ回路１０５ａのデメリットを排したトランジスタを用いたクリップ回路１０５ｂの構成例である。電圧クリップ回路１０５ｂは、高電圧クリップ回路１０５ｂｕと、低電圧クリップ回路１０５ｂｄを備える。高電圧クリップ回路１０５ｂｕは、電源ＶｄとＧＮＤ間に接続した抵抗Ｒ４１とＲ４２の直列回路により構成した高電圧側抵抗分圧回路４０ｕと、この抵抗Ｒ４１とＲ４２の接続点と信号線３０３間に接続した、ｎｐｎトランジスタ４０１，ｐｎｐトランジスタ４０２及び抵抗Ｒ４３からなるトランジスタ回路を備える。この場合、トランジスタ４０１のゲートは抵抗Ｒ４１とＲ４２の接続点に、同コレクタは電源Ｖｄに、同エミッタは抵抗Ｒ４３を介してＧＮＤにそれぞれ接続するとともに、トランジスタ４０２のゲートはトランジスタ４０１のエミッタに、同コレクタはＧＮＤに、同エミッタは信号線４０３にそれぞれ接続する。これにより、抵抗Ｒ４１とＲ４２の分圧電圧からトランジスタ４０１のベース・エミッタ間電圧を引いた電圧に、トランジスタ４０２のベース・エミッタ間電圧を加えた電圧が最大規定電圧Ｖｄｍになる。トランジスタ４０１とトランジスタ４０２に、特性の等しいコンプリメンタリなトランジスタを使用すれば、最大規定電圧Ｖｄｍは、抵抗Ｒ４１とＲ４２の分圧電圧にほぼ等しくなる。【００４８】
一方、低電圧クリップ回路１０５ｂｄは、電源ＶｄとＧＮＤ間に接続した抵抗Ｒ４５とＲ４６の直列回路により構成した低圧側抵抗分圧回路４０ｄと、この抵抗Ｒ４５とＲ４６の接続点と信号線３０３間に接続した、ｎｐｎタイプのトランジスタ４０４，ｐｎｐタイプのトランジスタ４０５及び抵抗Ｒ４４からなるトランジスタ回路を備える。この場合、トランジスタ４０５のゲートは抵抗Ｒ４５とＲ４６の接続点に、同コレクタはＧＮＤに、同エミッタは抵抗Ｒ４４を介して電源Ｖｄに、それぞれ接続するとともに、トランジスタ４０４のゲートはトランジスタ４０５のエミッタに、同コレクタは電源Ｖｄに、同エミッタは信号線４０３にそれぞれ接続する。トランジスタ４０４とトランジスタ４０５に、特性の等しいコンプリメンタリなトランジスタを使用すれば、最低規定電圧Ｖｄｓは、抵抗Ｒ４５とＲ４６の分圧電圧にほぼ等しくなる。【００４９】
図４に示す電圧クリップ回路１０５ｂの場合、トランジスタのベース・エミッタ間電圧が温度により変動した場合であっても、ｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタを対にして使用するため、温度によるベース・エミッタ間電圧の変化を打ち消すことができる。したがって、最大規定電圧Ｖｄｍ及び最小規定電圧Ｖｄｓに対する温度による影響を回避できるとともに、クリップ電流が高圧側抵抗分圧回路４０ｕ及び低圧側抵抗分圧回路４０ｄに直接流れないため、クリップ電流によるクリップ電圧の変動を回避できる。【００５０】
図５も図４と同様に図３に示す電圧クリップ回路１０５ａのデメリットを解決したトランジスタを使用したクリップ回路１０５ｃの構成例となるが、図４に対して、より少ない部品点数による構成例を示す。なお、５０３は出力側が前述した信号線１１３に接続され、かつ入力側が前述した出力抵抗１０４に接続される信号線を示す。この電圧クリップ回路１０５ｃは、高電圧クリップ回路１０５ｃｕと、低電圧クリップ回路１０５ｃｄを備える。高電圧クリップ回路１０５ｃｕは、ｎｐｎタイプのトランジスタ５０１，ｐｎｐタイプのトランジスタ５０２，抵抗Ｒ５１及び抵抗Ｒ５２からなるトランジスタ回路を備える。この場合、トランジスタ５０１のゲートとコレクタは抵抗Ｒ５１を介して電源Ｖｄに接続するとともに、トランジスタ５０１のエミッタは抵抗Ｒ５２を介してＧＮＤに接続する。また、トランジスタ５０２のゲートはトランジスタ５０１のエミッタに接続するとともに、トランジスタ５０２のコレクタはＧＮＤに、トランジスタ５０２のエミッタは信号線５０３にそれぞれ接続する。この場合、抵抗Ｒ５１及び抵抗Ｒ５２は高圧側抵抗分圧回路５０ｕを構成する。【００５１】
高電圧クリップ回路１０５ｃｕのクリップ電圧は、以下の〔数式１〕で表される。ここで、Ｖｄは電源電圧であり、Ｖｎｐｎはｎｐｎトランジスタ５０１の順方向電圧、Ｖｐｎｐはｐｎｐトランジスタ５０２の順方向電圧、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の抵抗値を示す。【００５２】
〔数式１〕  （Ｖｄ−Ｖｎｐｎ）×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＋Ｖｐｎｐ【００５３】
一方、低電圧クリップ回路１０５ｃｄは、ｎｐｎトランジスタ５０５，ｐｎｐトランジスタ５０４，抵抗Ｒ５３及び抵抗Ｒ５４からなるトランジスタ回路を備える。この場合、トランジスタ５０４のゲートとコレクタは抵抗Ｒ５４を介してＧＮＤに接続するとともに、トランジスタ５０４のエミッタは抵抗Ｒ５３を介して電源Ｖｄに接続する。また、トランジスタ５０５のゲートはトランジスタ５０４のエミッタに接続するとともに、トランジスタ５０５のコレクタは電源Ｖｄに、トランジスタ５０５のエミッタは信号線５０３にそれぞれ接続する。この場合、抵抗Ｒ５３及び抵抗Ｒ５４は低圧側抵抗分圧回路５０ｄを構成する。【００５４】
低電圧クリップ回路１０５ｃｄのクリップ電圧は、以下の〔数式２〕で表される。ここで、Ｖｄは電源電圧であり、Ｖｎｐｎはｎｐｎトランジスタ５０５の順方向電圧、Ｖｐｎｐはｐｎｐトランジスタ５０４の順方向電圧、Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ抵抗Ｒ５３，Ｒ５４の抵抗値を示す。【００５５】
〔数式２〕  （Ｖｄ−Ｖｐｎｐ）×Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖｎｐｎ【００５６】
前述した図４の電圧クリップ回路１０５ｂは、クリップ動作をしていない定常状態ではｎｐｎトランジスタ４０１のベースとドレインの２系統に電流が流れるが、図５の電圧クリップ回路１０５ｃはそれぞれ１系統にのみ電流が流れるため、消費電流をより抑えることができる利点もある。【００５７】
以上、変更例を含む最良実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。【００５８】
例えば、信号ライン１１３ｃに直列接続した出力抵抗１０４は電流量を低減（調整）できる回路等の他の手段により置換できる。また、外部回路は、検出信号Ｄｄに基づく制御信号を出力する制御基板１３を適用した場合を示したが、検出信号Ｄｄを利用できる他の各種信号処理回路等を適用できる。配線ケーブル１２には、信号線１１３，電源Ｖｄｄに接続する電源線１１２及びＧＮＤに接続するＧＮＤ線１１１を含ませることが望ましいが、他の線を含めてもよいし、ＧＮＤ線１１１は、エンジンルームを構成するハウジング部材の一部を用いる場合には、必ずしも配線ケーブル１２に含めることを要しない。高電圧クリップ回路１０５ｂｕ…と低電圧クリップ回路１０５ｂｄ…の双方を、ｐｎｐトランジスタ４０２…とｎｐｎトランジスタ４０１…によるトランジスタ対を備えて構成した場合を示したが、高電圧クリップ回路１０５ｂｕ…と低電圧クリップ回路１０５ｂｄ…の一方のみを、ｐｎｐトランジスタ４０２…とｎｐｎトランジスタ４０１…によるトランジスタ対を備えて構成し、他方を他の回路構成とする場合を排除するものではない。同様に、高電圧クリップ回路１０５ａｕと低電圧クリップ回路１０５ａｄの双方を、ダイオード３０１…を用いて構成した場合を示したが、高電圧クリップ回路１０５ａｕと低電圧クリップ回路１０５ａｄの一方のみを、ダイオード３０１…を用いて構成する場合を排除するものではない。なお、トランジスタ対は、コンプリメンタリ・トランジスタを用いて構成することが望ましいが、他のタイプによるトランジスタの採用を排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る断線検知回路は、エンジンの燃焼圧を検出する圧力検出装置をはじめ、同様の構成を有する圧力検出装置に対する断線の検知に幅広く利用できる。
【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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