特開 2024-77244 内燃機関の制御装置、内燃機関の制御方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024077244

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置、内燃機関の制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20240531BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 370

F02D45/00 368A

G01H17/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189208

(22)【出願日】2022-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】橋本 直樹

(72)【発明者】

【氏名】北村 陽昌

(72)【発明者】

【氏名】高柳 恒

【テーマコード（参考）】

2G064

3G384

【Ｆターム（参考）】

2G064AA15

2G064AB02

2G064AC12

2G064AC22

2G064BA02

2G064CC02

2G064DD21

3G384DA27

3G384DA42

3G384EB10

3G384EC04

3G384ED01

3G384ED07

3G384FA33B

(57)【要約】

【課題】信号線の断線箇所、断線した信号線の本数、内燃機関が運用されている環境などに関わらず、各信号線の断線状態を精度よく判定する。
【解決手段】内燃機関に装着される振動センサが第１信号線に出力する第１電荷信号であって、振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧とを比較し、第１電圧信号が閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較回路と、振動センサが第２信号線に出力する第２電荷信号であって、第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、閾値電圧とを比較し、第２電圧信号が閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較回路と、第１比較回路及び第２比較回路の各々が出力する出力信号に基づいて、第１信号線と、第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関に装着される振動センサが第１信号線に出力する第１電荷信号であって、前記振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧とを比較し、前記第１電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較回路と、
前記振動センサが第２信号線に出力する第２電荷信号であって、前記第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、前記閾値電圧とを比較し、前記第２電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較回路と、
前記第１比較回路及び前記第２比較回路の各々が出力する前記出力信号に基づいて、前記第１信号線と、前記第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理部と、
を備える内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記第１比較回路、及び前記第２比較回路の各々は、
前記閾値電圧と、比較対象の電圧信号とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータによる前記閾値電圧との比較の前に、前記比較対象の電圧信号から電源ノイズを除去するフィルタ回路と、
を備える請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

前記第１比較回路、及び前記第２比較回路の各々は、
前記コンパレータによる前記閾値電圧との比較の前に、前記フィルタ回路によって電源ノイズが除去された電圧信号からマイナス成分を除去するクリッパ回路
を備える請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項4】

前記第１信号線に接続し、前記第１電荷信号から前記第１比較回路が備える前記フィルタ回路に供給する電圧信号を生成する第１チャージアンプ回路と、
前記第２信号線に接続し、前記第２電荷信号から前記第２比較回路が備える前記フィルタ回路に供給する電圧信号を生成する第２チャージアンプ回路と、
を備える請求項２または請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項5】

前記信号処理部は、
前記内燃機関における連続した所定数のサイクルの各々における断線判定区間に、前記第１比較回路が少なくとも１つの前記出力信号を出力しているサイクルの数をカウントし、カウントしたサイクルの数と、許容サイクル数とに基づいて、前記第１信号線が断線しているか否かを判定する判定処理を行う第１信号線断線状態判定部と、
連続した前記所定数のサイクルの各々における断線判定区間に、前記第２比較回路が少なくとも１つの前記出力信号を出力しているサイクルの数をカウントし、カウントしたサイクルの数と、前記許容サイクル数とに基づいて、前記第２信号線が断線しているか否かを判定する判定処理を行う第２信号線断線状態判定部と、
を備える請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項6】

前記信号処理部は、
前記内燃機関の１サイクルにおける断線判定区間に、前記第１比較回路が前記出力信号を出力した回数をカウントする区間内カウント操作処理を行い、当該１サイクルにおいてカウントした回数と、予め定められる閾値とに基づいて、前記第１信号線断線状態判定部に判定処理を開始させるか否かを判定し、前記第１信号線断線状態判定部に判定処理を開始させる場合、自らは停止し、前記第１信号線断線状態判定部に判定処理を開始させない場合、次のサイクルに対する前記区間内カウント操作処理を行う第１事前判定部と、
前記内燃機関の１サイクルにおける断線判定区間に、前記第２比較回路が前記出力信号を出力した回数をカウントする区間内カウント操作処理を行い、当該１サイクルにおいてカウントした回数と、予め定められる閾値とに基づいて、前記第２信号線断線状態判定部に判定処理を開始させるか否かを判定し、前記第２信号線断線状態判定部に判定処理を開始させる場合、自らは停止し、前記第２信号線断線状態判定部に判定処理を開始させない場合、次のサイクルに対する前記区間内カウント操作処理を行う第２事前判定部と、を備え、
前記第１信号線断線状態判定部は、
前記第１信号線の状態が断線していない状態であると判定した場合、前記第１事前判定部に前記区間内カウント操作処理を開始させて、自らは停止し、
前記第２信号線断線状態判定部は、
前記第２信号線の状態が断線していない状態であると判定した場合、前記第２事前判定部に前記区間内カウント操作処理を開始させて、自らは停止する、
請求項５に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項7】

前記第１信号線断線状態判定部と前記第２信号線断線状態判定部の各々は、
各々に対応する信号線の状態が断線している状態の場合に用いる前記許容サイクル数と、各々に対応する信号線の状態が断線していない状態の場合に用いる前記許容サイクル数とを同一数とするか、または、異なる数とする、
請求項５または請求項６に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項8】

内燃機関に装着される振動センサが第１信号線に出力する第１電荷信号であって、前記振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧とを比較し、前記第１電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較ステップと、
前記振動センサが第２信号線に出力する第２電荷信号であって、前記第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、前記閾値電圧とを比較し、前記第２電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較ステップと、
前記第１比較ステップ及び前記第２比較ステップの各々において出力される前記出力信号に基づいて、前記第１信号線と、前記第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理ステップと、
を含む内燃機関の制御方法。

【請求項9】

内燃機関に装着される振動センサが第１信号線に出力する第１電荷信号であって、前記振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧とを比較し、前記第１電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較回路と、
前記振動センサが第２信号線に出力する第２電荷信号であって、前記第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、前記閾値電圧とを比較し、前記第２電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較回路と、を備える内燃機関の制御装置が備えるコンピュータを、
前記第１比較回路及び前記第２比較回路の各々が出力する前記出力信号に基づいて、前記第１信号線と、前記第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理手段、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の制御装置、内燃機関の制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンやガスタービンなどの内燃機関では、例えば、効率を高めるために点火時期を進角する制御が行われる。ただし、単に点火時期を進角すると、ノッキングと呼ばれる異常燃焼が生じ易くなる。そのため、例えば、ノックセンサと呼ばれる圧電素子を用いた振動センサによってノッキングの有無の監視を行い、ノッキングが発生しない範囲で効率を高めることができるような点火時期の調整が行われる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ノックセンサは、内燃機関のシリンダヘッドに直接装着されており、ＥＣＵ(Engine Control Unit)と信号線によって接続される。ＥＣＵは、ノックセンサが出力するノックセンサ信号を、信号線を介して取得し、取得したノックセンサ信号を内部の回路によって処理することによりノッキングの有無の監視を行う。ところで、この信号線が、内燃機関の振動によって断線することがあり、信号線が断線すると、ＥＣＵにおいてノッキングの有無の監視を行うことができなくなり、点火時期の調整もできなくなるという課題がある。この課題の解決のため、信号線の断線を検出する様々な技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

図１９は、特許文献１に開示される技術の概略を示すブロック図であり、ＥＣＵ３００に備えられるノックセンサ信号を処理する回路構成の一例を示す図である。図１９に示すように、ノックセンサ２００と、ＥＣＵ３００とは、２本の信号線２１０－１，２１０－２によって接続される。

【0005】

ノックセンサ２００は、ノックセンサ信号として、振動の大きさを示す２つの電荷信号を出力する。２つの電荷信号において、一方の電荷信号のプラスとマイナスを反転させた反転信号が他方の電荷信号になる。ノックセンサ２００は、一方の電荷信号を信号線２１０－１に出力し、他方の電荷信号を信号線２１０－２に出力する。ノックセンサ２００が出力する電荷信号は、微弱な信号である。そのため、チャージアンプ回路３２０－１，３２０－２の各々は、各々に接続する信号線２１０－１，２１０－２を通じて取得する電荷信号を、増幅しつつ当該電荷信号の大きさに比例した電圧信号に変換して出力する。

【0006】

差動増幅回路３３０は、チャージアンプ回路３２０－１，３２０－２の各々が出力する電圧信号の差動信号を生成する。チャージアンプ回路３２０－１，３２０－２の各々が出力する電圧信号は、プラスマイナスが逆の信号である。そのため、差動増幅回路３３０が出力する差動信号において、２つの電圧信号の差、すなわち、ノックセンサ２００が検出した振動の大きさが強調されて現れると共に、ノイズが除去された状態になる。したがって、信号処理部３４０は、差動増幅回路３３０が出力する差動信号に基づいて、ノックセンサ２００が検出した振動、すなわち内燃機関の振動の大きさを検出することができる。

【0007】

図１９の構成において、以下のような、信号線２１０－１，２１０－２の断線状態を判定する断線判定手法が知られている。ノックセンサ２００が出力する電荷信号は、微弱な信号であり、ノイズの影響を受けやすい。そのため、まず、内燃機関のサイクルにおいてノイズの影響を受けにくい程度の大きさの振動が確実に発生する断線判定区間を定める。

【0008】

信号処理部３４０は、断線判定区間において、差動増幅回路３３０が出力する差動信号の二乗平均値を算出し、算出した二乗平均値を「断線値」とする。信号処理部３４０は、得られた断線値が、予め定められる閾値未満の場合、断線判定区間において、本来、生じるはずの振動が生じていないと推定されることから、信号線２１０－１，２１０－２が断線していると判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１９－１９７０３４号公報

【特許文献2】特開２０２１－１０５３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、図１９を参照して説明した断線判定手法の場合、以下のような課題が存在する。例えば、信号線２１０－１，２１０－２のいずれか一方が断線すると、チャージアンプ回路３２０－１が取り込む電荷信号と、チャージアンプ回路３２０－２が取り込む電荷信号とは、互いが反転信号になるという関係を満たさなくなる。

【0011】

例えば、信号線２１０－１は断線していないが、信号線２１０－２が断線しているという例を想定する。この場合、ＥＣＵ３００の電源に起因する低周波ノイズは、断線していない方の信号線２１０－１に接続するチャージアンプ回路３２０－１が出力する電圧信号にのみ重畳する。信号線２１０－１，２１０－２の両方が断線していない場合、差動増幅回路３３０による差動増幅により、低周波ノイズは除去されるが、一方にのみ低周波ノイズが重畳していると、低周波ノイズの成分が、差動増幅によって強調されて現れることになる。この場合に、低周波ノイズの振幅値が、断線していない状態でノックセンサ２００が検出した振動を示す差動信号の振幅値と大差ない値である場合、低周波ノイズの成分の二乗平均値が、閾値を超えてしまうことがある。その際、信号線２１０－２が断線しているのにも関わらず、断線していないと判定してしまうことになる。

【0012】

また、信号線２１０－１，２１０－２が断線している位置が、ノックセンサ２００寄りの位置であるか、ＥＣＵ３００寄りの位置であるかによって、チャージアンプ回路３２０－１，３２０－２の各々が取り込む電荷信号の波形の形状に違いが生じる。また、信号線２１０－１，２１０－２の両方が断線している場合と、信号線２１０－１，２１０－２のいずれか一方が断線している場合とでも、チャージアンプ回路３２０－１，３２０－２が取り込む電荷信号の波形の形状に違いが生じる。また、内燃機関の場所を動かす等、内燃機関が運用されている環境における要因により、チャージアンプ回路３２０－１，３２０－２が取り込む電荷信号の波形の形状に違いが生じることもある。

【0013】

これらの波形の形状の違いが、差動増幅回路３３０が出力する差動信号の振幅値に影響する。そのため、差動信号の二乗平均値である断線値を用いる手法では、信号処理部３４０が断線値に基づいて行う断線判定の際に、一律の閾値で断線判定を行おうとしても、断線していないのに断線していると判定してしまったりする課題がある。また、逆に、上記した場合のように、断線しているのにも関わらず、断線していないと判定してしまったりする課題もある。

【0014】

本開示は、上記課題を解決すべくなされたもので、信号線の断線箇所、断線した信号線の本数、内燃機関が運用されている環境などに関わらず、各信号線の断線状態を精度よく判定する内燃機関の制御装置、内燃機関の制御方法、及びプログラム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】

【0015】

上記課題を解決するために、本開示に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関に装着される振動センサが第１信号線に出力する第１電荷信号であって、前記振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧とを比較し、前記第１電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較回路と、前記振動センサが第２信号線に出力する第２電荷信号であって、前記第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、前記閾値電圧とを比較し、前記第２電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較回路と、前記第１比較回路及び前記第２比較回路の各々が出力する前記出力信号に基づいて、前記第１信号線と、前記第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理部と、を備える。

【0016】

本開示に係る内燃機関の制御方法は、内燃機関に装着される振動センサが第１信号線に出力する第１電荷信号であって、前記振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧とを比較し、前記第１電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較ステップと、前記振動センサが第２信号線に出力する第２電荷信号であって、前記第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、前記閾値電圧とを比較し、前記第２電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較ステップと、前記第１比較ステップ及び前記第２比較ステップの各々において出力される前記出力信号に基づいて、前記第１信号線と、前記第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理ステップと、を含む。

【0017】

本開示に係るプログラムは、内燃機関に装着される振動センサが第１信号線に出力する第１電荷信号であって、前記振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧とを比較し、前記第１電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較回路と、前記振動センサが第２信号線に出力する第２電荷信号であって、前記第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、前記閾値電圧とを比較し、前記第２電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較回路と、を備える内燃機関の制御装置が備えるコンピュータを、前記第１比較回路及び前記第２比較回路の各々が出力する前記出力信号に基づいて、前記第１信号線と、前記第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理手段、として機能させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0018】

本開示の内燃機関の制御装置、内燃機関の制御方法、及びプログラムによれば、信号線の断線箇所、断線した信号線の本数、内燃機関が運用されている環境などに関わらず、各信号線の断線状態を精度よく判定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本開示の第１の実施形態に係る内燃機関制御システムの構成例を示す概略ブロック図である。

【図2】本開示の第１の実施形態に係るＥＣＵの回路構成例を示す図である。

【図3】本開示の第１の実施形態に係るチャージアンプ回路の出力電圧信号と、フィルタ回路の出力電圧信号との一例を示す図である。

【図4】本開示の第１の実施形態に係るチャージアンプ回路の出力電圧信号の一例を示す図である。

【図5】本開示の第１の実施形態に係るフィルタ回路の出力電圧信号の一例を示す図である。

【図6】本開示の第１の実施形態に係る断線判定区間を示すパルス信号の一例と、比較回路が出力するパルス信号の一例とを示す図である。

【図7】本開示の第１の実施形態に係る信号処理部の内部構成例と、信号処理部と、比較回路及び差動増幅回路との接続関係を示す概略ブロック図である。

【図8】本開示の第１の実施形態に係る信号線状態テーブルのデータ形式例を示す図である。

【図9】本開示の第１の実施形態に係る許容カウンタ数テーブルのデータ形式例を示す図である。

【図10】本開示の第１の実施形態に係る信号線の判定状態の状態遷移図である。

【図11】本開示の第１の実施形態に係るカウンタ操作部の動作例を示すフローチャートである。

【図12】本開示の第１の実施形態に係る判定処理部の動作例を示すフローチャートである。

【図13】本開示の第２の実施形態に係る信号処理部の内部構成例と、信号処理部と、比較回路及び差動増幅回路との接続関係を示す概略ブロック図である。

【図14】本開示の第２の実施形態に係る信号線の判定状態の状態遷移図である。

【図15】本開示の第２の実施形態に係る事前判定部の動作例を示すフローチャートである。

【図16】本開示の第２の実施形態に係るカウンタ操作部の動作例を示すフローチャートである。

【図17】本開示の第２の実施形態に係る判定処理部の動作例を示すフローチャートである。

【図18】本開示の各実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

【図19】ノックセンサが出力する電荷信号から振動の大きさを検出する回路構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本開示の実施形態に係る内燃機関の制御装置、内燃機関の制御方法、及びプログラムについて、図１～図１８を参照して説明する。図１は、本開示の第１の実施形態に係る内燃機関制御システム１００の構成例を示す概略ブロック図である。図２は、本開示の第１の実施形態に係るＥＣＵ１の回路構成例を示す図である。図３は、本開示の第１の実施形態に係るチャージアンプ回路１０－１，１０－２の出力電圧信号と、フィルタ回路２１－１，２１－２の出力電圧信号との一例を示す図である。図４は、本開示の第１の実施形態に係るチャージアンプ回路１０－１，１０－２の出力電圧信号の一例を示す図である。図５は、本開示の第１の実施形態に係るフィルタ回路２１－１，２１－２の出力電圧信号の一例を示す図である。図６は、本開示の第１の実施形態に係る断線判定区間を示すパルス信号５１の一例と、比較回路２０－１，２０－２が出力するパルス信号６１の一例とを示す図である。図７は、本開示の第１の実施形態に係る信号処理部４０の内部構成例と、信号処理部４０と、比較回路２０－１，２０－２及び差動増幅回路３０との接続関係を示す概略ブロック図である。図８は、本開示の第１の実施形態に係る信号線状態テーブル４８のデータ形式例を示す図である。図９は、本開示の第１の実施形態に係る許容カウンタ数テーブル４９のデータ形式例を示す図である。図１０は、本開示の第１の実施形態に係る信号線６－１，６－２の判定状態の状態遷移図である。図１１は、本開示の第１の実施形態に係るカウンタ操作部４４－１，４４－２の動作例を示すフローチャートである。図１２は、本開示の第１の実施形態に係る判定処理部４５－１，４５－２の動作例を示すフローチャートである。図１３は、本開示の第２の実施形態に係る信号処理部４０ａの内部構成例と、信号処理部４０ａと、比較回路２０－１，２０－２及び差動増幅回路３０との接続関係を示す概略ブロック図である。図１４は、本開示の第２の実施形態に係る信号線６－１，６－２の判定状態の状態遷移図である。図１５は、本開示の第２の実施形態に係る事前判定部４６－１，４６－２の動作例を示すフローチャートである。図１６は、本開示の第２の実施形態に係るカウンタ操作部４４ａ－１，４４ａ－２の動作例を示すフローチャートである。図１７は、本開示の第２の実施形態に係る判定処理部４５ａ－１，４５ａ－２の動作例を示すフローチャートである。図１８は、本開示の各実施形態に係るコンピュータ９０の構成を示す概略ブロック図である。なお、各図において同一の構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。

【0021】

＜第１の実施形態＞
（第１の実施形態の構成）
図１に示すように、内燃機関制御システム１００は、ＥＣＵ１、ノックセンサ２、内燃機関３、及びノックセンサ２と、ＥＣＵ１とを接続する２本の信号線６－１，６－２とを備える。内燃機関３は、例えば、エンジンやガスタービンなどであり、内燃機関気筒４と、シリンダヘッド５とを備える。

【0022】

ノックセンサ２は、シリンダヘッド５に直接装着される。ノックセンサ２は、圧電素子を用いた振動センサであり、加速度センサと同様の原理によって振動を検出する。ノックセンサ２は、ノックセンサ信号として、検出した振動の大きさを示す２つの電荷信号を生成する。ここで、２つの電荷信号とは、一方の電荷信号のプラスとマイナスを反転させた反転信号が他方の電荷信号になっている電荷信号である。ノックセンサ２は、生成した一方の電荷信号を信号線６－１に出力し、生成した他方の電荷信号を信号線６－２に出力する。

【0023】

ＥＣＵ１は、内燃機関３の制御装置である。ＥＣＵ１は、信号線６－１，６－２を通じてノックセンサ２が出力した２つの電荷信号を取得し、取得した２つの電荷信号に基づいて、内燃機関３に発生している振動の程度を監視し、監視した結果に基づいて内燃機関３を制御する。また、ＥＣＵ１は、取得した２つの電荷信号に基づいて、信号線６－１，６－２の断線状態を検出する。

【0024】

図２に示すように、ＥＣＵ１は、チャージアンプ回路１０－１，１０－２、比較回路２０－１、差動増幅回路３０、抵抗器１５、及び信号処理部４０を備える。なお、図２では、抵抗器１５は、チャージアンプ回路１０－１，１０－２に含まれないように図示している。ただし、抵抗器１５は、一方の端子で、ＧＮＤに接続し、他方の端子で２つのチャージアンプ回路１０－１，１０－２の非反転入力端子に接続し、チャージアンプ回路１０－１，１０－２の非反転入力端子に基準電圧を供給する。そのため、抵抗器１５は、チャージアンプ回路１０－１，１０－２に共有される回路素子であり、チャージアンプ回路１０－１，１０－２の構成要素の１つとみなしてもよい。

【0025】

チャージアンプ回路１０－１は、オペアンプ１１－１、抵抗器１２－１、及びコンデンサ１３－１を備えており、オペアンプ１１－１の反転入力端子に信号線６－１が接続する。抵抗器１２－１、及びコンデンサ１３－１は、オペアンプ１１－１の反転入力端子と、出力端子とに並列に接続する。コンデンサ１３－１によって、信号線６－１を通じて得られる微弱な電荷信号が蓄電されることにより増幅が行われ、電荷信号の大きさに比例した電圧信号が得られることになる。したがって、チャージアンプ回路１０－１は、信号線６－１を通じて得られる電荷信号を、増幅すると共に当該電荷信号の大きさに比例した電圧信号に変換して出力端子から出力する。以下、チャージアンプ回路１０－１が出力する電圧信号を電圧信号Ｖ_１という。

【0026】

チャージアンプ回路１０－２は、チャージアンプ回路１０－１と同一の構成を有している。すなわち、オペアンプ１１－２と、オペアンプ１１－１とは、同一の特性であり、抵抗器１２－２と、抵抗器１２－１とは同一の抵抗値を有しており、コンデンサ１３－２と、コンデンサ１３－１とは、同一の静電容量を有している。オペアンプ１１－２の反転入力端子には、信号線６－２が接続する。チャージアンプ回路１０－２は、信号線６－２を通じて得られる電荷信号を、増幅すると共に当該電荷信号の大きさに比例した電圧信号に変換して出力端子から出力する。以下、チャージアンプ回路１０－２が出力する電圧信号を電圧信号Ｖ_２という。

【0027】

差動増幅回路３０は、抵抗器３２－１，３２－２、オペアンプ３３、及び入力処理回路３４を備える。抵抗器３２－１は、一方でチャージアンプ回路１０－１の出力に接続し、他方でオペアンプ３３の非反転入力端子に接続する。抵抗器３２－２は、一方でチャージアンプ回路１０－２の出力に接続し、他方でオペアンプ３３の反転入力端子に接続する。なお、抵抗器３２－１の抵抗値と、抵抗器３２－２の抵抗値とは、異なっていてもよいし、同一であってもよい。オペアンプ３３は、非反転入力端子から得られる電圧信号と、反転入力端子から得られる電圧信号との差動信号を生成すると共に、生成した差動信号を増幅して出力端子から出力する。入力処理回路３４は、オペアンプ３３が出力端子から出力する電圧信号の電圧値を、信号処理部４０に適応する電圧値に変換して出力する。例えば、オペアンプ３３が、５Ｖの電源電圧で動作しており、信号処理部４０が、３．３Ｖの電源電圧で動作している場合、入力処理回路３４は、最大５Ｖの電圧信号を、最大３．３Ｖの電圧信号に変換する回路になる。

【0028】

比較回路２０－１は、フィルタ回路２１－１、クリッパ回路２２－１、コンパレータ２５－１、抵抗器２６－１，２７－１，２８－１、及び入力処理回路２９－１を備える。フィルタ回路２１－１は、チャージアンプ回路１０－１の出力に接続し、チャージアンプ回路１０－１が出力する電圧信号Ｖ_１に重畳している低周波の電源ノイズを除去するハイパスフィルタによるフィルタリング処理を行う。

【0029】

クリッパ回路２２－１は、ダイオード２３－１，２４－１を備えており、フィルタ回路２１－１によってフィルタリングされた電圧信号Ｖ_１のマイナス成分をカットする。クリッパ回路２２－１において、マイナス成分をカットするのは、一方がＧＮＤに接続するダイオード２３－１であり、ダイオード２４－１は、カソード端子に供給される電圧Ｖ_ｋ以上のプラス成分をカットする。プラス成分がカットされないようにするため、電圧Ｖ_ｋの値は、フィルタ回路２１－１が出力する電圧信号の最大値以上の値に予め設定される。

【0030】

抵抗器２６－１の一方の端子に基準電圧Ｖ_ｒｅｆが供給され、他方の端子に抵抗器２７－１の一方の端子が接続し、抵抗器２７－１の他方の端子は、ＧＮＤに接続する。これにより、抵抗器２６－１，２７－１によって、基準電圧Ｖ_ｒｅｆが分圧され、抵抗器２６－１，２７－１の接続点において閾値電圧Ｖ_ｔｈが得られる。抵抗器２８－１は、一方の端子にプルアップ用の電圧Ｖ_ｐが供給され、他方の端子にコンパレータ２５－１の出力端子が接続する。入力処理回路２９－１に供給される最大電圧値が、電圧Ｖ_ｐとみなすことができるように、抵抗器２８－１として、入力処理回路２９－１の入力インピーダンスに比べると、無視できる程度の非常に小さな抵抗値を有する抵抗器が適用される。

【0031】

コンパレータ２５－１は、本体に電源電圧Ｖ_ＣＣが供給され、一方の入力端子にクリッパ回路２２－１が接続し、他方の入力端子に抵抗器２６－１，２７－１の接続点が接続する。すなわち、コンパレータ２５－１の一方の入力端子には、クリッパ回路２２－１が出力する電圧信号が供給され、他方の入力端子には、閾値電圧Ｖ_ｔｈが供給される。コンパレータ２５－１は、クリッパ回路２２－１が出力する電圧信号が、閾値電圧Ｖ_ｔｈを超えている場合、出力をＨｉｇｈにし、クリッパ回路２２－１が出力する電圧信号が、閾値電圧Ｖ_ｔｈ以下である場合、出力をＬｏｗにする。

【0032】

したがって、抵抗器２６－１，２７－１の抵抗値は、閾値電圧Ｖ_ｔｈの電圧値が、断線判定区間において、断線が発生している場合にコンパレータ２５－１が、Ｌｏｗを出力し、断線が発生していない場合にＨｉｇｈを出力する電圧値の範囲になるように予め定められる。ここで、断線判定区間とは、上記したように、内燃機関３のサイクルにおける区間であって、電源ノイズの影響を受けにくい程度の大きさの振動が確実に発生する区間であり、例えば、バルブ着座時のクランク角区間である。なお、内燃機関３のサイクルとは、燃焼サイクルのことであり、１回の燃焼が発生する内燃機関の行程が、１サイクルになる。また、バルブ着座時とは、吸気バルブの着座時、すなわち、吸気バルブが閉じるタイミングであり、このタイミングにおいて、吸気バルブを閉じる際の機械的な動きによる振動が必ず発生する。

【0033】

これにより、コンパレータ２５－１の出力がＨｉｇｈの場合、上記したように抵抗器２８－１の抵抗値が、入力処理回路２９－１の入力インピーダンスに比べて非常に小さいため、入力処理回路２９－１に電圧Ｖ_ｐが供給される。また、コンパレータ２５－１の出力がＬｏｗの場合、入力処理回路２９－１には、０［Ｖ］が供給される。すなわち、入力処理回路２９－１の入力端子には、電圧値がＶ_ｐ［Ｖ］か０［Ｖ］のいずれかであるパルス信号が供給されることになる。

【0034】

入力処理回路２９－１は、入力処理回路３４と同様に、入力端子において得られる電圧信号の電圧値を、信号処理部４０に適応する電圧値に変換して出力する。したがって、比較回路２０－１は、電源ノイズとマイナス成分とを除去した電圧信号Ｖ_１から閾値電圧Ｖ_ｔｈを超える範囲を抽出し、抽出した範囲を矩形波の幅で示すパルス信号を生成する回路ということがいえる。なお、比較回路２０－１において、基準電圧Ｖ_ｒｅｆと、電圧Ｖ_ｐとが同一の電圧値であってもよいし、基準電圧Ｖ_ｒｅｆと、電源電圧Ｖ_ＣＣとが同一の電圧値であってもよいし、電源電圧Ｖ_ＣＣと、電圧Ｖ_ｐとが同一の電圧値であってもよいし、電源電圧Ｖ_ＣＣと、基準電圧Ｖ_ｒｅｆと、電圧Ｖ_ｐとが同一の電圧値であってもよい。

【0035】

比較回路２０－２は、比較回路２０－１と同一の構成を有している。すなわち、フィルタ回路２１－２とフィルタ回路２１－１、クリッパ回路２２－２とクリッパ回路２２－１、コンパレータ２５－２とコンパレータ２５－１、及び入力処理回路２９－２と入力処理回路２９－１は、それぞれ同一の特性である。抵抗器２６－２と抵抗器２６－１、抵抗器２７－２と抵抗器２７－１、及び抵抗器２８－２と抵抗器２８－１は、それぞれ同一の抵抗値を有している。

【0036】

信号処理部４０は、比較回路２０－１，２０－２の各々が出力するパルス信号に基づいて、信号線６－１，６－２における断線状態を検出する。信号処理部４０は、差動増幅回路３０が出力する差動信号に基づいて、ノックセンサ２が検出した振動、すなわち内燃機関３の振動の大きさを検出する。信号処理部４０は、検出した断線状態や振動の大きさに基づいて、内燃機関３に対して制御が必要であると判定した場合、図示しない内燃機関３に接続する制御信号線を通じて制御信号を内燃機関３に出力する。

【0037】

（第１の実施形態のチャージアンプ回路、及び比較回路の動作）
チャージアンプ回路１０－１は、信号線６－１から電荷信号が供給されると、供給された電荷信号を電圧信号Ｖ_１に変換して出力する。図３（ａ）に示す電圧信号波形が、電圧信号Ｖ_１の一例である。なお、図３（ａ）において縦軸は、電圧の大きさを示す軸であり、横軸は、時間を示す軸である。なお、図３（ａ）において、符号５１で示す破線のパルス信号は、参考として示した断線判定区間を示すパルス信号（以下、パルス信号５１という）であり、パルス信号５１において、Ｈｉｇｈ状態の区間が断線判定区間を示すことになる。なお、パルス信号５１は、チャージアンプ回路１０－１が出力する信号ではなく、信号処理部４０が、内燃機関３のサイクルにおけるバルブ着座時のクランク角区間、すなわち断線判定区間を検出して、パルス信号５１に相当する信号を生成する。以下、図３（ｂ）、図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ），（ｂ）においても縦軸と横軸は、図３（ａ）と同様であり、破線で示すパルス信号５１は、いずれも断線判定区間を示すパルス信号である。

【0038】

比較回路２０－１のフィルタ回路２１－１は、チャージアンプ回路１０－１から電圧信号Ｖ_１が供給されると、供給された電圧信号Ｖ_１に対して、低周波の電源ノイズを除去するハイパスフィルタによるフィルタリング処理を行う。これにより、フィルタ回路２１－１は、電圧信号Ｖ_１から低周波の電源ノイズを除去した、図３（ｂ）に示す電圧信号を出力する。

【0039】

チャージアンプ回路１０－２は、チャージアンプ回路１０－１と同様の動作を行い、比較回路２０－２は、比較回路２０－１と同様の動作を行うため、比較回路２０－２のフィルタ回路２１－２が出力する電圧信号は、図３（ｂ）に示す電圧信号においてプラスマイナスが反転した電圧信号になる。

【0040】

図３（ａ），（ｂ）は、信号線６－１，６－２の両方が断線していない場合の例である。これに対して、信号線６－１が断線しており、信号線６－２が断線していない場合、断線している信号線６－１に接続するチャージアンプ回路１０－１が出力する電圧信号Ｖ_１の波形は、図４（ａ）に示す波形となる。なお、図４（ａ）は、ノックセンサ２の入力端子の近くで信号線６－１に断線が発生している場合の例である。また、断線していない信号線６－２に接続するチャージアンプ回路１０－２が出力する電圧信号Ｖ_２の波形は、図４（ｂ）に示す波形となる。図４（ａ）に示されるように、断線している信号線６－１に接続するチャージアンプ回路１０－１が出力する電圧信号Ｖ_１の振幅は、全体にわたって微小な値になる。

【0041】

フィルタ回路２１－１が、図４（ａ）に示す電圧信号Ｖ_１をフィルタリングすることにより、図５（ａ）に示す電圧信号が得られる。図５（ａ）に示すように、フィルタ回路２１－１が出力する電圧信号は、全体にわたって、ほぼ０［Ｖ］になる。したがって、コンパレータ２５－１に供給される閾値電圧Ｖ_ｔｈの値が、例えば、図５（ａ）に示す電圧信号の最大値と予想される値以上の値になっていれば、入力処理回路２９－１には、矩形波を含んだパルス信号ではなく、０［Ｖ］の電圧信号が供給され続ける状態になる。

【0042】

フィルタ回路２１－２が、図４（ｂ）に示す電圧信号Ｖ_２をフィルタリングすることにより、図５（ｂ）に示す電圧信号が得られる。図３（ｂ）に示す電圧信号の振幅と、図５（ｂ）に示す電圧信号の振幅とを比較すると、以下のようになることが分かる。すなわち、信号線６－１，６－２の両方が断線していない場合に、フィルタ回路２１－１，２１－２が出力する電圧信号の振幅に比べると、信号線６－１，６－２のいずれか一方が断線している場合に、断線していない方に対応するフィルタ回路２１－１，２１－２が出力する電圧信号の振幅は小さくなる。つまり、信号線６－１，６－２の一方が断線すると、断線していない他方の電圧は、減衰する。

【0043】

したがって、コンパレータ２５－１，２５－２に供給される閾値電圧Ｖ_ｔｈは、信号線６－１，６－２の一方が断線している場合に、断線していない方に対応するクリッパ回路２２－１，２２－２が出力する電圧信号の振幅の大きさを考慮して定められる必要がある。より具体的に、閾値電圧Ｖ_ｔｈの設定条件を整理すると、以下のような２つの設定条件を定めることができる。第１の設定条件は、図５（ａ）に示す電圧信号からマイナス成分が除去された電圧信号が供給された場合に、断線判定区間において、コンパレータ２５－１，２５－２が、常にＬｏｗを出力するという条件である。第２の設定条件は、図５（ｂ）の電圧信号からマイナス成分が除去された電圧信号の中で断線判定区間に存在する電圧信号の振幅値のうち、ノックセンサ２が検出する振動に対応する振幅値の場合に、コンパレータ２５－１，２５－２が、Ｈｉｇｈを出力するという条件である。

【0044】

上記の２つの設定条件にしたがって閾値電圧Ｖ_ｔｈを設定することにより、信号線６－１，６－２の両方が断線していない場合、及び、信号線６－１，６－２の一方が断線している場合に、断線していない信号線６－１，６－２に対応する比較回路２０－１，２０－２は、例えば、図６の符号６１で示すようなパルス信号（以下、パルス信号６１という）を出力することになる。なお、図６において、符号５１で示す破線は、図３（ａ）と同じく断線判定区間を示すパルス信号である。したがって、パルス信号５１がＨｉｇｈの間、すなわち断線判定区間において、パルス信号６１に含まれる矩形波が存在するか否かによって、信号線６－１，６－２の断線状態を判定することが可能になる。

【0045】

（第１の実施形態の信号処理部の構成）
図７に示すように、信号処理部４０は、ハードウェアである構成要素またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成要素として、内燃機関制御部４１、記憶部４２、及び信号線断線状態判定部４３－１，４３－２を備える。内燃機関制御部４１は、内燃機関３と図示しない制御信号線によって接続される。内燃機関制御部４１は、制御信号線を通じて得られる制御信号に基づいて、内燃機関気筒４におけるサイクルの状態を監視する。内燃機関制御部４１は、例えば、クランク角を進角させたり、遅角させたりする制御信号を、制御信号線を通じて内燃機関３に出力する。内燃機関制御部４１は、差動増幅回路３０が出力する差動信号に基づいて、内燃機関３におけるノッキングの有無を監視する。内燃機関制御部４１は、ノッキングの有無の監視結果に対応して内燃機関３に対して行う制御に関する制御信号を、制御信号線を通じて内燃機関３に出力する。内燃機関制御部４１は、記憶部４２に記憶されている信号線６－１，６－２が断線しているか否かを示す情報に対応して内燃機関３に対して行う制御に関する制御信号を、制御信号線を通じて内燃機関３に出力する。

【0046】

内燃機関制御部４１は、内燃機関気筒４におけるサイクルの状態の監視に基づいて得られるバルブ着座時のクランク角区間、すなわち断線判定区間の開始を示す断線判定区間開始信号と、当該断線判定区間の終了を示す断線判定区間終了信号とを、信号線断線状態判定部４３－１，４３－２に出力する。例えば、図３から図６に示すパルス信号５１のパルスの立ち上がりのタイミングが、内燃機関制御部４１が、断線判定区間開始信号を出力するタイミングであり、パルス信号５１のパルスの立ち下がりのタイミングが、内燃機関制御部４１が、断線判定区間終了信号を出力するタイミングである。

【0047】

記憶部４２は、図８に示す信号線状態テーブル４８と、図９に示す許容カウンタ数テーブル４９とを記憶する。信号線状態テーブル４８は、「信号線種類」、「状態」の項目を有しており、「信号線種類」には、信号線６－１を示す「第１信号線」と、信号線６－２を示す「第２信号線」とが予め書き込まれる。「状態」の項目には、対応する「信号線種類」の信号線６－１，６－２が断線している場合、「断線状態」が書き込まれ、対応する「信号線種類」の信号線６－１，６－２が断線していない場合、「接続状態」が書き込まれる。なお、初期状態では、「状態」の項目は、いずれも「接続状態」が書き込まれる。

【0048】

許容カウンタ数テーブル４９は、「状態」、「許容カウンタ数」の項目を有しており、「状態」の項目には、「接続状態」、または、「断線状態」のいずれかが予め書き込まれる。「許容カウンタ数」の項目には、対応する「状態」の項目が「接続状態」である場合、接続状態において適用される許容カウンタ数が予め書き込まれ、対応する「状態」の項目が「断線状態」である場合、断線状態において適用される許容カウンタ数が予め書き込まれる。以下、接続状態において適用される許容カウンタ数を、「接続状態許容カウンタ数」といい、断線状態において適用される許容カウンタ数を、「断線状態許容カウンタ数」という。

【0049】

信号線断線状態判定部４３－１は、カウンタ操作部４４－１と、判定処理部４５－１とを備える。カウンタ操作部４４－１は、比較回路２０－１と、内燃機関制御部４１とに接続する。カウンタ操作部４４－１は、内燃機関３における連続した所定数のサイクルの各々における断線判定区間に、各々に対応する比較回路２０－１が少なくとも１つの出力信号を出力しているサイクルの数をカウントする。ここで、出力信号とは、比較回路２０－１が出力するパルス信号に含まれる矩形波の信号（以下、矩形信号という）である。判定処理部４５－１は、カウンタ操作部４４－１と、記憶部４２とに接続する。判定処理部４５－１は、カウンタ操作部４４－１がカウントしたサイクルの数と、判定を行う際の信号線６－１の状態に対応する接続状態許容サイクル数、または、断線状態許容サイクル数とに基づいて信号線６－１が断線しているか否かを判定する。

【0050】

信号線断線状態判定部４３－２は、カウンタ操作部４４－２と、判定処理部４５－２とを備える。カウンタ操作部４４－２は、カウンタ操作部４４－１と同一の構成を有しており、比較回路２０－２と、内燃機関制御部４１とに接続する。判定処理部４５－２は、判定処理部４５－１と同一の構成を有しており、カウンタ操作部４４－２と、記憶部４２とに接続する。

【0051】

（第１の実施形態における信号線の判定状態の状態遷移）
図１０は、信号処理部４０における信号線６－１，６－２の各々に対する判定状態の状態遷移図である。図１０に示すように、信号線６－１，６－２の各々の判定状態は、処理が開始された後、断線判定状態８１になり、その後、断線判定状態８１と断線解除判定状態８２の間を遷移する。なお、この判定状態の状態遷移は、信号線６－１，６－２の各々において独立して生じるものであり、信号線６－１の判定状態と、信号線６－２の判定状態が、同一の判定状態になる場合もあれば、異なる判定状態になる場合もある。断線判定状態８１とは、信号線６－１，６－２が接続状態であることを示しており、断線解除判定状態８２とは、信号線６－１，６－２が断線状態であることを示している。

【0052】

以下、図１１及び図１２のフローチャートを参照しつつ、カウンタ操作部４４－１，４４－２、及び判定処理部４５－１，４５－２の処理について説明する。また、処理の過程において、図１０のいずれの判定状態に遷移するかを合わせて説明する。なお、信号線断線状態判定部４３－１と、信号線断線状態判定部４３－２とは、断線を判定する対象が、信号線６－１であるか、信号線６－２であるかの違いだけであり、それ以外については同様の動作を行うため、以下、信号線断線状態判定部４３－１の動作について説明する。

【0053】

（第１の実施形態のカウンタ操作部の動作）
図１１に示すように、カウンタ操作部４４－１は起動すると、内部の記憶領域に設ける断線判定用カウンタと、サイクル数カウンタとを「０」に初期化する（Ｓａ１）。カウンタ操作部４４－１は、内燃機関制御部４１から断線判定区間開始信号を受けるまで待機する（Ｓａ２）。カウンタ操作部４４－１は、内燃機関制御部４１から断線判定区間開始信号を受けるとサイクル数カウンタの値を「１」増加させる（Ｓａ３）。カウンタ操作部４４－１は、比較回路２０－１の出力を一定時間監視する。ここで、一定時間とは、例えば、１つの断線判定区間の平均的な時間長よりも短い時間である。

【0054】

カウンタ操作部４４－１は、一定時間が経過すると、比較回路２０－１から出力信号を取得したか否かを判定する（Ｓａ５）。カウンタ操作部４４－１は、比較回路２０－１から出力信号を取得していると判定した場合（Ｓａ５、Ｙｅｓ）、断線判定用カウンタの値を「１」増加させる（Ｓａ６）。Ｓａ６の処理の後、カウンタ操作部４４－１は、処理をＳａ８の処理に進める。

【0055】

一方、カウンタ操作部４４－１は、比較回路２０－１から出力信号を取得していないと判定した場合（Ｓａ５、Ｎｏ）、内燃機関制御部４１から断線判定区間終了信号を受けているか否かを判定する（Ｓａ７）。なお、カウンタ操作部４４－１は、内燃機関制御部４１が出力する断線判定区間開始信号、及び断線判定区間終了信号を受けた順に蓄積するキュー方式のバッファを内部に備えている。

【0056】

カウンタ操作部４４－１は、内部のバッファを参照して、内燃機関制御部４１から断線判定区間終了信号を受けていないと判定したとする（Ｓａ７、Ｎｏ）。この場合、カウンタ操作部４４－１は、再び、Ｓａ４以降の処理を行う。一方、カウンタ操作部４４－１は、内部のバッファを参照して、内燃機関制御部４１から断線判定区間終了信号を受けていると判定したとする（Ｓａ７、Ｙｅｓ）。この場合、カウンタ操作部４４－１は、処理をＳａ８の処理に進める。

【0057】

Ｓａ８の処理において、カウンタ操作部４４－１は、サイクル数カウンタの値が、予め定められる所定数に一致するか否かを判定する（Ｓａ８）。ここで、所定数は、２以上の整数値であり、例えば、「１００」程度の値が予め定められる。カウンタ操作部４４－１は、サイクル数カウンタの値が、所定数に一致していないと判定した場合（Ｓａ８、Ｎｏ）、再びＳａ２以降の処理を行う。一方、カウンタ操作部４４－１は、サイクル数カウンタの値が、所定数に一致すると判定した場合（Ｓａ８、Ｙｅｓ）、断線判定用カウンタの値を判定処理部４５－１に出力し（Ｓａ９）、再び、Ｓａ１の処理を行う。

【0058】

例えば、内燃機関制御部４１が出力する断線判定区間開始信号と、断線判定区間終了信号とによって示される断線判定区間が、図６に示す断線判定区間５５－１，５５－２，５５－３，…，５５－ｎであるとする。なお、断線判定区間は、吸気バルブの着座時のクランク角区間であるため、１サイクルに１つ存在する。そのため、図６には、内燃機関３のｎサイクルが示されていることになる。また、比較回路２０－１が出力するパルス信号が、図６のパルス信号６１であるとする。この場合、断線判定区間５５－１には、比較回路２０－１が出力する出力信号、すなわちパルス信号６１に含まれる矩形信号として、出力信号６１－１，６１－２，６１－３の３つが存在する。したがって、カウンタ操作部４４－１は、Ｓａ６の処理において、断線判定用カウンタの値を「１」増加させる。ここで、留意すべき点は、１つの断線判定区間５５－１に、３つの出力信号６１－１，６１－２，６１－３が存在していても、断線判定用カウンタの値を１しか増加させない点である。このようにすることで、出力信号が少なくとも１つ含むサイクルの数をカウントすることができることになる。

【0059】

また、Ｓａ４の処理における一定時間が、例えば、出力信号６１－１～６１－３の全てを取得することができるような時間長である場合、カウンタ操作部４４－１は、Ｓａ５の判定処理の際に、３つの出力信号６１－１，６１－２，６１－３を取得することになる。これに対して、Ｓａ４の処理における一定時間が、例えば、出力信号６１－１のみを取得する時間長である場合、カウンタ操作部４４－１は、Ｓａ５の判定処理の際に、１つの出力信号６１－１のみを取得することになる。いずれの場合であっても、Ｓａ５の処理では、カウンタ操作部４４－１は、出力信号の個数に関わらず、比較回路２０－１から少なくとも１つの出力信号を取得しているか否かを判定するため、Ｓａ５の判定結果に違いはない。そのため、Ｓａ４の処理において参照する一定時間は、１つの断線判定区間の平均的な時間長よりも短い時間であって、１つの出力信号の取得が見込まれる程度の短時間であることが、処理負荷の軽減の観点で望ましい。

【0060】

図６において、出力信号６１－４は、いずれの断線判定区間５５－１～５５－ｎにも含まれていないため、断線判定用カウンタによるカウントの対象にはならない。断線判定区間５５－２には、１つの出力信号６１－５が存在するので、カウンタ操作部４４－１は、Ｓａ６の処理において、断線判定用カウンタの値を「１」増加させる。断線判定区間５５－３には、出力信号が存在しないため、断線判定用カウンタによるカウントの対象にはならない。断線判定区間５５－ｎには、２つの出力信号６－（ｍ－１），６－ｍが存在するので、カウンタ操作部４４－１は、Ｓａ６の処理において、断線判定用カウンタの値を「１」増加させる。

【0061】

これにより、カウンタ操作部４４－１が、Ｓａ９の処理において出力する断線判定用カウンタの値は、少なくとも１つの出力信号を含むサイクルの数を示すことになる。

【0062】

（第１の実施形態の判定処理部の動作）
上記したように、記憶部４２の信号線状態テーブル４８の「状態」の項目は、初期状態では、いずれも「接続状態」である。したがって、図１２に示す判定処理部４５－１による処理が、１度も行われていない状態では、信号線状態テーブル４８の「状態」の項目は、いずれも「接続状態」になっている。この場合、信号線６－１の判定状態は、図１０に示す状態遷移図において、断線判定状態８１になる。

【0063】

判定処理部４５－１は、カウンタ操作部４４－１から断線判定用カウンタの値を受けると起動する。判定処理部４５－１は、カウンタ操作部４４－１が出力する断線判定用カウンタの値を取り込む（Ｓｂ１）。判定処理部４５－１は、自らに対応する信号線である信号線６－１、すなわち第１信号線の状態を、記憶部４２の信号線状態テーブル４８から読み出す（Ｓｂ２）。ここでは、判定処理部４５－１は、信号線６－１の状態として「接続状態」を読み出すことになる。判定処理部４５－１は、読み出した信号線６－１の状態に対応する許容カウンタ数を、記憶部４２の許容カウンタ数テーブル４９から読み出す（Ｓｂ３）。ここでは、判定処理部４５－１は、「接続状態」に対応する接続状態許容カウンタ数を読み出すことになる。

【0064】

判定処理部４５－１は、Ｓｂ１の処理で取り込んだ断線判定用カウンタの値が、読み出した接続状態許容カウンタ数以上であるか否かを判定する（Ｓｂ４）。判定処理部４５－１は、断線判定用カウンタの値が、接続状態許容カウンタ数以上であると判定したとする（Ｓｂ４、Ｙｅｓ）。この場合、断線判定区間、すなわちバルブ着座時のクランク角区間において通常発生する振動が生じており、信号線６－１が接続しているとみなして、判定処理部４５－１は、記憶部４２の信号線状態テーブル４８の信号線６－１に対応する第１信号線の「状態」の項目を「接続状態」に書き換える（Ｓｂ５）。なお、ここでは、第１信号線の「状態」の項目は、書き換えられる前も、書き換え後も「接続状態」である。そのため、信号線６－１の判定状態は、図１０に示す状態遷移図において、断線判定状態８１に維持される。

【0065】

一方、判定処理部４５－１は、断線判定用カウンタの値が、接続状態許容カウンタ数以上でないと判定したとする（Ｓｂ４、Ｎｏ）。この場合、断線判定区間において通常発生する振動が生じていないことから、信号線６－１が断線しているとみなして、判定処理部４５－１は、記憶部４２の信号線状態テーブル４８の信号線６－１に対応する第１信号線の「状態」の項目を「断線状態」に書き換える（Ｓｂ６）。なお、ここでは、第１信号線の「状態」の項目は、「接続状態」から「断線状態」に書き換えられることになる。そのため、信号線６－１の判定状態は、図１０に示す状態遷移図において、断線判定状態８１から断線解除判定状態８２に遷移する。例えば、内燃機関制御部４１は、信号線状態テーブル４８の第１信号線の「状態」が、「接続状態」から「断線状態」に書き換えられたことを検出すると、信号線６－１が断線していることを外部に通知したり、内燃機関３に対して断線時に行う保護動作を開始させる制御信号を、制御信号線を通じて内燃機関３に出力したりする。

【0066】

Ｓｂ５，Ｓｂ６の処理の後、判定処理部４５－１は、処理を終了し、カウンタ操作部４４－１から次の断線判定用カウンタの値を受けるのを待機する。

【0067】

例えば、Ｓｂ６の処理を経由することにより、信号線６－１の状態が「断線状態」になっており、信号線６－１の判定状態が、断線解除判定状態８２になっているとする。この状態で、判定処理部４５－１が、再び、カウンタ操作部４４－１から断線判定用カウンタの値を受けると、Ｓｂ１からＳｂ３の処理が行われる。Ｓｂ２の処理において、判定処理部４５－１は、信号線６－１の状態として「断線状態」を読み出す。Ｓｂ３の処理において、判定処理部４５－１は、断線状態許容カウンタ数を読み出す。ここで、Ｓｂ４の処理において、判定処理部４５－１が、断線判定用カウンタの値が、断線状態許容カウンタ数以上であると判定したとする。この場合、Ｓｂ５の処理が行われ、判定処理部４５－１は、信号線状態テーブル４８において、信号線６－１の状態を「断線状態」から「接続状態」に書き換える。そのため、信号線６－１の判定状態は、図１０に示す状態遷移図において、断線解除判定状態８２から断線判定状態８１に遷移する。例えば、内燃機関制御部４１は、信号線状態テーブル４８の第１信号線の「状態」が、「断線状態」から「接続状態」に書き換えられたことを検出すると、信号線６－１の断線が回復したことを外部に通知したり、内燃機関３に保護動作をさせている場合は、保護動作を終了させる制御信号を、制御信号線を通じて内燃機関３に出力したりする。

【0068】

一方、Ｓｂ４の処理において、判定処理部４５－１が、断線判定用カウンタの値が、断線状態許容カウンタ数以上でないと判定したとする。この場合、Ｓｂ６の処理が行われ、判定処理部４５－１は、信号線状態テーブル４８において、信号線６－１の状態を「断線状態」に書き換える。ただし、ここでは、第１信号線の「状態」の項目は、書き換えられる前も、書き換えられた後も「断線状態」になる。そのため、信号線６－１の判定状態は、図１０に示す状態遷移図において、断線解除判定状態８２に維持される。

【0069】

なお、信号線断線状態判定部４３－２については、上記の図１１、図１２の処理において、カウンタ操作部４４－１をカウンタ操作部４４－２に読み替え、判定処理部４５－１を判定処理部４５－２に読み替え、比較回路２０－１を比較回路２０－２に読み替え、信号線６－１を信号線６－２に読み替え、第１信号線を第２信号線に読み替えた処理が行われる。

【0070】

（第１の実施形態の構成による作用・効果）
第１の実施形態では、ＥＣＵ１が備える比較回路２０－１、より詳細には、フィルタ回路２１－１、クリッパ回路２２－１、コンパレータ２５－１、抵抗器２６－１～２８－１によって構成される回路により、電圧信号Ｖ_１からパルス信号を生成する。このパルス信号は、信号線６－１，６－２の断線箇所の違い、信号線６－１，６－２の断線本数の違い、内燃機関３が運用される環境の違いなどによって、電圧信号Ｖ_１において生じる波形の変化を考慮してスクリーニングし、Ｖ_ｐ［Ｖ］と０［Ｖ］という２つの値で振動の有無を表す信号になる。より詳細には、スクリーニングとは、フィルタ回路２１－１による低周波の電源ノイズの除去、クリッパ回路２２－１によるマイナス成分の除去、コンパレータ２５－１及び抵抗器２６－１～２８－１による閾値電圧Ｖ_ｔｈを用いた閾値判定に基づく波形整形を行うことである。

【0071】

当該波形整形により生成されたパルス信号に含まれる矩形信号は、信号線６－１が断線しているか否かをノックセンサ２が検出した振動に基づいて判定する際の精度の良い指標になる。この制度の良い指標である矩形信号を用いることにより、振動の有無を誤検出するリスクを低減すると共に、振動の検出漏れを防ぐことができる。このことは、ＥＣＵ１が備える比較回路２０－２においても同様であり、比較回路２０－２が生成するパルス信号に含まれる矩形信号は、信号線６－２が断線しているか否かをノックセンサ２が検出した振動に基づいて判定する際の精度の良い指標になる。すなわち、第１の実施形態の構成では、差動信号を用いずに、信号線６－１に対応する比較回路２０－１と、信号線６－２に対応する比較回路２０－２とを備えて、信号線６－１，６－２の各々に対して独立に断線しているか否かを判定するようになっており、上記した、差動信号に起因する課題を解決するようにしている。したがって、信号線６－１，６－２の断線箇所、断線した信号線６－１，６－２の本数、内燃機関３が運用されている環境などに関わらず、信号線６－１，６－２の断線状態を精度よく判定することが可能になる。

【0072】

信号処理部４０の信号線断線状態判定部４３－１，４３－２の各々は、各々に対応する比較回路２０－１，２０－２が出力する出力信号、すなわち、パルス信号に含まれる矩形信号を、断線判定区間において少なくとも１つ含むサイクルが、連続した所定数のサイクルにおいて幾つ存在するかによって、各々に対応する信号線６－１，６－２が断線しているか否かを判定する。このように連続した所定数のサイクルの各々の断線判定区間において矩形信号の有無を判定するようにしているのは、内燃機関３の振動が一定した挙動ではないことに起因している。言い換えると、１つのサイクルの断線判定区間において矩形信号の有無を判定するだけでは、断線状態を誤って判定してしまう可能性がある。そのため、信号処理部４０の信号線断線状態判定部４３－１，４３－２によって、連続した所定数のサイクルの各々の断線判定区間において矩形信号の有無を判定することにより、精度のよい断線判定を行うことが可能になる。

【0073】

なお、上記では、所定数として、２以上の整数であって、例えば、「１００」程度の値としている。所定数を大きくすればするほど、信号線６－１，６－２が断線しているか否かを判定する精度は高くなるが、大きくし過ぎると、判定に要する時間が長くなる。そのため、所定数は、信号線断線状態判定部４３－１，４３－２による判定時間が、実用的な時間になる程度に設定されることが望ましい。

【0074】

図１９を参照して説明した差動信号の二乗平均値を「断線値」として断線の判定を行う手法では、信号線６－１，６－２のどちらが断線しているのかを特定することができなかった。これに対して、第１の実施形態では、信号線６－１に対して比較回路２０－１と、信号線断線状態判定部４３－１とを備え、信号線６－２に対して比較回路２０－２と、信号線断線状態判定部４３－２とを備えるようにしている。そのため、第１の実施形態のＥＣＵ１では、信号線６－１，６－２のどちらが断線しているのかまで特定することができる。

【0075】

信号線６－１，６－２の断線を電気的に検知しようとする場合、例えば、ノックセンサ２の入力端子にプルダウン抵抗などを挿入したり、信号線６－１，６－２の経路上に検知用の回路を挿入したりする手法も考えれる。ただし、これらの手法を採用した場合、ノックセンサ２の出力インピーダンスとの整合が取れず、微弱な信号であるノックセンサ２の出力信号、すなわち電荷信号の特性が変化してしまう恐れがある。これに対して、第１の実施形態では、新たに備える比較回路２０－１，２０－２を、チャージアンプ回路１０－１，１０－２の後段に備えるようにしているので、ノックセンサ２が出力する電荷信号の特性に影響を与えずに、信号線６－１，６－２の断線を検出することができる。

【0076】

図１２のＳｂ４の判定において採用する許容サイクル数を、「接続状態」と「断線状態」とによって異なる値になるようにしているのは、以下のような理由である。例えば、内燃機関３の始動時や内燃機関３に対して一時的に大きな負荷が加わった際に、内燃機関３が不安定状態になる。この不安定状態において、ノックセンサ２が、断線判定区間、すなわちバルブ着座時のクランク角区間において、安定状態の場合よりも少ない頻度で振動を検出してしまうような場合も想定される。この場合、信号線６－１が接続状態であるのにも関わらず、カウンタ操作部４４－１が、比較回路２０－１から出力信号を受ける頻度が低下する。そのため、判定処理部４５－１は、信号線状態テーブル４８の第１信号線の状態を「接続状態」から「断線状態」に書き換えてしまい、信号線６－１の判定状態が、断線判定状態８１から断線解除判定状態８２に遷移してしまう場合がある。

【0077】

断線解除判定状態８２になると、上記したように、内燃機関制御部４１が内燃機関３に対して保護動作を開始させるようなこともある。この場合に、Ｓｂ４の判定において、１つの許容カウンタ数を用いていると、保護動作の状態では、断線判定用カウンタの値が許容サイクル数以上に増加するまで、長時間を要してしまう恐れがある。そこで、上記のように、接続状態と断線状態の各々に対応する許容カウンタ数を定め、断線状態許容カウンタ数を、接続状態許容カウンタ数よりも小さな値としておく。これは、言い換えると、断線解除判定状態８２の場合に、信号線６－１が断線しているか否かを判定する閾値レベルを下げることになる。このようにすることで、比較回路２０－１の出力信号を含むサイクルの数が少なくても、断線解除判定状態８２から断線判定状態８１に遷移させることが可能になる。その結果、Ｓｂ４の判定において、１つの許容カウンタ数を用いる場合よりも、迅速に、内燃機関制御部４１が内燃機関３の保護動作を停止させて、内燃機関３を正常な動作を行う安定状態に戻すことが可能になる。なお、信号線６－１が実際に断線している場合には、断線判定用カウンタの値が大きくならないので、断線判定用カウンタの値が断線状態許容カウンタ数以上にならず、断線解除判定状態８２が継続されることになる。

【0078】

ただし、断線状態許容カウンタ数を小さくし過ぎてしまうと、断線判定状態８１と、断線解除判定状態８２との間の状態遷移が頻繁に発生する恐れがあったり、信号線６－１が実際に断線しているのに断線判定状態８１に遷移させてしまったりする不具合が生じることになる。そのため、このような不具合が起こらないように、断線状態許容カウンタ数を、適切な値に定める必要がある。なお、上記した断線状態許容カウンタ数を、接続状態許容カウンタ数よりも小さくするというのは一例であり、接続状態許容カウンタ数と、断線状態許容カウンタ数とを同一の値にしてもよく、断線状態許容カウンタ数を、接続状態許容カウンタ数よりも大きな値としてもよい。

【0079】

＜第２の実施形態＞
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態の構成は、図２に示すＥＣＵ１において、信号処理部４０が、図１３に示す信号処理部４０ａに置き換えられる以外の構成については、第１の実施形態と同一の構成である。なお、以下では、信号処理部４０に替えて信号処理部４０ａを備えるＥＣＵ１を、説明の便宜上、ＥＣＵ１ａという。また、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。信号処理部４０ａは、内燃機関制御部４１ａ、記憶部４２、信号線断線状態判定部４３ａ－１，４３ａ－２、及び事前判定部４６－１，４６－２を備える。

【0080】

事前判定部４６－１，４６－２を新たに備えることにより、第２の実施形態では、信号線６－１，６－２の判定状態は、図１４に示す状態遷移を行う。なお、図１４に示す判定状態の状態遷移も、図１０と同様に、信号線６－１，６－２の各々において独立して生じるものであり、信号線６－１の判定状態と、信号線６－２の判定状態とが、同一の判定状態になる場合もあれば、異なる判定状態になる場合もある。

【0081】

図１４において、事前判定状態８３は、信号線６－１，６－２が接続状態であることを示している。断線判定状態８１ａは、信号線６－１，６－２が接続状態であるが、事前判定部４６－１，４６－２の判定結果としては、信号線６－１，６－２が断線している可能性があるという状態を示している。断線解除判定状態８２ａは、信号線６－１，６－２が断線状態であることを示している。

【0082】

事前判定部４６－１，４６－２の各々は、１つの断線判定区間、すなわち１サイクルの断線判定区間において、各々に対応する比較回路２０－１，２０－２が出力信号を出力した回数をカウントすることを、断線判定区間ごとに行う。事前判定部４６－１，４６－２の各々は、１つの断線判定区間においてカウントした回数と、予め定められる閾値とに基づいて、各々に対応する信号線断線状態判定部４３ａ－１，４３ａ－２を動作させるか否かを判定する。

【0083】

カウンタ操作部４４ａ－１，４４ａ－２の各々は、第１の実施形態のカウンタ操作部４４－１，４４－２に対して、上記した第２の実施形態において追加される状態遷移を行う構成が追加された構成になる。判定処理部４５ａ－１，４５ａ－２の各々は、第１の実施形態の判定処理部４５－１，４５－２に対して、上記した第２の実施形態において追加される状態遷移を行う構成が追加された構成になる。

【0084】

内燃機関制御部４１ａは、第１の実施形態の内燃機関制御部４１に対して、以下に示す構成が追加された構成を備える。内燃機関制御部４１ａは、起動時に事前判定部４６－１，４６－２に処理開始信号を出力する構成を備える。内燃機関制御部４１ａは、断線判定区間開始信号及び断線判定区間終了信号を事前判定部４６－１，４６－２に出力する構成を備える。

【0085】

以下、図１５から図１７のフローチャートを参照しつつ、事前判定部４６－１，４６－２、カウンタ操作部４４ａ－１，４４ａ－２、及び判定処理部４５ａ－１，４５ａ－２の処理について説明する。また、処理の過程において、図１４のいずれの状態に遷移するかを合わせて説明する。なお、事前判定部４６－１と信号線断線状態判定部４３ａ－１を組み合わせた構成と、事前判定部４６－２と信号線断線状態判定部４３ａ－２を組み合わせた構成とは、断線を判定する対象が、信号線６－１であるか、信号線６－２であるかの違いだけであり、それ以外については同様の動作を行うため、以下、事前判定部４６－１と、信号線断線状態判定部４３ａ－１の動作について説明する。

【0086】

（第２の実施形態の事前判定部の動作）
事前判定部４６－１は、処理開始信号を受けると起動する。ここで、処理開始信号は、信号処理部４０ａの起動時、すなわちＥＣＵ１ａの起動時に内燃機関制御部４１ａが出力する場合と、判定処理部４５ａ－１が処理の過程において出力する場合とがある。ここでは、信号処理部４０ａが起動して、内燃機関制御部４１ａが処理開始信号を事前判定部４６－１に出力する場合について説明する。事前判定部４６－１は、内燃機関制御部４１ａが出力する処理開始信号を取り込む（Ｓｃ１）。これにより、図１４に示す信号線６－１の判定状態は、事前判定状態８３になる。なお、記憶部４２の信号線状態テーブル４８の「状態」の項目は、初期状態では、いずれも「接続状態」である。

【0087】

事前判定部４６－１は、内部の記憶領域に設ける区間内判定用カウンタを「０」に初期化する（Ｓｃ２）。事前判定部４６－１は、内燃機関制御部４１ａから断線判定区間開始信号を受けるまで待機する（Ｓｃ３）。事前判定部４６－１は、断線判定区間開始信号を受けると、比較回路２０－１の出力を一定時間監視する。ここで、一定時間とは、例えば、１つの断線判定区間の平均的な時間長よりも短い時間であって、１つの出力信号の取得が見込まれる程度の短時間である。

【0088】

事前判定部４６－１は、一定時間が経過すると、比較回路２０－１から出力信号を取得したか否かを判定する（Ｓｃ５）。事前判定部４６－１は、比較回路２０－１から出力信号を取得していると判定した場合（Ｓｃ５、Ｙｅｓ）、区間内判定用カウンタの値を、取得した出力信号の個数分増加させる（Ｓｃ６）。Ｓｃ６の処理の後、事前判定部４６－１は、処理をＳｃ７の処理に進める。一方、事前判定部４６－１は、比較回路２０－１から出力信号を取得していないと判定した場合（Ｓｃ５、Ｎｏ）、処理をＳｃ７の処理に進める。

【0089】

事前判定部４６－１は、内燃機関制御部４１ａから断線判定区間終了信号を受けているか否かを判定する（Ｓｃ７）。なお、事前判定部４６－１は、内燃機関制御部４１ａが出力する断線判定区間開始信号、及び断線判定区間終了信号を受けた順に蓄積するキュー方式のバッファを内部に備えている。事前判定部４６－１は、内部のバッファを参照して、内燃機関制御部４１ａから断線判定区間終了信号を受けていないと判定したとする（Ｓｃ７、Ｎｏ）。この場合、事前判定部４６－１は、再び、Ｓｃ４の処理を行う。

【0090】

一方、事前判定部４６－１は、内部のバッファを参照して、内燃機関制御部４１ａから断線判定区間終了信号を受けていると判定したとする（Ｓｃ７、Ｙｅｓ）。この場合、事前判定部４６－１は、次に、区間内判定用カウンタの値が、予め定められる閾値以上であるか否かを判定する（Ｓｃ８）。ここで、事前判定部４６－１が、Ｓｃ７の処理において「Ｙｅｓ」の判定をした時点で、区間内判定用カウンタが示す値は、１つの断線判定区間において比較回路２０－１が出力信号を出力した回数を示すことになる。

【0091】

例えば、内燃機関制御部４１ａが出力する１組の断線判定区間開始信号と、断線判定区間終了信号とによって示される断線判定区間が、図６に示す断線判定区間５５－１であるとする。この場合、断線判定区間５５－１には、出力信号６１－１，６１－２，６１－３が存在する。そのため、事前判定部４６－１が、断線判定区間５５－１に対してＳｃ８の処理を行う際の区間内判定用カウンタの値は「３」になる。

【0092】

事前判定部４６－１は、区間内判定用カウンタの値が、閾値以上であると判定した場合（Ｓｃ８、Ｙｅｓ）、再び、Ｓｃ２以降の処理を行う。一方、事前判定部４６－１は、区間内判定用カウンタの値が、閾値以上でないと判定した場合（Ｓｃ８、Ｎｏ）、カウンタ操作部４４ａ－１に処理開始信号を出力し（Ｓｃ９）、処理を終了する。なお、Ｓｃ８の処理において、事前判定部４６－１が「Ｙｅｓ」の判定をした場合、図１４の状態遷移図において、信号線６－１の判定状態は、事前判定状態８３に維持される。一方、Ｓｃ８の処理において、事前判定部４６－１が「Ｎｏ」の判定をした場合、図１４の状態遷移図において、信号線６－１の判定状態は、事前判定状態８３から断線判定状態８１ａに遷移する。

【0093】

上記のＳｃ８の処理における閾値として、任意の正の整数値を適用するようにしてもよい。例えば、閾値として「１」を適用した場合、１つの断線判定区間において、比較回路２０－１が出力信号を１つも出力していない場合、事前判定部４６－１は、Ｓｃ８の処理において「Ｎｏ」の判定をすることになる。比較回路２０－１が出力信号を１つも出力していない状態とは、信号線６－１が断線している可能性が高い状態であると推定される。そのため、この場合、信号線６－１の判定状態を、事前判定状態８３から断線判定状態８１ａに状態遷移させて、信号線断線状態判定部４３ａ－１に、信号線６－１が接続状態であるか、または、断線状態であるかを判定させることになる。

【0094】

（第２の実施形態のカウンタ操作部の動作）
カウンタ操作部４４ａ－１は、事前判定部４６－１から処理開始信号を受けると起動する。カウンタ操作部４４ａ－１は、処理開始信号を取り込む（Ｓｄ１）。カウンタ操作部４４ａ－１は、内部の記憶領域に設ける断線判定用カウンタと、サイクル数カウンタとを「０」に初期化する（Ｓｄ２）。カウンタ操作部４４ａ－１は、信号処理部４０ａの他の機能部から信号を受けるまで待機する（Ｓｄ３）。なお、カウンタ操作部４４ａ－１は、信号処理部４０ａの他の機能部が出力する信号を受けた順に蓄積するキュー方式のバッファを備えているものとする。

【0095】

カウンタ操作部４４ａ－１は、信号処理部４０ａの他の機能部から信号を受けた場合、すなわち内部のバッファに信号が蓄積された場合、当該信号の種類を判定する（Ｓｄ４）。カウンタ操作部４４ａ－１は、受けた信号の種類が、「強制終了信号」であると判定した場合（Ｓｄ４、強制終了信号）、処理を終了する。なお、強制終了信号は、判定処理部４５ａ－１が出力する信号である。カウンタ操作部４４ａ－１は、受けた信号の種類が、強制終了信号、及び断線判定区間開始信号以外の「その他の信号」であると判定した場合（Ｓｄ４、その他）、再び、Ｓｄ３の処理を行う。

【0096】

カウンタ操作部４４ａ－１は、受けた信号の種類が、「断線判定区間開始信号」であると判定した場合（Ｓｄ４、断線判定区間開始信号）、処理をＳｄ５の処理に進める。Ｓｄ５～Ｓｄ８の処理は、それぞれ、図１１に示す第１の実施形態のカウンタ操作部４４－１によるＳａ３～Ｓａ６の処理と同一の処理が、カウンタ操作部４４ａ－１によって行われる。ただし、Ｓｄ８の処理の後、処理は、Ｓｄ１１の処理に進められる。

【0097】

カウンタ操作部４４ａ－１は、Ｓｄ７の処理において「Ｎｏ」の判定をした場合、信号処理部４０ａの他の機能部から信号を受けているか否かを判定する（Ｓｄ９）。カウンタ操作部４４ａ－１は、信号処理部４０ａの他の機能部から信号を受けていないと判定した場合（Ｓｄ９、Ｎｏ）、再び、Ｓｄ６の処理を行う。一方、カウンタ操作部４４ａ－１は、信号処理部４０ａの他の機能部から信号を受けていると判定した場合（Ｓｄ９、Ｙｅｓ）、Ｓｄ４の処理と同様に、受けた信号の種類を判定する（Ｓｄ１０）。

【0098】

カウンタ操作部４４ａ－１は、受けた信号の種類が、「強制終了信号」であると判定した場合（Ｓｄ１０、強制終了信号）、処理を終了する。カウンタ操作部４４ａ－１は、受けた信号の種類が、強制終了信号、及び断線判定区間開始信号以外の「その他の信号」であると判定した場合（Ｓｄ１０、その他）、再び、Ｓｄ６の処理を行う。

【0099】

カウンタ操作部４４ａ－１は、受けた信号の種類が、「断線判定区間終了信号」であると判定した場合（Ｓｄ１０、断線判定区間終了信号）、処理を、Ｓｄ１１の処理に進める。Ｓｄ１１，Ｓｄ１２の処理は、図１１に示す第１の実施形態のカウンタ操作部４４－１によるＳａ８，Ｓａ９の処理と同一の処理が、カウンタ操作部４４ａ－１によって行われる。ただし、Ｓｄ１１の処理において「Ｎｏ」の判定がされた場合、処理は、Ｓｄ３の処理に進められ、Ｓｄ１２の処理の後、処理は、Ｓｄ２の処理に進められる。

【0100】

（第２の実施形態の判定処理部の動作）
判定処理部４５ａ－１は、カウンタ操作部４４ａ－１から断線判定用カウンタの値を受けると起動する。Ｓｅ１～Ｓｅ４の処理は、それぞれ、図１２に示す第１の実施形態の判定処理部４５－１によるＳｂ１～Ｓｂ４の処理と同一の処理が、判定処理部４５ａ－１によって行われる。

【0101】

判定処理部４５ａ－１が、Ｓｅ４の処理において「Ｙｅｓ」の判定を行った場合（Ｓｅ４、Ｙｅｓ）、判定処理部４５ａ－１は、記憶部４２の信号線状態テーブル４８の信号線６－１、すなわち第１信号線の「状態」を「接続状態」に書き換える（Ｓｅ５）。この場合に、第１信号線の「状態」の項目が、書き換えられる前に「接続状態」である場合、Ｓｅ５の処理による「接続状態」への書き換えによって、信号線６－１の判定状態は、図１４に示す状態遷移図において、断線判定状態８１ａから事前判定状態８３に遷移する。

【0102】

そのため、判定処理部４５ａ－１は、カウンタ操作部４４ａ－１に強制終了信号を出力する（Ｓｅ６）。カウンタ操作部４４ａ－１は、判定処理部４５ａ－１から強制終了信号を受けると、図１６のＳｄ４、または、Ｓｄ１０の処理において、受けた信号の種類を「強制終了信号」であると判定して、処理を終了する。判定処理部４５ａ－１は、処理開始信号を事前判定部４６－１に出力し、事前判定部４６－１に、図１５に示す処理を開始させる（Ｓｅ７）。

【0103】

これに対して、第１信号線の「状態」の項目が、書き換えられる前に「断線状態」である場合、Ｓｅ５の処理による「接続状態」への書き換えによって、信号線６－１の判定状態は、図１４に示す状態遷移図において、断線解除判定状態８２ａから事前判定状態８３に遷移する。この場合も同様に、Ｓｅ６，Ｓｅ７の処理により、カウンタ操作部４４ａ－１に処理を終了させて、事前判定部４６－１に処理を開始させる。

【0104】

なお、Ｓｅ５，Ｓｅ６，Ｓｅ７の処理は、Ｓｅ５，Ｓｅ６，Ｓｅ７の順で行われてもよいし、Ｓｅ５，Ｓｅ６，Ｓｅ７の順を任意に入れ替えた順番で行われてもよい。

【0105】

一方、判定処理部４５ａ－１が、Ｓｅ４の処理において「Ｎｏ」の判定を行った場合（Ｓｅ４、Ｎｏ）、判定処理部４５ａ－１は、記憶部４２の信号線状態テーブル４８の信号線６－１、すなわち第１信号線の「状態」を「断線状態」に書き換える（Ｓｅ８）。この場合において、第１信号線の「状態」の項目が、書き換えられる前に「接続状態」である場合、Ｓｅ８の処理による「断線状態」への書き換えによって、信号線６－１の判定状態は、図１４に示す状態遷移図において、断線判定状態８１ａから断線解除判定状態８２ａに遷移する。

【0106】

これに対して、第１信号線の「状態」の項目が、書き換えられる前に「断線状態」である場合、Ｓｅ８の処理による「断線状態」への書き換えによって、信号線６－１の判定状態は、図１４に示す状態遷移図において、断線解除判定状態８２ａに維持される。

【0107】

なお、事前判定部４６－２、信号線断線状態判定部４３ａ－２については、上記の図１５、図１６、図１７の処理において、事前判定部４６－１を事前判定部４６－２に読み替え、カウンタ操作部４４ａ－１をカウンタ操作部４４ａ－２に読み替え、判定処理部４５ａ－１を判定処理部４５ａ－２に読み替え、比較回路２０－１を比較回路２０－２に読み替え、信号線６－１を信号線６－２に読み替え、第１信号線を第２信号線に読み替えた処理が行われる。

【0108】

（第２の実施形態の構成による作用・効果）
第２の実施形態のＥＣＵ１ａにより、上記した第１の実施形態のＥＣＵ１と同様の作用効果が得られる。更に、第２の実施形態のＥＣＵ１ａが備える信号処理部４０ａの構成では、信号線６－１，６－２の判定状態として、図１４に示す事前判定状態８３が追加されている。この事前判定状態８３が追加されることにより、第２の実施形態の信号処理部４０ａは、以下のような点で、第１の実施形態の信号処理部４０とは異なる作用効果がある。

【0109】

第１の実施形態では、カウンタ操作部４４－１，４４－２が終了することなく動作し、カウンタ操作部４４－１，４４－２が動作する途中で、判定処理部４５－１，４５－２が並列して動作する。ところで、信号線６－１，６－２の状態は、ほとんど接続状態であり、断線状態になる頻度は、接続状態の時間に比べると、非常に短い時間である。このような信号線６－１，６－２の状態のことを考慮すると、第１の実施形態の信号処理部４０による処理は、負荷が大きく、また、カウンタ操作部４４－１，４４－２が動作することにより、カウンタ用の記憶容量として、断線判定用カウンタと、サイクル数カウンタの２つのカウンタ用の記憶容量も必要になる。

【0110】

これに対して、第２の実施形態の信号処理部４０ａでは、事前判定状態８３を設けたことにより、信号線６－１，６－２が接続状態である間は、事前判定部４６－１，４６－２のみが動作することになり、第１の実施形態の信号処理部４０に比べると処理の負荷が少なくなる。また、事前判定部４６－１，４６－２が動作する際には、区間内判定用カウンタという１つのカウンタの記憶容量を確保すればよいため、第１の実施形態のカウンタ操作部４４－１，４４－２に比べると、使用する記憶容量を削減することができるという利点がある。

【0111】

（第１及び第２の実施形態の他の構成例）
第１及び第２の実施形態では、信号処理部４０，４０ａを備えて、図１１、図１２、図１５、図１６、図１７に示す処理を行うことにより、信号線６－１，６－２が断線しているか否かを判定するようにしている。これに対して、信号処理部４０，４０ａに替えて、断線判定区間ごとに、比較回路２０－１，２０－２が出力する出力信号が少なくとも１つ存在するか否か、または、予め定められる複数の数の出力信号が存在するか否かに基づいて、信号線６－１，６－２が断線しているか否かを判定する信号処理部を備えるようにしてもよい。このような信号処理部を用いる場合、信号処理部４０，４０ａに比べて、断線判定に関する精度は低下するが、信号処理部４０，４０ａに比べて、簡易な処理によって信号線６－１，６－２が断線しているか否かを判定することが可能になる。

【0112】

第１及び第２の実施形態では、図１２のＳｂ４、図１５のＳｃ８、図１７のＳｅ４に示す処理において、等号付き不等号を用いた判定処理を行っている。しかしながら、本開示は、当該実施の形態に限られるものではなく、「以上であるか否か」という判定処理は一例に過ぎず、閾値の定め方に応じて、「超過するか否か」という判定処理に置き換えられてもよい。

【0113】

以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【0114】

（コンピュータ構成）
図１８は、上記の第１及び第２の実施形態に係る信号処理部４０，４０ａの各々を実現するコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、及びインタフェース９４を備える。上記の信号処理部４０，４０ａが備える内燃機関制御部４１，４１ａ、記憶部４２、カウンタ操作部４４－１，４４－２，４４ａ－１，４４ａ－２、判定処理部４５－１，４５－２，４５ａ－１，４５ａ－２、及び事前判定部４６－１，４６－２は、コンピュータ９０に実装される。これらの機能部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶される。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って図１１、図１２、図１５、図１６、図１７に示す処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、記憶部４２に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。また、インタフェース９４には、比較回路２０－１，２０－２、及び差動増幅回路３０が接続し、プロセッサ９１は、インタフェース９４を介して、比較回路２０－１，２０－２が出力するパルス信号、及び差動増幅回路３０が出力する差動信号を取り込む。

【0115】

プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

【0116】

ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。また、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0117】

＜付記＞
各実施形態に記載の内燃機関３の制御装置であるＥＣＵ１，１ａは、例えば以下のように把握される。

【0118】

（１）第１の態様に係る内燃機関（例えば、内燃機関３）の制御装置（例えば、ＥＣＵ１，１ａ）は、内燃機関に装着される振動センサ（例えば、ノックセンサ２）が第１信号線（例えば、信号線６－１）に出力する第１電荷信号であって、前記振動センサが検出した振動の大きさを示す第１電荷信号から生成される第１電圧信号と、閾値電圧（例えば、閾値電圧Ｖ_ｔｈ）とを比較し、前記第１電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第１比較回路（例えば、比較回路２０－１）と、前記振動センサが第２信号線（例えば、信号線６－２）に出力する第２電荷信号であって、前記第１電荷信号の反転信号である第２電荷信号から生成される第２電圧信号と、前記閾値電圧とを比較し、前記第２電圧信号が前記閾値電圧を超える場合、一定値の出力信号を出力する第２比較回路（例えば、比較回路２０－２）と、前記第１比較回路及び前記第２比較回路の各々が出力する前記出力信号に基づいて、前記第１信号線と、前記第２信号線とにおける断線状態を検出する信号処理部（例えば、信号処理部４０，４０ａ）と、を備える。本態様によれば、信号線６－１，６－２の断線箇所、断線した信号線６－１，６－２の本数、内燃機関３が運用されている環境などに関わらず、各信号線６－１，６－２の断線状態を精度よく判定することが可能になる。

【0119】

（２）第２の態様に係る内燃機関の制御装置は、（１）の内燃機関の制御装置であって、前記第１比較回路、及び前記第２比較回路の各々は、前記閾値電圧と、比較対象の電圧信号とを比較するコンパレータ（例えば、コンパレータ２５－１，２５－２）と、前記コンパレータによる前記閾値電圧との比較の前に、前記比較対象の電圧信号から電源ノイズを除去するフィルタ回路（例えば、フィルタ回路２１－１，２１－２）と、を備える。本態様によれば、電源ノイズを除去することにより、断線判定の精度を高めることができる。

【0120】

（３）第３の態様に係る内燃機関の制御装置は、（２）の内燃機関の制御装置であって、前記第１比較回路、及び前記第２比較回路の各々は、前記コンパレータによる前記閾値電圧との比較の前に、前記フィルタ回路によって電源ノイズが除去された電圧信号からマイナス成分を除去するクリッパ回路（例えば、クリッパ回路２２－１，２２－２）を備える。本態様によれば、マイナス成分を除去することにより、断線判定の精度を高めることができる。

【0121】

（４）第４の態様に係る内燃機関の制御装置は、（２）または（３）の内燃機関の制御装置であって、前記第１信号線に接続し、前記第１電荷信号から前記第１比較回路が備える前記フィルタ回路に供給する電圧信号を生成する第１チャージアンプ回路（例えば、チャージアンプ回路１０－１）と、前記第２信号線に接続し、前記第２電荷信号から前記第２比較回路が備える前記フィルタ回路に供給する電圧信号を生成する第２チャージアンプ回路（例えば、チャージアンプ回路１０－２）と、を備える。本態様によれば、微弱な電荷信号を、増幅すると共に電荷信号の大きさに比例した電圧信号に変換することができる。

【0122】

（５）第５の態様に係る内燃機関の制御装置は、（１）の内燃機関の制御装置であって、前記信号処理部は、前記内燃機関における連続した所定数のサイクルの各々における断線判定区間に、前記第１比較回路が少なくとも１つの前記出力信号を出力しているサイクルの数をカウントし、カウントしたサイクルの数と、許容サイクル数とに基づいて、前記第１信号線が断線しているか否かを判定する判定処理を行う第１信号線断線状態判定部（例えば、信号線断線状態判定部４３－１，４３ａ－１）と、連続した前記所定数のサイクルの各々における断線判定区間に、前記第２比較回路が少なくとも１つの前記出力信号を出力しているサイクルの数をカウントし、カウントしたサイクルの数と、前記許容サイクル数とに基づいて、前記第２信号線が断線しているか否かを判定する判定処理を行う第２信号線断線状態判定部（例えば、信号線断線状態判定部４３－２，４３ａ－２）と、を備える。本態様によれば、例えば、内燃機関３の振動が一定した挙動ではない場合に、各信号線６－１，６－２の断線状態を精度よく判定することが可能になる。

【0123】

（６）第６の態様に係る内燃機関の制御装置は、（５）の内燃機関の制御装置であって、前記信号処理部は、前記内燃機関の１サイクルにおける断線判定区間に、前記第１比較回路が前記出力信号を出力した回数をカウントする区間内カウント操作処理を行い、当該１サイクルにおいてカウントした回数と、予め定められる閾値とに基づいて、前記第１信号線断線状態判定部（例えば、信号線断線状態判定部４３ａ－１）に判定処理を開始させるか否かを判定し、前記第１信号線断線状態判定部に判定処理を開始させる場合、自らは停止し、前記第１信号線断線状態判定部に判定処理を開始させない場合、次のサイクルに対する前記区間内カウント操作処理を行う第１事前判定部（例えば、事前判定部４６－１）と、前記内燃機関の１サイクルにおける断線判定区間に、前記第２比較回路が前記出力信号を出力した回数をカウントする区間内カウント操作処理を行い、当該１サイクルにおいてカウントした回数と、予め定められる閾値とに基づいて、前記第２信号線断線状態判定部（例えば、信号線断線状態判定部４３ａ－２）に判定処理を開始させるか否かを判定し、前記第２信号線断線状態判定部に判定処理を開始させる場合、自らは停止し、前記第２信号線断線状態判定部に判定処理を開始させない場合、次のサイクルに対する前記区間内カウント操作処理を行う第２事前判定部（例えば、事前判定部４６－２）と、を備え、前記第１信号線断線状態判定部は、前記第１信号線の状態が断線していない状態であると判定した場合、前記第１事前判定部に前記区間内カウント操作処理を開始させて、自らは停止し、前記第２信号線断線状態判定部は、前記第２信号線の状態が断線していない状態であると判定した場合、前記第２事前判定部に前記区間内カウント操作処理を開始させて、自らは停止する。本態様によれば、例えば、信号線６－１，６－２が、断線している場合、または、断線している可能性がある場合のみ、信号線断線状態判定部４３ａ－１，４３ａ－２が判定処理を行い、信号線６－１，６－２が安定した接続状態にある場合は、事前判定部４６－１，４６－２が処理を行うので、負荷を軽減できると共に、カウンタの記憶容量を削減することができる。

【0124】

（７）第７の態様に係る内燃機関の制御装置は、（５）または（６）の内燃機関の制御装置であって、前記第１信号線断線状態判定部と前記第２信号線断線状態判定部の各々は、各々に対応する信号線の状態が断線している状態の場合に用いる前記許容サイクル数と、各々に対応する信号線の状態が断線していない状態の場合に用いる前記許容サイクル数とを同一数とするか、または、異なる数とする。本態様によれば、例えば、断線している場合と、断線していない場合とで、異なる許容サイクル数を用いることにより、内燃機関３の始動時や内燃機関３に対して一時的に大きな負荷が加わった際に、信号線６－１，６－２が断線していないにも関わらず、断線していると判定されたとしても、迅速に、信号線６－１，６－２が、断線していないと判定される本来の状態に戻すことができる。

【符号の説明】

【0125】

１ ＥＣＵ
２ ノックセンサ
３ 内燃機関
４ 内燃機関気筒
５ シリンダヘッド
６－１，６－２ 信号線
１０－１，１０－２ チャージアンプ回路
１１－１，１１－２ オペアンプ
１２－１，１２－２，１５ 抵抗器
１３－１，１３－２ コンデンサ
２０－１，２０－２ 比較回路
２１－１，２１－２ フィルタ回路
２２－１，２２－２ クリッパ回路
２３－１，２３－２，２４－１，２４－２ ダイオード
２５－１，２５－２ コンパレータ
２６－１，２６－２，２７－１，２７－２，２８－１，２８－２ 抵抗器
２９－１，２９－２ 入力処理回路
３０ 差動増幅回路
３２－１，３２－２ 抵抗器
３３ オペアンプ
３４ 入力処理回路
４０ 信号処理部
４１ 内燃機関制御部
４２ 記憶部
４３－１，４３－２ 信号線断線状態判定部
４４－１，４４－２ カウンタ操作部
４５－１，４５－２ 判定処理部
４６－１，４６－２ 事前判定部
１００ 内燃機関制御システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】