ダイレクトIG CDIシステム
20011年7月装着以来故障も無く稼働してたが、私が80歳を超して2024年４月今後の為に誰でも修理できるノーマル点火に戻す
2007年開発開始から17年間楽しんだダイレクトイグニッションシステムCDI
ダイレクトIG CDI完成2011/7/2ルーチェに装備
ダイレクトIG CDI用ディストロビューターに改造
ダイレクトIGコイルをCDI用に改造
磁気センサーデスビ改良２号走行８０００ｋ安定してた
耐熱１５０度使用磁気センサー、デスビ改良３号(2012.3.1)
改良４号はCDIとデスビ(2012.7.12)センサーが壊れやすく実験、５号に改良。
改良５号磁気センサー回路一部変更２０１２年８月１８日ルーチェに付けて試験開始2014/9/1現在順調に稼働中
２０１６年２月５号の回路と部品で性能と耐久性は実証出来たので改良６号を作る
最終バージョン改良６号で点火時期の微調整が楽できるようにする
CDI内部温度感知でファン冷却
2008年11月3日、卓上で４気筒のダイレクトIG CDIシステムが完成。
左４本ダイレクトIGコイル、ブレッドボードに高圧４回路CDI、
右は模型モーターで磁石を回して４個のホールICで４気筒点火信号を作る。
2008/9/18**以前買ったホールIC-DN6838の動作確認、裏表の解釈を誤り動作するまでに苦労、マーキング面に向かって足下で左から１２３。電源電圧の約半分の電圧がOUTされ、磁気が近づくと電圧が0.4Vになる。 ルーチェの各気筒の点火時期を4個の磁気センサーで読んで、各気筒に付けたIGコイルをCDI点火する。 ダイレクトIGコイルのCDI点火が最終目的。こんな点火装置は４輪ではないかも、大型２輪の４気筒バイクは有るかもしれない。
ホールICとSCRが直結ではSCRを通してアースに落ちてしまい矩形波にならない。 0.011μFを入れる事で直流カットで矩形波が出るが、波形3枚目の写真の様にマイナスパルスになってしまう。
コイルを入れる事で波形4枚目の写真の様にプラスパルスになりトリガ動作が出来る。 拡大図PDFファイル
220μHコイル、プラスのパルスを作る爲にホールIC出力に入れたコイル、これが無いとトリガ掛からない。
モーターの軸に付けた磁石、磁石はテープで包んで固定。 詳しくは以下で。
ホールICを使ったCDIトリガ回路を考えるが動作しない。
ホールIC用トリガ回路は矩形波を加えて動作すればよい事である。
ホールICからは磁界の変化によって、電源電圧と0.4V間の矩形波が出力される、その矩形波でSCRをトリガすればよいのだが、理屈は磁石を近づけてONになると出力は0.4V、遠ざけてOFFで電源電圧１２Vの動作、
定数を変えながら試行錯誤、其のうちに近づけると連続放電が出来た、本来は一回の放電が連続になってしまう、どうも発振周波数のノイズの感じが強い。何はともあれ磁界の変化で放電と停止までは出来た。
使用CDIは以前作ったTORY−CDI7の手巻きトランス仕様
連続放電時のホールIC出力、矩形波にノイズが乗っている。
上の黄色波形はホールICの出力波形、無負荷の状態で磁界によりON−OFF
下の青は１２V電源波形、ホールIC電源側にチョークコイルを入れる。少なくなった発振によるSCRゲートノイズ。ゲート（G)には信号は入れていない。
下の写真は配線を繋ぎゲートに信号を入れた時、立ち上がりがなまってる。
19**帰宅後昨夜の続き、CDI発振ノイズのホールIC回路への影響をカットする爲、ホールIC電源側にコイルを入れる、見事にノイズが少なくなり電解コンデンが無くても大丈夫。
SCRトリガ回路はGーK間に330Ωを入れ、G-に0.1μFを通してホールIC出力の矩形波を供給。動作しない。
ホールIC出力について考える。
磁界が無い時はプラス１２V電圧、磁界により電圧は０V近くまで下がるが０ではなく0.4Vが最低、0.4Vから12V間の矩形波では、Gにマイナスのパルスが出てSCRはONしない。
以前ECU対応時に使ったコイルを思い出す、ホールIC出力とSCRトリガ回路の間に220μHのコイルを入れる、すると手で近づけると磁気に反応して確実にパチパチと放電する。やったー。次に玩具用DCモーター軸に磁石を付け回転動作による実験、電圧により回転数を変えて試験、オシロで周波数が97Hz前後、5820回転でも確実に放電してる。回路的にはこれでよし。
ホールICが1個でCDI放電の実用化に目処が付いた、このホールIC４個をいかにデスビ内に組み込むかが今後の課題。
G入力0.1μFにコイルを直列に入れコイルを通す事で、Gには綺麗なプラスのパルスが出てSCRはON状態になる。
コイルの動作について考える。理屈は１２V電圧がホールIC動作でアースに落ちて、0.1μFの電荷もコイルを通してアースに落ちる、コイルの性質でコンデンサの電荷が無くなっても電流を流そうとし、コイル側のコンデンサ端子をマイナスまで引き下げるので、反対側にプラスのパルスが発生すると考える。
コイルとコンデンサの接続された場所の波形を見ると、ホールICが動作すると、プラス電圧から一気にマイナスになり0.4Vライで水平になった後プラス側になる矩形波が観測された。2現象オシロ波形。黄色がコンデンサ前で青がコンデンサ後のゲート信号。
プラス側の電圧は0.4Vに下がりマイナス側が大きくなる。 この写真では、放電はプラスからマイナスになった時に起こっているが、実際は下のようになってた。
ディストロビューター模型、ホールIC4個で4気筒の点火信号取得する、中央の回転する磁石がローター軸となる。
新しくブレッドボーデに最新のコイル入CDI回路で組み上げて最初からやり直す。
TORY-CDI7トリガ回路に戻し、低インピーダンスコイルでも最新CDI回路では自作信号発生機での最高回転数13000まで動作する。
配線をホールIC用に変える。
次にホールICに変更トリガが掛からない、プラス側への立ち上がりが悪い波形では駄目か、
そこ2SC1815をエミッター接地で使う事を考える。以前作った信号発生機の１８１５回路ホールIC入力をTRのベースに入れ、コレクタをアースに落とす信号発生機の2SC1815回路を使い、ホールICで動作させると動作する。
波形を見るとブラス側の立ち上がりが垂直、立ち上がりでトリガ動作してる。やはり立ち上がりでも急激な変化が必要だと分る。
右、黄色はホールIC出力と青SCRのGゲート信号
ホールICからの出力を、負荷を掛けても立ち上がりが急激になるようにすれば、トリガが掛かる事は分った、TRを入れたまま各部にICからの出力を加えて試験、今までトリガが掛からなかったSCR-Gの0.1μFでも動作する？？？？？・なぜ。波形を見ると立ちが上がりが垂直。マスマス？？
お、放電したまま接続に関係ない2SC1815を外す、でも動作中、１２Vからベースに入ってる2本の抵抗を外す、放電停止。これだ、コイルも必要ない新しい回路を思い付く。 。
ホールIC出力に１ｋΩを通して電源電圧を掛ける、すると立ち上がりで0.1μFへの充電が、ICがOFFすると同時に電源電圧で充電され、結果立ちががりが急激になる、違いは歴然。
動作としては、１ｋΩを通した電圧をホールIC出力端子で、磁気信号によりアースに落として矩形波を作りSCRに加える事になる
４個で合計４μFの高圧コンデンサを駆動する事が出来るかが問題。0.4７μF4個の合計２μFではダブル放電CDIで駆動確認済み。１個の旧車の開磁型IGコイルでは問題なし。しかし４気筒分はまだ実験中。
後日配線図のSCRにTST06A60を使った場合の安定定数、Ｇ入力コンデンサは0.047μF、Ｇ−E間は0.47μFと1KΩが一番安定した。
エミッタ＞アース
ベース＞点火信号
動きはベースに入った点火信号で、１２V電源からIGコイルを通り、コレクタからエミッタに電流が流れIGコイル２次側のプラグから放電。
普通に繋いで
自作信号発生機のIC５５５からの矩形波出力を、CDIの点火信号として使って試験。
アースは正常にそのままで、CDI高圧を点火信号線に入れても放電無し。回路図から見ても当たり前
IGコイル内部のトランジスタを壊してコレクタとエミッタ間を導通させる必要がある。
次に１２Vに入れると放電した、高圧でトランジスタが壊れて導通。しかし放電音が濁って回転を上げるとタコメーターが異常な動き、散々聞き慣れた放電音からすると素直な放電ではない異常である。IGコイルの発熱も異常に熱い。正常な放電ではない。
トランジスタ破壊後１２V端子とアース間は２Ωくらいが正常で、２０Ω以上では放電はするが時間経過で放電が止まる
次に１２V端子をアースにしてアースに高圧を加える、すると放電音が正常な音に聞える、タコメーターの動きも正常、回転数を変化させても正常放電動作する。
写真はアースにCDIの高圧を繋ぎ１２V端子をアースにしてる。
CDIからの高圧接続はアース端子に入れ、１２V端子をアースに変更する。信号端子は使わない。
後日内部抵抗が２Ω前後のIGコイルでは、アース端子はアースに１２V端子にCDI高圧を入れても正常に放電が出来るようになった。接続方法が正常になる。
拡大図面
IGコイル2回路駆動にするとSCRがターンOFFしなくなり安定しない、TST06A60では感度が良過ぎて回路間の干渉の影響が大きく出て動作不安定。
SCRをF8JZ47に変えてトリガ回路の定数も変更、Ｇ入力Cは0.1μF、G-K間は0.1μFと1kΩ並列アースで2回路180度間隔の放電が出来た。
高圧出力コンデンサを１μFから０.４７μFにしたらトリガ動作不良でSCRがターンOFFしなくなった。
実験中に片側SCR、F8JZ47が不良になったどうもショックに弱いみたい。
高圧出力コンデンサを１μFに変えSCRもTST06A60に変えてトリガ安定定数を探す。
入力C0.047にしてG-K間0.47μFと470Ω並列で安定。連続放電試験。
トランジスタ内臓型、レガシーダイレクトIGで、時間が経つとSCRがターンOFF出来ないで放電が停止する原因が分った、IGコイル内に有るトランジスタが完全にショートしてIGコイルの１２V端子とアース間抵抗が２Ω位ならこの問題は出ない、２３Ωとかの抵抗値があるとトランジスタの影響で放電停止になる。
トランジスタの破壊の仕方が問題、前回はなにげなしに破壊、２種類の壊れ方をしてるが破壊方法は覚えていない。
後日内部抵抗２３Ωくらいの半分壊れた？？IGコイルTR破壊を再びする、先ず１２V端子とアース間に１５VのACアダプターから電圧を加える、５A電流計が徐々に上がり振り切れる、そのままトランジスタが触れないほど熱くなったので止め、CDIから高圧を加えて暫らくプラグより放電させる。
完全に冷えてから計ると２Ω前後になって破壊に成功、IGコイル一次側の抵抗値か。
４本を確認すると何れも２〜2.8Ωになっている。
これで4本が同じ規格になって４回路CDIへ一歩前進。
CDIで使うなら旧タイプのトランジスタの無い、配線端子２本タイプのIGコイルが良いと分るが手に入るかが問題。
同じ壊れ方（１２Vアース間２Ω）をしたダイレクトIGコイルで２気筒分の放電が出来た、高速１時間のテストでも放電停止は無し。高圧も１μF×２で３７０Vを維持してる。
抵抗値が大体揃った４本のIGコイルで３気筒目を組んで放電試験、難なく放電開始。最初の苦労はなんだったか。IGコイルの問題だけだったようだ。
４気筒放電５０００回転、出力コンデンサ1μF×4本で消費電流2.5A、電圧280Vの結果です。
11/4、人は部屋から出て連続5時間の放電試験も異常なく終わる。IGコイルは多少暖かいだけで発熱もなし。
磁気センサーデスビ改良２号2011年10月20日
拡大図面
回路変更。インバーター中点のコイル３A100μHコイルは、0.7ミリ線５ターンに変更で効果有り。
出力電圧５００Vの高圧を１μFコンデンサーを通して放電、高回転でも３００V以上。
拡大図面
２０１２．２月冬季エンジン始動性が悪く共通電源抵抗１５０Ωを５７Ωに変更、１１Ｖツェナーを１２Ｖ２Ｗに変更
点火時期調整に苦労する。センサーを動かしてると、センサーの足が折れた。改良２号を作る
センサーを９０度間隔に配置するが、磁気センサーの感度が違う為微調整が必要。
デスビ内部で、４個の磁気センサーを個々にスライドして、点火時期の微調整を楽に出来るように改良する。
ダイレクトIGでの点火時期の合わせ方は、
４気筒エンジンでは１８０度毎に点火するので、現在のプーリー点火時期マーク反対側１８０度の所に、マークを新規に付ける必要がある。
４気筒の点火時期をプーリーの点火時期マーク付近で、エンジンの振動が一番少ない位置に調整。
１-４番は同じマーク、２-３番は新規マーク、
点火順序は１３４２で、左上が１番気筒１８０度反対側が４番となる。
以下に作り方を簡単に説明
センサー基盤を取り付けるために新しく台を取り付けた
ネジの頭がデスビへの固定ネジ。（ポイント固定用ネジ穴を利用して取り付け）
軸芯と２本の固定ネジが直線上になるように固定。 長いネジはセンサー基盤固定用でナットの厚みに間隔が開く
ショート防止に絶縁用紙を挟みセンサー基盤を取り付ける。
外周の丸はデスビの内径、中央の丸はローター軸の外形、後で切り抜く。
金具の巾に合わせネジの先にナットを付け接着、ネジが抜けないようにする。
L 字型に作る
拡大図
大きな変更は磁気センサーの特性がＮ極Ｓ極を使う為、デスビローター軸の磁石の取り付け方が変わった。
拡大図
耐電圧が最大２８Vまであるのでツェナーを外す。
電流制限抵抗を１００Ωにする。
プルアップ抵抗を１５０オームにする。
点火時期の微調整は、写真では前後に動かす事で出来る、ローターは右回りなので、前に倒せば進角、後ろに倒せば遅角。
磁気センサーUS1881LUAは裏側をローター面にセット。抵抗は150Ω コンデンサは0.1μF
ある程度の走行で点火時期にバラツキなど変化がなければ充填材でセンサーを固定する
共通電源回路の変更。抵抗値を４７Ωにし、点火信号によるリップル軽減目的で２２０μ電解を追加し、センサー保護回路として１２Vツェナーを追加。
各気筒センサーOUTに0.01マイクロFのコンデンサを追加する
センサー保持金具など変更。
改良５号ではセンサー電源を１５０オーム抵抗４本で個別にする
改良５号では個別にした１２V電源波形はこの波形になる
2012.10.17・低温時エンジンの掛かりが悪くセンサー電流制限抵抗３００Ωを１５０Ωに変更
2016.1.20マイナス１０度でエンジン掛からず、制限抵抗を５０Ωに変更。
１個のインバーターで２個のCDIが働くのを、２個組み込んでる。
左側は１番と４番エンジン用、右側は２番３番エンジン用、
上のトランス部分はDC-ACインバーター、下の黄色のコンデンサは1μF高圧放電コンデンサー。
点火時期微調整後センサーは、発砲断熱材で充填断熱処理。
2012.10.17・低温時エンジンの掛かりが悪くセンサー電流制限抵抗３００Ωを１５０Ωに変更。
2016.1.20マイナス７度でエンジン掛からず、１２Vからの１５０Ω制限抵抗を５０Ωに変更。
CDIと磁気センサーデスビ拡大配線図pdfファイル
2012.10.17・低温時エンジンの掛かりが悪くセンサー電流制限抵抗３００Ωを１５０Ωに変更
2016.1.20マイナス７度でエンジン掛からず、１２Vからの１５０Ω制限抵抗を５０Ωに変更。
磁気センサーを断熱材で包み、磁気センサー温度上昇を防ぐ為発砲剤で包む。
試験的な処置なので見た目は悪いが、エンジンルーム７０度でもエンスト無し、効果があるようで試験継続中。
上手くいけばやり直し綺麗に整形
2024年４月故障もなく調子のよいＣＤＩだが、今後の為誰でも修理できるノーマル点火に戻す
１２V電源からの（縦位置）抵抗は５０オーム、プルアップ（横位置）抵抗は１５０オーム
ローターは右回りに動く、上が１番３番４番２番の点火順序
ポイントの切れる位置に磁石がある
温度センサーTC2622EPAを使い外部抵抗１４０ｋΩで５０度前後でスイッチが入る、見える２本の抵抗で約１４０ｋを作る、ダイオードは逆接防止用、 ファン制御スイッチには2SC2120を使う。
ポイント式ディストロビューターの改造に入る。
ポイントセットを外す。
ポイントを外すと台が出る、この台がバキューム進角装置で動く、回転が上がると軸を中心に左に回転して、ポイントが切れるのが早くなり進角する
ポイント軸穴に４ミリネジを切り、センサー基盤取り付け台用ネジに利用
ポイント取り付け台に４ミリビスを加工して基盤受けようのネジを付ける。ネジがローター軸中心線上に無い為後で点火時期の微調整に苦労する。 デスビ改良２号では取り外し、センサー基盤取り付け台に利用
センサー基盤は９０度間隔に線を引き磁気センサーの中心を合わせる、
ローター軸に付ける加工した塩ビ管。暖めて軟らかくして軸に差込固まったら抜き、ローター軸切り込み中心になる所に５ミリ永久磁石を付ける
改良２号では３ミリビスを新たに９０度の位置に付け、センサー取り付け台になる。
２０センチくらいの長い１６ミリ塩ビ管の先を暖めローター軸に押し込んで型取り、ローター軸切り込み中央に合わせ５ミリ永久磁石を４．５ミリ穴に圧入後、高さを調整しカット完成したカム検出用ローター軸磁石
気筒単位の時期調整が出来ず、基盤の構造を改良２号に変更。
これでダイレクトIGコイルの改造は終わり。
これでダイレクトIGコイルの改造は終わり。
