CDIイグニ – 電気自動車や電気モーターに移行しつつある現代においても、ガスエンジンは現代の機械にとって大きな存在であり、すぐになくなることはないでしょう。これらのモーター、特に高速回転するタイプのモーターには、CDIイグニッションシステムが重要な役割を担っています。
ガスエンジンを使用するプロジェクトの場合、PCBに簡単に設計できるCDIの作り方とその仕組みを理解する必要があります。以下にその詳細を説明しますので、ご覧ください。二輪車では、シート下に搭載されていることが多いようです。
CDIの点火は何であるか。
また頭脳箱、脈拍のパック、または点火装置箱として知られていて、CDI (コンデンサーの排出の点火)は点火装置の中心を形作ることが分られるブラックボックスである。その機能は、エンジンがスムーズに実行されるように燃料噴射装置とスパークプラグを制御することです。芝刈り機、チェーンソー、オートバイ、ATVのダートバイクのエンジンなど、小型のエンジンに搭載されることがほとんどでしょう。しかし、一部の自動車やタービンを搭載した航空機にも搭載されている。
出典ウィキメディア・コモンズ
サイリスタ点火は、IDI（誘導放電点火）から改良されたもので、充電時間が短く、高速エンジンに適しているのが特徴です。
CDIシステムの仕組み
CDIの主要部品はコンデンサーで、この上に電流を流し、素早く電荷を蓄積するシステムです。この電力をタイミングよくイグニッションコイルに送り込み、火花のエネルギーを高めてエンジンを始動させる。
技術的な側面から見ると、このユニットには2つの電圧入力があります。1つはオルタネーターから、もう1つはピックアップコイルからです。オルタネーターは高電圧（AC100〜200V）を供給し、ピックアップコイルは低電圧パルス（AC10〜12V）を流す。
コンデンサーは直流でしか充電できないので、高電圧の交流は整流され、その直流が高電圧のコンデンサーに供給される。
ピックアップコイルからの低電圧は、シリコン制御整流器（SCR）を駆動し、コンデンサーに蓄積された高電圧の電荷を放電するのを助ける。この電荷は、イグニッションコイルの一次側に送られる。このため、SCRはトリガー回路またはパルスコイルとして機能する。
イグニッションコイル
出典ウィキメディア・コモンズ
火花を出すには高電圧が必要ですが、CDIシステムはこの電力を短時間で充電して供給しています。イグニッションコイルは、昇圧トランスのような役割を担っています。コンデンサから充電された高電圧は、コイルによって何キロボルトにも昇圧され、スパークプラグに送られるのです。
コンデンサ放電点火の構造
CDIは複数の部品から構成され、すべてが点火装置と一体化している。それらは以下の通りです。
フライホイールとステーター
CDIのフライホイールは、大型の永久馬蹄形磁石を円形に丸めたものです。その目的は、クランクシャフトを回転させることである。一方、ステーターは、イグニッションコイル、バッテリー充電回路、ライトを点灯させるために必要なすべてのコイルを保持するプレートです。
充電用コイル
その名の通り充電するためのコイルで、コンデンサーを充電するための6Vを発生させる。ステーターの一部で、フライホイールの動きで発電する。この電力がコンデンサからスパークプラグに供給され、燃料が点火される。
ホールセンサー
ホールセンサーの目的は、フライホイールの磁石が極性を変える瞬間のホール効果を測定することである。フライホイールは馬蹄形磁石を回転させるので、極性が北から南に数回変化することを忘れてはならない。
ホールセンサー
出典ウィキメディア・コモンズ
このスイッチが入ると、センサーがCDIボックスにパルスを送り、コンデンサーに蓄えられたエネルギーを高電圧トランス（イグニッションコイル）に捨てるトリガーとなるのです。
タイミングマーク
タイミングマークは、ピストンのトップトラベルがステータとフライホイールのトリガーポイントに相当するタイミングを示す、任意の位置合わせポイントである。ステータプレートとエンジンケースはこの点を共有しており、ステータプレートを左右に回転させることでCDIのトリガポイントが変化します。
トリガー回路
トリガー回路は、通常SCR（Silicon Controlled Rectifier）、サイリスタ、トランジスタのスイッチで構成されています。ホールセンサーからのパルスでトリガーされ、トリガーイベントが発生するまでは回路の片側からのみ電流が供給される。コンデンサが一杯になると、CDIは再びトリガーされる。
静電容量放電式点火装置等価回路図
出典ウィキメディア・コモンズ
CDIイグニッションの種類
CDIイグニッションモジュールには、以下の2種類があります。
AC-CDIモジュール
オルタネーターで発電した交流電力を電源とするモジュールです。小型エンジンで最も一般的なCDIシステムで、通常、磁化されたフライホイールの下に入ります。
しかし、すべてのミニ・エンジンにCDIがあるわけではありません。いくつかはマグネト点火を持っており、60年代からの古いモーターは、エネルギー転送システムに依存しています。
DC-CDIモジュール
AC-DCIに比べ、バッテリーを電源とする方式です。しかし、このシステムを搭載した車両は、より正確な点火タイミングが得られ、冷間時に問題なくエンジンを始動させることができます。そのため、このシステムでは、コンデンサの直流放電電圧を2Vから400/600Vに上げるためのDC/ACインバータが必要です。
大規模なDC-ACインバーター
出典：日本経済新聞社ウィキメディア・コモンズ
CDIはどれがいいのか？
2つのモジュールのうち、どちらが優れているということはありませんが、それぞれ異なる用途に適しています。例えば、AC-CDIはシンプルな設計で、問題が発生しにくい。一方、DC-CDIは低温時に威力を発揮し、正確な点火タイミングを得ることができます。
また、CDIはスパークプラグからのシャントに対して鈍感で、複数の火花を連続して飛ばすことができます。この性能により、様々なアプリケーションに対応することができます。
CDIのメリット
1msという短時間でコンデンサをフル充電できる。
スパークプラグの汚れによる電気的シャントの影響を受けにくい。
コンデンサ放電点火方式のため、過渡応答が速い。
迅速な電圧上昇
CDIの欠点
CDIシステムは、過酷な電磁ノイズを生成します。
短いが強力なスパークは、低電力でリーン混合気を点火するために十分ではありません。
コンデンサ放電式点火モジュール
出典ウィキメディア・コモンズ
CDIボックスの作り方
CDIボックスの回路は非常にシンプルで、イグニッションコイルとは別になっています。コース構築には、以下の部品が必要です。
2つの抵抗（5.6と56オーム、0.5Wの抵抗器）
1N4007、1000V、1Aダイオード3個
SCR 1個 (TIC106D、5A、400V)
マイラーコンデンサ2個（2uF，400V）
回路の仕組み
C90ホンダのCDIボックス回路図
フライホイールが回転すると磁界が発生し、充電コイルのコアを切断して交流電圧を発生させます。この電圧は順方向バイアスのD3に流れ、直流電荷を作り出し、C1とC2をパワーアップします。
現在の交互になるため、負の半サイクルで反対側のR1からD1とD3を介して流れます。電流はまた、SCR1のリードKに流れ、次にR2を経由してSCR1のリードGになります。このサイクル中に再びコンデンサを充電することになります。
R2を横切る電圧降下は、SCR1のリードGをトリガーし、回路を実行します。排出中、SCR1は保存された電圧をA＆KとD2をリードし、次に誘導コイルのプライマリに送信します。
プライマリコイルを走る電圧によって作成された磁場は、二次コイルに電流を誘導し、高出力電圧を作成します。この誘導電圧は、セカンダリコイルを通ってスパークプラグに向かい、アークギャップに強力なスパークを生成するのに十分な強さです。
ただし、SCR1が実行されていないときに、イグニッションコイルのプライマリに電流が発生しません。したがって、このイグニッションシステムコンポーネントは、イグニッションボックスのトリガーとして機能します。
SCR1は、イグニッションのタイミング中、またはピストンストロークが最大レベルまで上がっているときに実行されるため、スパークが適切なタイミングで空気燃料混合物を発火させます。
このプロセスは、エンジンの実行を維持するために継続的に発生します。ただし、停止したい場合は、スイッチSWを閉じます。電流は地面に流れ込み、SCR1の実行を停止します。この接地は、コンデンサからの電荷放出のトリガーを停止します。
CDIイグニッションをテストするにはどうすればよいですか？
CDIボックスのパフォーマンスをチェックするためのさまざまなテストツールがありますが、最も一般的なものはオシロスコープまたはマルチメーターを使用することです。
オシロスコープ
ソース：ウィキメディアコモンズ。
デジタルマルチメーター
CDIシステムのトラブルシューティング方法
CDIシステムのトラブルシューティングは難しいですが、通常、エンジンのほとんどの電気的な問題の原因です。したがって、次のトピックに遭遇した場合、ボックスに問題があることがわかります。
失火
バックファイヤー
ラフランニング
エンジンの開始問題
デッドシリンダー
ストールエンジン
ラフランニング
概要
結論として、CDIシステムは高速エンジンの重要なデバイスです。彼らのコンデンサ設計により、十分な充電を迅速に保存し、正しいイグニッションタイミングでイグニッションコイルの強力なブーストを放出します。
プロジェクトにそのようなデバイスが必要な場合は、上記の回路図が設計プロセスでガイドする必要があります。さらに明確にする必要がある場合は、お問い合わせください。妥当な価格で作業のために回路基板を組み立ててください。
