HEI tändsystem

Heisan heisan!
Typisk HEI-fördelare.



HEI står för high energy ignition, och det är ett brytarlöst tändsystem som först kom till Cadillac och andra GM-märken i mitten på 70-talet. 74-75 tror jag. Kravet på bättre gnista kom i och med att EGR-ventiler började användas, och med det krävdes det mer fjutt i gnistan för att få eld på bränsleluftblandningen. HEI-tändning kräver dessutom åtta millimeters tändkablar av silikon (dyrt). Som med alla nya grejor , så var det förstås en del klagomål i början, det fanns ju inga brytarspetsar att justera! Men ett brytarlöst system är på många sätt bättre. Underhållsfritt, och ger en bättre gnista, speciellt på högre varvtal och kallstarter. Ett brytarlöst system ger nämligen spolen mycket längre tid att ladda upp sig mellan gnistorna (kallas dwell). Dessutom blir spolen inte lika varm.
HEI-systemet gav en spänning på 35kV på sekundärsidan, något som kan jämföras med kanske 25kV på traditionella system med brytarspetsar.

Nu går det dessutom att köpa aftermarket-spolar som ger en spänning på hela 50kV, (om man nu kan lita på vad dom säger, jag märkte i allafall skillnad)
ACCEL säljer dessutom en högeffektsspole som placeras externt.
Högre spänning ger fördelar både vid cruising och , för den som vill, racing. För mycket gnista kan aldrig bli fel. Tändstiftets gnistgap för en Cadillac med HEI-tändning ska vara 0,06 tum (1,524mm). Själv körde jag ett tag med ett gap på hela 2 mm, men läste sen att det inte fanns några fördelar med det. Allt mellan 1 och 1,5 mm duger bra.
Det finns (mig veterligen) två olka sorters tändspolar till HEI-fördelare, och skillnaden ses på färgen på sladdarna.

Det här med tändförställning.

I nästan alla fördelare finns två sorters tändförställningar, alltså sätt att få gnistan att komma tidigare än vad den gör vid start. Kommer den för tidigt vid start vill motorn sparka bakut, eller du hör ett "knack". Gnistan måste komma tidigare på låg belastning och/eller högre varv för att bränsleluftblandningen ska hinna brinna ut ordentligt. Annars tappar man effekt och bränsleförbrukningen kan gå upp riktigt våldsamt.

- Dels finns den mekaniska tändförställningen som består av roterande vikter med fjädrar.
- och dels vacuumförställningen , där en vacuumklocka påverkar tändningen.

Sen kan man säga att det finns en till:
- Initial på utrikeska.

Alla dessa tre läggs ihop för att ge den totala tändförställningen. Alltså:
Total tändförställning= Initial + mekanisk + vacuum.

Initial är grundinställningen kan man säga. Det är när man lossar och vrider hela fördelaren åt något håll. Det är på det sättet man vanligen, med ljuspistol, ställer in tändningen.

Den mekaniska använder sig helt och hållet av varvtalet. Ju högre varvtal på motorn, desto tidigare tändning. Det är för att bränsleluftblandningen som sagt ska hinna brinna ut ordentligt. Fungerar inte den mekaninska tändförställningen blir både ekonomi och effekt lidande, den senare speciellt på högre varvtal. Oftast är det ett par roterande vikter med fjädrar som sköter den mekaniska tändförställningen.

Den vacuumstyrda har med ekonomi att göra, och att motorn blir lite mer lättreglerad på lite gas. Dessutom blir avgaserna/avgasrören inte lika varma. Om tändningen på motorn är alldeles för sen kan man råka ut för överhettning. Ofta är det en vacuumklocka med tillhörande slang som sköter den vacuumstyrda tändförställningen.


Lite teori om det här med tändning.

Läs på!

Här har vi några fina grafer vi ska studera lite närmare!
Kurvorna kommer från en drygt två liters fyrcylindrig bilmotor med relativt låg kompressionsfaktor, ca 6:1. Kurvan längst till vänster visar maxeffekt med avseende på varvtal och tändförställning. Om vi tar kurvan längst upp (3500r/m) och förlänger den åt vänster (så gott det går), så kan vi se att om vi inte haft någon tändförställning, så hade minst en tredjedel av motoreffekten uteblivit.
Vad jag läst (på en säker källa men som jag har glömt vilken) så ska våra v-åttor har en tändförställning på cirka 30-35 grader på fulla varv för att få ut maximal effekt. Här pratar vi alltså mekanisk tändförställning.

Den mittersta kurvan är det förmodligen bara jag som tokdiggar.
Igentligen är det två kurvor som är inklämda i samma rutnät, så den är lite svårtydd. Dom två övre kurvorna gäller vid Ne=0,25, alltså motorn är belastad till 25%. Dom två undre gäller vid Ne=50%, alltså 50% belastning.
Vi kan se att vid lägre belastning så har tändförställning större inverkan på bränsleförbrukningen än vid högre belastning. I det här exemplet får vi en 20-procentig besparing vid 25% belastning, och på ännu lägre laster får vi ännu mer besparing på ännu mer tändförställning. Våra v-åttor är belastade till mindre än 10% vid cruising, så på samma bortglömda källa jag läst, så kan dom då ta drygt 50 graders tändförställning. På lägre belstning är det till stor del vacuumförställningen som justerar tändningen. Här pratar vi alltså vacuumförställning.

Kurvan längst till höger illustrerar det här med tändförställning på ett bra sätt. Den streckade är endast den mekaniska tändförställningen, och den heldragna är den mekaniska plus vacuumförställningen. Att den heldragna går ihop med den streckade längst ut i ändorna beror på att vacuumklockan inte får något vacuum där. På fullgas finns det inget vacuum, och på tomgång stängs det (i det här fallet) av. s.k. portat vacuum.


Här kommer lite överkurs om verkningsgrad. (har just inget med tändning att göra)
Fritt fram att bläddra ner alltså.

Men nu har vi nästan missat det mest briljanta!
Vi kan också se på den mellersta kurvan att när motorn är belastad till 50% istället för 25% , så drar den nästan 40% mindre bränsle per uträttat arbete!
Nu har vi ramlat in på nånting som kallas verkningsgrad. En viss mängd bränsle innehåller en viss mängd energi. Om all den energin kan omvandlas till arbete i en motor, så har den en verkninggrad på 100%. Om bara en tredjedel omvandlas till arbete, så är verkningsgraden bara 33%. Ja ni fattar.
Verkningsgraden på en bensinmotor är bara ca 25-30% sägs det. Men det är bara på fullgas. Ju mindre man gasar desto sämre verkningsgrad. Och med våra onödigt feta V-åttor har väldigt väldigt dålig verkningsgrad och därför är den specifika bränsleförbrukningen väldigt hög. Sånt märks som bäst när man tankar.

Verkningsgraden hänger ihop med nåt som kallas motorns medeltryck. Medeltryck är medelvärdet på trycket i en av motorns cylindrar under en arbetstakt. I en fyrtaktsmotor har vi: Och tar vi medelvärdet på dom så får vi medeltrycket.
Ju högre medeltryck desto bättre termisk verkningsgrad. Enklaste sättet att höja medeltrycket är att just gasa lite mer. Då stiger allt utom möjligen avgastrycket.

Någon som gått kurs i Eco-driving någon gång? Där får man lära sig att spara bensin genom att accelerera upp till marschfart på fullgas och högsta möjliga växel. Som tex att lägga i femman vid 40 och hålla full gas tills man är uppe i 90.
Har du små economy-lampor eller mätare i din bil? Skit i dom. Dom visar bara hur mycket bensin bilen drar i sig för tillfället, inte hur väl den används. Idiotuppfinning.

Kör du amerikanare med stor motor och tror du kan snåla bensin genom att snigla? Glöm det! Stå på bara! Det är både roligare, billigare och bättre för miljön.
Speciellt om du råkar ha en muskelbil med manuell låda. Är tändningen ok ska den kunna dra märkbart mindre bensin i motorvägsfart än på landsväg. Min 425:a (med automat) drar 1,6 l/mil på 90-vägar, och 1,2 l/mil på motorväg. Ganska noga uppmätt faktiskt. (EGR inkopplad)
Motorns ökade verkningsgrad stiger nämligen mer än det ökade luftmotståndet.
Det här iaf teorin. Stämmer det inte, så skyll inte på mej.

Slut på teorin.

Lite om det praktiska.

En klar fördel med HEI är att tändspolen är inbyggd i fördelarlocket. Det ger det hela ett mer städat intryck, samtidigt som det bara behövs en strömsladd till den. För den som vill, så finns uttag för varvräknare. Uttaget är kopplat till minussidan på spolen.

Locket sitter fast med fyra spännskruvar. Tryck ner, vrid ett halvt varv, och släpp.

Felsökning:
Att kolla den mekaniska tändförställningen:
Under locket sitter rotorn och tar upp det mesta av platsen. Pröva vrid på den. Den ska gå att vrida lite åt ena hållet (ca 1-1,5cm i ytterkant) för att sedan snärtigt fjädra tillbaka.
Rotorn sitter fast med två skruvar, och under den sitter vikterna och fjädrarna till den mekaniska tändförställningen. Kolla så allt ser okej ut. På bilar som gått långt så kan hålen i vikterna och pinnarna dom sitter på bli rejält slitna. Nya orginalvikter går inte att köpa. Däremot går det att köpa renoverade hela fördelare, men då börjar det bli dyrt. Vikter och fjädrar från ett "recurve kit" kan till nöds duga.

Att kolla vacuumförställningen:
Leta reda på en stump vacuumslang. Sätt ena ändan på vacuumklockan och den andra i munnen. Sug, och kolla att det rör på sej därinne. Sätt fast slangen på tungan och den ska sitta kvar där, annars läcker klockan. Byt i så fall. Pris 150 kr kanske. Väl värt pengarna.

Lite annat:
Portat vacuum?
Vacuumförställningen kan spela stor roll för tomgången. Många bilar har sen tändning medans motorn värmer upp. Det är för att motorn (och ev katalysator) ska blir varm fortare. Sen tändning minskar också CO-utsläppen. Många bilar har också s.k. portat vacuum till tändningen. Det innebär att vacuumklockan aldrig får något vacuum på tomgång.
Testa så här:
Varmkör först motorn (så att eventuella termostatstyrda vacuumventiler, s.k. TVS'er öppnar), ryck sen loss slangen från fördelaren och kolla om det suger i slangen. Gör det det, och tomgången går ner (eller motorn stannar), så har du inte portat vacuum.
Om däremot inget händer och det inte är något sug i slangen så har du portat vacuum. Pröva då gasa lite, och det ska börja suga i slangen.

Nästan alla Rochester Q-jet förgasare har uttag för portat vacuum, men vilken det är på just din förgasare vete gudarna. Ofta är det den vänstraste pipen i framkant på bottenplattan. Pipar med portat vacuum brukar ofta peka snett framåt.
Huruvida man ska köra med portat vacuum eller inte är en smaksak. Använd det som funkar bäst. Både förgasaren och fördelaren är designat för antingen det ena eller andra från fabrik.



Mer praktik:
Snabb & ful tändinställning:
Ett ganska bra sätt att som glad amatör (utan ljuspistol) ställa in tändningen är följande: Ta reda på åt vilket håll rotorn snurrar. Det gör man lättast genom att ta av locket och be någon medhjälpare vrida på nyckeln.
Vrid sen fördelaren åt motsatt håll, kanske 1/10 varv, så att tändningen blir så tidig att motorn sparkar bakut eller knackar vid start. Vrid fram (åt samma håll som rotorn snurrade) en halv centimeter (i ytterkant) tills den startar utan problem.
Ta en testsväng och lyssna efter onormala spikande/knackade ljud vid gaspådrag. Hör du dom, så vrid fram tändningen en halv centimeter i taget tills dom försvinner.
Du har nu en ganska bra inställd tändning!

Som lite mer seriös bilägare kan man köpa en ljuspistol på till exempel Micro. Sen ställer du tändningen med hjälp av den. Specifikationerna brukar stå på en lapp under huven. Läs noga om t.ex. vacuumslangen till tändningen ska vara bortkopplad och pluggad.
Klämman på ljuspistolen ska sitta på tändkabeln till ettans cylinder. Ofta den längst fram till väster. (Med den till höger på cadillacar). Sikta på motorns nedersta remhjul och hitta hacket när det blinkar till bakom gradskalan. Har man inte varvräknare kan det vara knepigt att uppskatta varvtalet...

Att ändra tändkurvan på en HEI fördelare

Det handlar om den mekaniska tändförställningen, alltså vikterna med fjädrar. Enligt många källor så är HEI fördelare optimerade främst för emissioner , så det här med effekt har kommit i andra hand. Dessutom har (hade?) dom sämre med oktantalen over there.
Orginal HEI tändförställning kommer nämligen in väldigt sent, alltså att maximal tändförställning kommer på ett väldigt högt varvtal, kanske 4000 r/min eller mer.
Enligt de flesta gastokar så ska maximal tändförställning komma in vid cirka 2500-3000 r/min (jag har hittat alla möjliga värden mellan 2200 till 3200 r/min) På högre varvtal behövs inte mer tändförställning därför att den ökade virvelbildningen i cylindrarna snabbar upp förbränningsförloppet tillräckligt ändå.
Om man nu inte röstar på miljöpartiet eller är originalfreak, kan det vara värt ett försök att ändra tändkurvan. Det finns aftermarket HEI curve kits att köpa (Hos Hansen Racong t.ex.) som består av vikter och olika fjädrar. Vikterna är sorgligt fjuttiga och ger en instabil kurva. Istället rekommeneras att man behåller orginalvikterna men sätter dit satsens svagare fjädrar.
Nu är ljuspistol och varvräknare ett måste för att få graderna rätt. Miniräknare också.

Koppla in ljuspistol och varvräknare. Koppla ur och plugga slangen till vacuumförställningen (det kan leda till att tomgången kan bli dålig eller motorn stanna, så försök få nån medhjälpare att parera med gaspedalen). Hacket i remskivan som du lyser på med ljuspistolen ska "röra" sig mellan ungefär 1000 till ,som vi sa, 2500-3000 varv på en modifierad tändkurva. Över 3000 varv ska dom inte röra sig mer. Under 1000 varv (samt tomgång) ska den hålla sig still. Ändra fjädrar efter behov. När det ser bra ut kan vi gå vidare.

Leta reda på tändningshacket eller märket i remhjulet. Måla dit (eller nåt) ett märke 30 grader före (till höger om framifrån sett) det hacket. Räkna ut eller mät omkretsen på remhjulet, dela med 360 och ta sen gånger 30 (för att få 30 grader). Nåt på 5-7 centimeter brukar det bli.
Gasa upp till över 2500-3000 varv (max mekanisk tändförställning) och justera tändningen (man lossar skruven som håller fast hela fördelaren och vrider hela rasket. Medurs ger senare, och moturs tidigare på cadillacs bigblockare. På de flesta andra motorer är det tvärtom) så att din 30-gradersplupp hamnar på nollan på tändskalan vid remhjulet.

Fortsätt ha vacuumförställningen pluggad, och ge dej ut på vägen och testa fullgasresponsen. Det kommer kanske vara lite svårkört utan vacuumförställningen, men kolla så du inte hör några spikningar från motorn på fullgas. Gör du det så backa tändningen tills det förvinner.
Hör du inget, så pröva med lite till. Allt mellan 30 till 36 grader är normalt. För mig slutade det på 33 grader.

Sådär! Nu är initial och den mekaniska tändförställningen rätt inställd!
Fullgasbiten och maxeffektbiten är nu avklarad. Mer pulver kan du inte få! Nu till ekonomibiten.

Nu ska vi justera vacuumförställningen, och då måste vi göra ett val. Att använda EGR eller inte.
Bilar med EGR klarar av våldsamt mycket mer tändförställning än dom utan EGR. Det är lättare att justera utan EGR kan jag förtälja.
Nåväl, i båda fall så måste vacuumförställningen minskas nu när vi modifierat den mekaniska som nu ger mer grader vid "landsvägsvarvtal" än orginal. Det är just vid landsvägsvarvtal som vacuumförställningen jobbar som mest. Låg belastning ger nämligen mycket vacuum.
Kör du med EGR, så gör helt enkelt ett försök! Klarar du dig utan spikningar på lätt gas med varm motor en varm dag så ska du vara glad.
Kör du utan EGR kan du också göra ett försök, men då alla HEI-fördelare har vacuumförställning gjord för EGR, så är chansen till sån lycka inte lika stor.


Ign table

Exakt såhär ser tabellen ut för cadillacs standard 49-staters 425-motor som är modifierad för att ge bättre effekt. Värdena är en blandning av de från 1977 års shopmanual, och de från andra tabellen som finns på "bra länken" här nedan.


Ign table 74

Och såhär ser originaltabellen ut för 1974 års 500-motor. En väldigt snäll kurva, men tänk på att folk körde på 87 oktan och att motorerna ställdes in för att få så snäll karaktär som möjligt. Kör du megasquirt är det bara att mata in siffrorna!

ign table again..

Och här är den för 1976 års 500-motor med insprutning. Tänk på att här finns HEI-tändning och garanterat EGR. Om fördelaren har portat vacuum (tror inte det), så blir "tomgångständningen" 29 grader mindre.


För att minska vacuumförställningen på ett smidigt sätt har jag en liten patentare att dela med mig av:

vacuumlåsut


Jag tog en tunn liten plåt och satte undertill som hindrar armen från vacuumklockan att röra sig hela vägen till höger. I mitt fall låste jag ut 1/3 och det blev bra. Vacuumförställningen är inte lika känslig på graderna som den mekaniska.
Har du en vacuumklocka från Crane så följer det med en liten lockout-cam som man sätter under skruven till vänster. Funkar det med, men det dryga med att låsa ut i den ändan är att man måste ställa hela tändningen igen (vrida fördelare) efter varje justering. Osmart!!


Såhär såg mina hemmagjorda vikter ut då orginalvikterna inte fanns kvar, och aftermarketvikterna gav mig huvudvärk. 4mm plåt och funkade alldeles ypperligt! Motorn blev klart rappare. Fördelarrotorn fick höjas upp med brickor för att inte vikterna skulle ta i. Det blev lite filande och borrande innan graderna blev rätt.

Scweizervikter???



7-pin HEI tändsystem

Min nya datorstyrda fördelare ska ställas in på ett lite annat sätt. (Samt på alla andra motorer med samma tändning förstås). Fördelaren har en bestämd postion den ska sitta på, så istället för att vrida på den så ska man justera en siffra i (t.ex) megasquirtet om det behövs. Gör så här:
Vrid vevaxeln så att skåran i remhjulet är precis på nollan på tändindikeringen. Då är kolven i ettans cylinder (fram till höger) rakt upp. Sätt i fördelaren så att rotorn pekar på halv två*. Vill den inte peka på halv två så är vevaxeln på fel varv, så vrid den ett varv till. Ta bort fördelarlock och rotor och vrid fördelaren tills spetsarna i den induktiva brytaren står mot varandra. Det ser lite ut som en sjärna inuti en inåtvänd stjärna. Uttaget för sladdarna på fördelarlocket ska peka på klockan ett.
Kontaktplutten till höger om uttaget ska gå till cylinder ett!
Klart!

*=om du står på motorns vänstra sida. Står du bakom den blir det halv fem..


hei på dei
Datorstyrd HEI-fördelare till Cadillacs 368-motor.
Visst blev den fin?




Bra länk:
Changing HEI advance curve on Pontiac engines.