イグニッションコイルと1次電源の関係について整理してみる（1次電源の昇圧についての検討）

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1ヶ月ほど前に書いた記事です。
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/26307328.html

1次電源の昇圧について、調べたことをメモしたものです。

汎用の昇圧回路キットを使おうと思っていた関係で、キットの仕様にあった「W数」を中心に思考していました。

ですが、昨晩、あるお方に相談にのってもらうと、この思考パターンは、ちょっと…いや随分違うような気がしてきました。

電話を切ったあとで、点火系のチューニングで有名なダイナのサイトで適合表をチェック。
ダイナ-Sと、ダイナ2000と、ダイナ4000に適合するイグニッションコイルはそれぞれ違う。何が違うかって1次側の抵抗値…。

「ふ〜ん、ふ〜ん、ほほぉ〜、はっは〜ん」…段々、わかったような気分になってきました(笑)

自分自身、モヤっとしか把握できていなかった部分がクリアーになったので、整理しておくことに。

　¶

点火系を勉強するときの教科書ともいえるASウオタニさんのページにある情報を活用させていただきます。

まずココ。SPIIイグニッションコイルのページです。
http://www.asuotani.com/main3.html#3

昇圧の話をするのに、なぜイグニッションコイルの話しをするんだって？いやいや、もう少し我慢して下さい。

「イグニッションコイルの性能としては、主にプラグの電極にかかる2次電圧(放電電圧)と、放電が始まったあと火花放電として電極間(プラグギャップ)に流れる放電電流の大きさがあります。」

なるほどね…これはアウトプットに関して書いてる。今までは、この辺りにしか着目してなかったかも。

さらに読み進んでいくと…今回、着目すべき内容がありました。

・イグニッションコイルは一種の変圧器である。
・原理的には1次コイルに流れる電流と発生する電圧が変換されて2次コイルの電圧と電流となって出力（火花放電）される。
・”1次コイルに大きな電流を流し”、大きな電圧を発生させると、結果的に大きな火花放電が起きることになる。
・ハイパワーイグニッションコイルは”大電流を流しやすくする”ために”1次コイルは低抵抗”となっています。

なるほどね〜。ようするに、ASウオタニさんのSPIIを使うと、1次コイルの抵抗値が低く電気が流れやすいので、大きな電流が流れますよ〜ってことになります。

大きな電流が流れてしまう。
つまり、それに対応していないノーマルのイグナイターは破損のリスクがあるっちゅーことです。

これについても、ASウオタニさんはしっかり説明＆対処されています。

ハイパワーイグニッションコイルを使う場合には、SPIIパワーアンプを使ってね！と、しっかり書いてあります。
http://www.asuotani.com/main3.html#8
＃蛇足ですが、フルパワーキットを使う場合は、この限りでない。
＃さらに蛇足ですが、CDIの場合は、CDI点火の特性上、非常に少ないようです。このため、SPIIパワーアンプの類は必要なく、コイルを入れ替えるだけでOKです。

低抵抗のイグニッションコイルを使うことで大きな電流を流すと、コイルに大きな電圧がかかる。結果として大きな火花放電がおきるということです。
（放電時間なども実際には異なるようで、そこもSPIIのメリットみたいですが）

キーワードは、”電流”と”抵抗値” ということかな。

回りくどくてすいません。ここまでの流れの中に、1次電圧の昇圧って一言も出てこなかったでしょ。

そう、同じ点火系のチューニングだけどアプローチが異なるってことです。
”点火をチューニングする”という目的こそ同じですが、その違いを明らかにしておきたかったのですね。

ところで、ASウオタニさんの製品は、何れも素晴らしい効果を生むことは、実際に体感しており、疑いようのないものだと思っています。
ですが、初期費用を考えると、簡単には導入できません。また、愛車に適合するキットがない…なんて根本的な問題もあります。

私なんぞは、適合するものがなくてホッとしている口ですが(笑)
あったら、絶対に付けたくなるもんね〜。あー、よかった(涙)

昇圧回路ならば、ある一定の条件さえクリアーすれば、装着は容易なはず。

ある一定の条件…大したことはなさそうに思いますが、何せ3つもコイルのついてるGX750なので、具体的に検証をしておきたいと思います。

まだまだ机上検討は続きます。

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「各種オリジナルパーツ取り揃えております〜」
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/folder/1023715.html

「RZ350用 520コンバートスプロケット by ISA」
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/24034873.html
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/26537284.html

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いや…消費電力も重要だわな。
やはり実測しないことには、先に進めない気がしてきた。

[無印欠品]

こんにちは、通りすがりのものです。昇圧ネタでＨｉｔしたのでコメントさせて下さい。
私は愛車VTZ250,EL250LXに、自作昇圧回路を作成して今使っています。設計で悩んだ
ことを書かせて頂きます。
バイク用の昇圧回路で難しいのは、バッテリー電圧変動が倍半と大きいことをどうする
か、ですね。市販の(たとえばAudio-Qさんの)ものですと最低入力電圧でも定格電圧を
出そうとするため、入力電流がとんでもなく過大になってしまいます。

入力電圧がある値までの時の出力を定電圧とし、それ以下の入力電圧では出力も下がる
ように改造するのがよいかと思います。要は、電流リミットを厳しくかけて、出力電圧
を落とさせることです。

1CHIPレギュレータは簡単で良いですが、２チップ構成でもそんなに外付け部品はいら
ず、簡単ですよ。なにより、SW素子の耐久性が桁違いなので安心できます。
（それに、SW素子はFETが良いです。ぜんぜん発熱しないのでね）

ちなみに、私の使ったレギュレータICは、MAX1771CPA (サンプル請求で0\だったよ)

> sk_**sahi*oさん
はじめまして。コメントありがとうございます。
入力電圧が低い場合でも、設定した出力電圧を満たそうとするため、電流が大きくなるという理屈は何となく分かりました。
回路の設計については、まったく無知識が故、具現化できそうにありませんが、参考にさせていただきます。ありがとうございました。

[亀三]

別な通りすがりの者です。
sk_**sahi*oさんの自作回路を開示して頂けませんでしょうか？私も作ってみたいです。よろしくお願い致します。

[無印欠品]

こんにちは、通りすがり(１）です。

> にえさん
最近の電源ICは良くできていて、スペックシートの参考図どおりで大抵うまく動作します。
まずは作ってみることをお勧め（それから自分好みにあれこれ値を変えてみる)

> 通りすがりさん
手書き修正のひどい画像ですが、こちらをどうぞ。
ttp://0bbs.jp/ns50f_vtz250/img749_4?e=vt

MAX1771はCS=100mVなので100mv/20mΩ=5Aでリミットをかけています。

多くの通りすがりさんにいらしていただき、嬉しく思います。

この場をお使いいただき、情報交換していただくのは、とてもありがたいことです。
しかし、必要な情報だけ得ることができれば良いというものでもないと思いますし、せっかくですから、お名前というか呼び名程度は示していただきたいなぁと思います。

ともかく、私のGX750については、コイルに流れている電流値を把握しないことには先に進めないと考えております。

複数の課題を並行して進めていますので、亀のような歩みでありますが…。

> 忍者タートルさん
ご配慮いただきありがとうございます。

GX750を所有していて、一番ビクビクしているのが、電装系のトラブルです。
レクチファイヤレギュレータや、コイルは流用を利かせやすいですが、イグナイターは特に…。

リレー回路は、リレーの選定こそ必要ですが、比較的簡単な回路で対応出来るので、近々やってみようと思います。
http://blogs.yahoo.co.jp/nie_gare/26307328.html

数年お使いとのことですが、どういうリレーをお使いでしょうか。もし宜しければご教示ください。

我が家のテスターはヒューズ切れ…。管状ヒューズを探しに行かなくては。妙なところで足止めをくらっています(笑)
種類多すぎて悩むなぁ〜なんて言い訳をしながら、買わずにいたデジタル表示のものを、そろそろ導入してもいいかも知れません。

[無印欠品]

こんにちは、通りすがり(1)改め、無印欠品と申します。

にえさん>コイルに流れている電流値を把握しないことには先に進めないと考えております

GX750はコイル３本ですよね。めずらしい、電流ぜひ知りたいです。

コイル電流に関して、私がいろいろと調べた情報を書きます。
1) エンジン停止時はコイルに流れる電流はイグナイターで制限されている(バッテリー電
圧÷コイル抵抗値ではない)

2) コイル電流は低速時が最も大きく、回転が上がるにつれて減る (高回転時は点火プラ
グのエネルギーは少なくて良いそうで)高回転時はコイル電流値はmaxまで上昇していな
い

3) コイル２次側電流の経路は、プラグ・アース・バッテリー・コイル１次側を経由し、
そこに接続されたコイル２次側へ戻るのループを形成

[無印欠品]

こんにちは、無印欠品です
ついでにリレーについても書かせて下さい。
私は、こちらのリレー・ハーネスを、長さだけ調節して使っています。

BOSCH ホーン用システムハーネス12V用（BSH-HORN）

端子形状もぴったり(２気筒なので)それに、BOSCH なので信頼できます。

> 無印欠品さん

ありがとうございます。パンチの効いたお名前ですね。グッときます。

コイルに流れる電流値は、現在、一番モヤモヤしている部分です。
当初、ものすごく単純に思考していて、「バッテリー電圧 / コイル抵抗値」で計算できると考えていました。

ところが、これを計算すると明らかに異常な値になりました。

GX750のコイルの抵抗値は2.75オームです。
12Vの場合 12/2.75＝4.4A
16Vだと 16/2.75＝5.8A
となります。並列回路だから、5.8A×3≒18Aとなります。

18アンペアって！！！そんなに流れたらエライことです(笑)

点火系統全体で消費する「消費電力量」がキーになると考えていました。
で、それが一体、何に基づいて決められているのだろうか…それが今の疑問です。

この疑問を いい換えると、
「よーさん（たくさん）流したら、ごっつぅ強い火花が飛ぶんのに、なんでワザワザ制限かけるねん！アホちゃうか！」と思っているということですね(笑)

（続く）

（続き）

で、実測はまだですが、（経験上）数アンペア程度しか流れていないと思うんですね。

たとえば、2Aと仮定すると（ウンと高めかな？）、コイルの抵抗値は固定ですから、2A×2.75オーム＝5.5V程度の電圧になります。
この電圧がコイル両端にかかってる。う〜ん、えらく低くなるんだなぁ〜というのが、素朴な印象です。

※コイルの電圧を固定としましたが、実際は温度などで多少バラツクようです。ここでは便宜上…と解釈してください


ところで、低回転時の電流量が最も大きいというのは意外に思えます。
別のところでは、逆の考えが示されていました。私はこちらの意見（低回転より高回転の方が高い）の方が解釈しやすいと感じています。
根拠や論理的な説明ができるほどには整理できていませんが…。

[無印欠品]

こんにちは
イグニッションコイルの電流と電圧の関係は、直流では語りきれないものがあります。
熱く語ると文字数を超えてしまいますので、簡潔にうんちくさせて頂きます。

エンジンが掛かって点火している最中、コイル両端はスイッチによって電圧がパツン
パツンと入ったり切れたりしています。
そしてコイルというやつは、スイッチONの瞬間の電流は０で時間とともにゆっくり上昇
する特性を持っています。(i(t)=(v/L)*t などと書いてみる)その臨界値がv/2.75Ω

低速時はtが十分長いのでi(t)は大きい(といってもmaxはイグナイターのリミットだが)
高速時はtが短く、i(t)はそれほどでもないのに放電が始まっちまう。
(高速時は幸いにもシリンダー内温度が高いので、よわっちー火炎でも引火に至る)

でもって、イグニッションコイルの昇圧というのは、この(v/L)*tのvをあげてやること
で、i(t)の上昇カーブを右肩上がりにしてやろうってしくみなのです。

> 無印欠品さん

ありがとうございます。
電気に関する知識はV＝IR程度しか持ちあわせておらず、（昇圧ユニットそのものの）中身については殆ど理解していませんが、私は典型的？な理系人間なので、数式をみると とても安心します。

なるほどね…。

> 直流では語りきれないものがあります。

この言葉に、ものすごく安心させられました。
お話しを伺っていると、放電のタイミングは、明確に管理されているようで、”状況任せ的”になっている部分も多そうですね。

放電は、「させている」というより、「しちゃってる」と取れなくもないような。。。なかなか奥が深そうです。

目的が すり替わってしまわないよう 俯瞰視しながら、今後の進めようを模索したいと思います。

[老亀]

XS750のイグナイターの回路はここに載ってますよ。
ttp://www.yamaha-triples.org/workshop/images/TID-03-01-Full-Schematic.jpg

> 老亀さん
はじめまして…でしょうか。情報提供ありがとうございます。
すごい情報ですね。想像の域を脱しませんが、この情報の提供者は、分解して中身をチェックしたんでしょうね…。頭がさがります。

[無印欠品]

こんにちは
にえさん> 放電のタイミングは、明確に管理されているようで、”状況任せ的”になっている部分も多そうですね。

そうですね、イグナイターはON/OFF制御をしているのみで、コイルが蓄えるエネルギーや放電持続時間は、その状況（昇圧しようが電圧降下してようが）のまま行われる。

老亀さん>
これは貴重な資料ですね。コイル電流OFFのしくみがイマイチ理解できませぬが、回路図最下段の回路がそれを兼ねた、断続動作回路でしょうか（ただのアンプに見えますが...）

それにしても、進角回路なしのイグナイターって、とてもシンプルですねぇ〜。

[無印欠品]

こんにちは、にえさん

イグニッションスタピライザー(車用では”ダイレクトリレー”の方が通りが良い）試され
ましたか？私もリレーの改善効果に拍手する一人ですのでぜひ試してみて下さい。

なぜリレーでバイクの調子が良くなるのかってことを考えてみました。
1つはコイルにかかる電圧が上がることで、実はもう一つ効果があると思うんです。それは、
イグニッションコイルの２次側の電流戻りパスがリレーを通るようになり、抵抗値が下がる
のではないかと。

世間ではよく、エンジンとイグニッションコイルのフレームをアーシングして、スパークを強く
する、なんてことをやりますが、私はじつはこれ効果ないと思っています。回路的にイグニッ
ションコイルの２次側は１次側コイルと接続されていることが多く、１次側を交流的にアース
する、つまりリレーでバッテリー＋側の抵抗をアースすることが効果的だと思うのです。

私の私見ですが、イグニッションスタピライザーの効果６、昇圧回路の効果４くらいでしたか。あるいは７：３くらいの改善効果を私のバイクでは感じることができました。

> 無印欠品さん

少し、自分の考えを確認する意味で書かせてもらいます。
釈迦に説法となりますが、ご容赦ください。

2輪車の”部品としては1つのコイルで2つのプラグを担うイグニッションコイル”の場合、多くは1次側と2次側は繋がっていないと認識しています。
多くは…と書くと語弊がありますね。コイルから”ラインが2本でているもの”はと書いた方がいいでしょうか。

順序は自信がありませんが、「コイル⇒一方のプラグの中心電極⇒側方電極⇒シリンダーヘッド⇒もう片方のプラグの側方電極⇒中心電極⇒コイル」をグルグルとループしています。
こういう回路構成においては、イグニッションコイルとヘッドを繋いでも「2次側のアースを強化したことにならない」と認識しています。

シリンダーヘッドとコイルをアースして有効（無意味ではないという意味）なのは、プラグのアースがエンジンに落とされているものに限定される…と考えています。
逆に、こういうエンジンなら、それなりの効果はあると思います。

（続く）

字数制限がうざったいぜぃ。

続きです。。。

無印欠品さんの愛車のイグニッションコイルは、コイルからラインが1本しかでていないタイプでしょうか？
だとすれば、コイルの芯が1次側のアースを兼ねてるタイプだと思います。

ところで、
> イグニッションコイルの２次側の電流戻りパスがリレーを通るようになり、抵抗値が下がる

この部分が今ひとつ理解できません。2つのプラグを担うイグニッションコイルの場合、先に記したとおり「ループ」する回路のはずだからです。

> 回路的にイグニッションコイルの２次側は１次側コイルと接続されていることが多く、１次側を交流的にアース
> する、つまりリレーでバッテリー＋側の抵抗をアースすることが効果的だと思うのです。

んん…すいません。この部分をもう少し詳しく解説していただけないでしょうか。
＋側の抵抗をアース…んん、やはりちょっと…。

お手間とらせますが、ご教示いただけると助かります。

[無印欠品]

こんにちは
にえさん>コイルから”ラインが2本でているもの”は2次側のアースを強化したことにならない。

コイル２本で４発まかなっているやつですね。まさにそのとおりと思います。

にえさん> 無印欠品さんの愛車のイグニッションコイルはラインが1本しかでていないタイプでしょうか？
>だとすれば、コイルの芯が1次側のアースを兼ねてるタイプだと思います。

これがですね私のところのは芯は絶縁されていました。下記参考URLでも、絶縁されているのが多い
ようです。（４輪用のコイルでも２次側端子は１次側に接続され1次側のコンデンサでアースですね）

ttp://www.soaring.co.jp/rwstuff/060628.htm

まぁ私がコイルの製造元だったら、錆で接触不良しそうなネジ穴を通してアースするなんて
キケンな回路は採用しないでしょう。"バッテリー＋側の抵抗をアース"というのはちょっと解り辛い
書き方ですみません。電気の流れを良くするのには、プラス側もマイナス側も、配線抵抗値を下げる事
が効果的、としたら理解してもらえますでしょうか。