農機具エンジン回路

質問

http://okwave.jp/qa/q8763819.html
↑の続きです。

http://parts-ya.jp/parts/robin/pdf/EY25-2_EY27-2.pdf

↑このマニュアルの38～39ページ(PDF 44～45ページ)に掲載されている
PIT UNIT ASSYですが、実際にはエンジンの外側に消しゴムサイズの箱として取り付けられています。
このユニットを交換したいのですが、すでに部品販売が終了しており、代替回路を作りたいと思っています

その後、海外のサイトで、おおまかな回路図を見つけました。プッシュスイッチは、エンジン停止用のスイッチです。
図中のPit Unit内のサイリスタとトランジスタの間に四角形が描かれていて、やはりその中身が不明です。セミトランジスタではなくCDIの回路のような気もしてきましたが、サイリスタのゲートにパルスが来てA－KがONになった瞬間、イグニッションコイルへ電流を流すのだと思いますが、コンデンサが見当たりません。　電源はマグネトーのみで、バッテリーはありません。ライティングコイルへつながる端子はギボシ端子が遊んでいます（農機具などのヘッドライト用電源のようです）。
http://www.smokstak.com/forum/showthread.php?t=62855
この小さな四角形内部の回路図が想像できる方いらっしゃらないでしょうか。

回答No.13

kouki-koureisya · ベストアンサー

新しい回答もないので、ご参考までに気づいたことをちょっと。
電気・電子回路に詳しいだけではなく、マグネトの知識も必要ですが、私は、接点式の終わる頃にちょっとさわっただけです。

１． パワトラの定格。

古い型式のエンジンですから一般論ですが、当時の小型汎用エンジンのマグネトのコイルＬ１の一次電圧は300Ｖほど(特許の例では300-400)、一次電流は４Ａほどだと思います。
パワトラは、マグネトメーカーが半導体メーカーに仕様を提示して専用のトランジスタを作っていた、と記憶しています。
ＮＰＮトランジスタという単純なものだけではなく、今は、いろんな種類のスイッチング素子があるようですね。
私は、ＩＧＢＴ他新しい素子を使った経験はありませんので、推奨できる知識はありません。
私なら、上記定格を示してコレクタ接地の条件で専門店に選定を頼みますね。

２．パワトラの回路。

特許の回路図２をご覧になりましたか。
フライホイールが回転すると、“自動的に”パワトラが一次コイルの誘起電圧でベース電流を得てオンし、そしてオン状態を持続させているしくみの図です。
バッテリがないのですから、このように作動する回路をつくらねばなりませんね。
この回路図では単純なＮＰＮですが、実際は耐電圧保護回路付きのダーリントンです。

・オン状態時、次の閉回路ができてＬ１に一次電流が流れます。
　　接地　→　パワトラＣ－Ｅ　→　Ｌ１　→　接地

・一次電流が最大値近辺に達すれば、設計上このタイミングが点火時期であって、パワトラをオフします。ピックアップの出力もこのタイミングに合わせています。

一次電流はＬ１のインダクタンスのために、電圧波形よりも少し遅れて立ち上がります。
電圧が最大になった後、少し遅れて電流は最大となります。

３．回路シミュレータの図を見ました。189ｍＳ遅れでＳＣＲをオンできたのですね。

フライホイールＦの磁石は2個が１セットで９０度間隔です。
Ｆが1回転で交流波形が現れる期間は、90／360　です。

久しぶりにこんな計算をするので不安です。
エンジン(クランクシャフト)が1回転に要する時間は、
エンジン１２００rpm時、1秒間に20回転ですから、１／20秒つまり50ｍＳです。
この内、波形が出る時間は、１／４　ですから　１２．５ｍＳです。
Ｌ１の電流が流れる期間は、その半分(正または負のみ)の６．２５ｍＳですが、最大値に達する時間は多分３－４ｍＳです。

忘れてしまいましたが、始動時の回転数が(実際は回転角速度)　６０ｒｐｍとすれば、上記のｍＳは２０倍となります。
着火すれば一気にアイドリング回転数になります。
そして、使用回転数まで上げた時点で、「遅れ」回路を(手動で)解除すれば「進角」できますね。
案外、うまくいくかも知れません。
そのためには、Ｌ１及びＬ３の波形、位相を知っておかねばなりませんね。
Ｆが回転すると、先に正負どちらの波形が出るのか、Ｌ３の出る時期はいつかなど、基礎的な情報があれば、「遅れ」の計算もできて、回路設計もやりやすいでしょう。

お礼

重ね重ね本当にありがとうございます。
点火タイミングの計算をしていただきありがとうございます。

前に描いた回路の画像は、まだ何もつけ加えていない状態です。ピックアップコイルが発するパルスに似たような波形を作ってみただけです。(でも、ちょっと違いましたね。)
189ｍＳはシミュレーション開始からの経過時間です。

SCRを遅れてONにするために積分回路とダイオードを入れるとゲートが遅れてONになりますが、そのような方法で良いのかはわかりません。回転数が変わると変化してしまいますね。
このシミュレータはブレッドボード感覚で手軽に試せて便利なのですが、部品の選択肢が限られています。
LTSpiceで書き直して見ようかと思ったのですが、SCR自体が入っていなくて、モデルをどこからか探してこないといけないようです。そのSCRのモデルも何を選んだらよいかわからない状態です。

そもそも求める動作がわからないのに回路を描くこと自体無意味ですよね。悪あがきして行き詰りました。

補足

教えていただいた事を理解できるようじっくり時間をかけて考えてみてみたいと思います。
ぜひ来年使用するシーズンまでに、なんとかしたいと思います。

回答No.3

teppou

No.２です。補足質問にお答えします。

　まず、マグネトーについて。
　マグネトーは高圧磁石発電機ともいい、発電機に高圧トランスを組み込んだものです。

　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%B0%E3%83%8D%E3%83%88%E3%83%BC

　一次コイルが発電コイルでもありトランスの一次コイルとしても働くものです。

　一次コイルの電流をトランジスタ回路の電源としても使っています。

　もう一度よく考えてみましたが、私の読み込み・検討が浅かったようです。再回答します。
　おっしゃる通り、海外サイトの図はロビンのものですね。

　「パルス発生コイル」と書かれていますが、これは点火タイミング用コイルの意味でしょうか。海外サイトの図のマグネトーのコイルの下の方に描かれているコイルのことでしょうか。
　このコイルは通常ピックアップコイルと言うようですが、点火タイミングを取り出すものです。ストップボタンにつながっていない方が、ピックアップコイルだと思われます。
　そうすると、

　http://www.soaring.co.jp/rwstuff/060919.htm

　の図は、点火タイミングとしてホールICを使っているようですので、初段トランジスタのベースにピックアップコイルと接続することになると思います。
　また、この図は極性が逆ですね。海外サイトの図が正しいです。
　古い記憶によりますと、スパーク電流はプラグの中心電極がマイナスになる方向（中心電極から電子が出る）になっていたと思います。
　実際に回路を作る場合には、上死点前の電圧極性を確認した方がよいと思います。

　海外サイトの図のサイリスタのゲートとトランジスタのベースの間の四角の中は、ピックアップコイルからの波形整形回路と、進角機能回路だと思われますが、実際の回路は思い浮かびません。

　上掲の RIGHT STUFF のサイトの回路も使えると思いますが、回路をよく理解して設計し直さなければなりませんね。

　他に良い回答がなければ、ご自身で工夫するしかないでしょう。

　鉄道日本社の本に詳しく出ていたと記憶していますが、絶版になった物もあるようです。

　取り留めない回答ですみません。

お礼

重ねての回答有難うございます。
＞　「パルス発生コイル」と書かれていますが、
＞これは点火タイミング用コイルの意味でしょうか。
＞海外サイトの図のマグネトーのコイルの下の方に描かれているコイルのことでしょうか。

はい、そういう意味で書きました。おそらく、下に描かれているコイルがタイミングを検出するコイルなのだと思います。

このピックアップコイルの波形を観察してみる必要があるのかもしれませんが、エンジンが動かないので、据え置き型のオシロを屋外に持ち出して繋いだ上で、リコイルスターターを引っ張って確かめないとならないのが辛い所でまだ試していません。また、２次側はオシロが壊れそうで怖いです。

それにしても、バッテリーを使った点火回路なら私でも何とか考えられそうなのですが、海外サイトの回路中のトランジスタもサイリスタも、マグネトからの電源を利用しているようで、そこが難しいのですよね。

隣についている「ライティングコイル」は、完全に遊んでいる状態ですが、AC６Vが出ているようです。これを整流して追加回路の電源として使えば、自己流の回路が組みやすいのかも？？

回答No.2

teppou

質問文中のサイトの回路は、簡単すぎてコメントしようがありません。

　下記のサイトが参考になると思います。

　http://www.soaring.co.jp/rwstuff/060919.htm

　現在取り付けられといる物と同じではないと思いますが、同様のものだと思います。
　消しゴムサイズの箱の中に、この回路図の点線で囲まれた部分と右下のセンサーが入っているものと思われます。
　この回路はバッテリー点火方式ですので、マグネトー方式に使うには、バッテリーからイグニッションコイルに行く部分を消して、回路図のRをLの接続すれば回路としては成り立つと思います。
　ただし、うまくいくかどうかは保証の限りではありません。

　バッテリー点火方式は、イグニッションコイルの一次側にバッテリーから電流を流し、その電流を遮断することにより二次側に高電圧を発生させます。
　マグネトー方式は、フライホイルに埋め込まれている磁石により一次コイルで発電をして電流を流し、その電流を遮断しています。
　一時コイルの電流の向きが反対になっている時間があるはずですので、この図のFETについているダイオードがFETに内蔵されているものなら別にもう一つ取り付けた方がよいかもしれません。
　安いFETやトランジスタを使って回路を工夫して回路単独の実験を繰り返した方がよいでしょう。
　マグネトー方式ですので、C1の容量を変えてみて、最適値を探す必要があるように思います。

　最後になりましたが、一番の問題はセンサーの取り付け位置をどのようにして決めるかということだと思います。いろいろ工夫が必要でしょう。

お礼

ご親切な回答感謝いたします。

実際にフライホイールのカバーを外し、マグネトとイグニッションコイルが見える所まで分解してみましたが、やはり海外サイトの回路図どおりでした。
イグニッションコイルから１本、パルス発生コイルから１本、合計２本のコードが「消しゴムみたいな箱」につながっています。イグニッションコイルからは別途、プラグコードが１本出ています。

つまり、消しゴム箱につながっている配線は２本しかありません。残りはアース接続のみです。

フライホイール内側に設置されたパルス発生コイルが、センサーそのものであり、発電機でもあるという認識でおります。

ということは、センサーと電源を兼ねた１本のコードで入力する回路を考えないといけないのですよね。

なかなか難しいですね・・・。

ありがとうございます。もっと調査や研究を進めたいと思います。

補足

あ、ひょっとしたら、電源はパルス発生コイルではなく、イグニッションコイルが発電機を兼ねているのかも？

回答No.1

Nebusoku3

イグニッションの制御部分ですね。
似たような部分は原付のエンジン部分に使ってあるのを見たことがありますが、廃車の物からの転用も考慮に入れては如何でしょうか。

サイリスターは使ってないですが、ディスクリート回路が参考になるような気がしますので、自作の場合のご参考に添付します。
参考：　（ページのずっと下の方です。）
http://cx500forum.com/forum/technical-help-forum/1135-transistorized-ignition-nec-mc-5194-a.html

お礼

回答有難うございます。
「消しゴムのような箱」の見た目は恐らく同じようなものだと思いますが、同じ型番のエンジンでも、数種類のタイプが販売されており、バッテリーを使うCDI、マグネトのみを使うものなど、複数の種類があり転用できないのです。
ご教示いただいた回路も、バッテリーが使われていますので、転用できそうにないのです。他にも回路例を探しましたが、やはりバッテリーが使われていました。

せっかくご回答頂きましたのに申し訳ありません。引き続きお待ちしております。