カート用2stエンジンのイグナイター(?)について

質問

初めて質問させていただきます．

90年代のものと思われるヤマハのKT100S(型式：7F6)を知人から譲り受けたのですが，イグニッションコイルの1次電流を遮断するための「TCIユニット」と呼ばれるイグナイターユニット(?)が付属していませんでした．

物自体は添付した画像のようなものらしく，コード側が1次コイルの+側と接続され，ケース自体がアースと接続されるようです．
また内部構造としてトランジスタと抵抗とコンデンサ程度の部品からなるようです．

海外ではまだ購入可能なようですが結構高価なので自作したいと思いいろいろ調べているのですが，いくつか不可解な点がありお知恵を拝借したく思います．

1) マグネトで発電された1次電流をピーク時に遮断するという動作をしているとして，遮断信号をどこから入力しているのか？

2) もし遮断信号を入力していないとしてどうやって1次電流のピーク時に回路を遮断しているのか？

何かしらご存知の方いらっしゃいましたらご回答のほどよろしくお願いいたします．

回答No.9

kouki-koureisya

＃３の方の回答にある資料ではTCIユニット(イグナイタ)について、内部はきわめてシンプルとした上で
１．トリガー機構を内臓している、つまりユニット自身で点火タイミングを作り出せる
２．内臓されたトランジスタは、トランジスタ自身を流れる電流値を検知できる。
３．ロータがコイル中心と正対したときコイルの発生電圧は最大(ピーク)となる。
４．ピークとなる直前、トランジスタはオフして、二次コイルに高電圧発生し、プラグで飛火する。
と記述されています。
そして、「１本のリード線が一次コイルの＋側に接続されていること」、「オシロスコープの波形」から回路を考えると、下記URLに示す回路でなんとかなりそうです。
確かに単気筒ですから回路そのものはきわめて簡単になります。

http://astamuse.com/ja/published/JP/No/1999270448　270448号　３/12図

マグネトー点火のごく一般的な回路で各社が公表しています。
「マグネトー点火回路」のような用語で画像検索すればいろいろヒットします。

考え方。(図の上半分だけでよい)
１． クランクシャフト端のロータ(磁石)が回転すると、一次コイル(３a2)に電圧が発生する。
２． この電圧でパワトラ9Bがオンするようにする。ドライバトランジスタ10Bは必ずオフしていること。
　　　パワトラがオンすると一次電流が流れる。
　　　回路はあくまでも動作を説明するための参考回路にすぎません。
ゼナーダイオードを利用するとか、トランジスタを増やすとかの工夫が必要です。
動作安定のコンデンサなども当然必要です。
３． 一次コイルの電圧がある値に達したとき、ドライバ10Bがオンするように、直列抵抗の中間点の電位を決める。
パワトラがオフするので、このタイミングが点火タイミングとなる。

これらの条件で部品を選定して定数を決めるのは、一次コイルの電圧波形が必要です。
今のオシロ波形は無負荷時なので電圧値は参考になりません。　コイルに正規の電流が流れている状態の波形が必要です。
同型式のカートがあれば実測できます。
アイドリング時、2000-6000 rpm時の波形でピーク電圧を見ます。
ピークに達する直前にドライバがオンするように直列抵抗の値を決めます。
そして、そのタイミングが上死点TDC何度であるのか、そのタイミングで点火すればよいのかを見極めます。

波形を実測できないのであれば、適当に部品を選定して、まさに試行錯誤を繰り返しながら実験することになります。
パワトラだけは、７Ampクラスの高耐圧品でサージ対策されている高級品を用意しておけばよいでしょう。
電流値が分からないので７Aクラスとしています。
何十年も前のわずかな経験で書いていますので、今の新しいデバイスは知りません。

進角について。
以上の説明は、＋側「二つピーク」のうちのどちらかを特定せずに論じています。
また、－側のピークがあることを無視しています。
よく分かりませんが、必要性があるから＋側に二つのピークがあるはずで、以下推定です。
＋ピークの前ピークは、(後側ピークもそうですが)　回転数が高くなれば電圧も高くなります。
低回転時には、この電圧で点火に必要な一次電流を供給することはできませんが、高回転時には供給できる電圧に達します。（達するはずです。これも実機で確認しておく必要あり）
つまり、高回転時には前ピークで点火されるようになります。
点火進角したことになります。
なお、２サイクルであっても回転数増加に対する点火進角は必要です。

そもそも二つのピークが上死点の前か後か、何度なのかが不明です。
後側のピークが上死点後であれば、リコイルスタート時の点火時期である可能性大です。
この場合、アイドリングを含むエンジン回転中は、前ピークが点火に適した時期となります。
この状態でも、回転数が上がれば、電圧の立ち上がりが早くなるので、わずかですが進角します。

回路設計するには、この前ピークを考慮しておかねばなりません。
－側ピークは、利用する必要はないようです。
回路に影響しないようにカットしておけばよいでしょう。

熱と振動と耐久性を考慮しない条件でもエンジンにマッチングした簡単な回路を自作するのは相当な「時間とカネ」が必要です。
しかし、チャレンジされてもよいでしょう。

お礼

有力情報と分かりやすいご説明ありがとうございます．

部品選定が非常に大変ですが試してみる価値は十分にありそうですね．

また一次電圧の後側のピークは仰る通り上死点後です．
となると後側ピークを遮断するように前側ピークでトランジスタなどを駆動するということになりますでしょうか？
（ピーク間の時間差を利用するイメージです．．）

まずは特許のページを見ながらいろいろ試してみます．
ありがとうございました．