Subaru WRX / STI Ringland Failure

Er is een significant hoog aantal zuiger ringland mislukkingen op het latere model Subaru WRX en WRX STI. Het doel van dit artikel is u te helpen vermijden wordend één van hen. Sommige van deze kunnen lijken als gezond verstand voor de meeste, maar voor veel jongere of eerste keer turbo auto-eigenaren kan het nieuw zijn.

Wat is een zuiger ringland?

De ringlanden zijn de gebieden van de zuiger grenzend aan de ringen en ring groeven. Alle van de turbo 2.5L (EJ25) en 2.0L (EJ20 / FA20) zuigers zijn voorzien van drie ringlanden die de twee compressie ringen en een olie controle ring te huisvesten.

De eerste ringland (aka top land) is gelegen tussen de bovenkant van de zuiger (bekend als een kroon of dek) en de primaire compressie ring. Deze ring sluit het grootste deel van de warmte en verbrandingsgassen uit het carter af.

De tweede ringland overbrugt de primaire en de secundaire compressiering. De secundaire ring sluit alle gassen af die voorbij de primaire ring komen. Zijn unieke vorm schraapt ook alle olie die voorbij de derde ring (aka de olie control ring) is gekomen van de cilinderwanden.

De derde ring overbrugt de secundaire en derde ring, de olie control ring. De olie controlering ring heeft een geheel andere vorm dan de twee compressie ringen. Het ontwerp van de ring schraapt olie van de cilinderwanden en dwingt het in oliegaten en verder naar de polspennen.

Wat is Ringland Failure?

Ringland Failure is wanneer overmatige hitte en druk de ringland doen breken. De gebroken ringring ondersteunt de ring niet meer goed, waardoor verbrandingsgassen in het carter terechtkomen, dat daardoor vaak onder druk komt te staan. Dit veroorzaakt op zijn beurt overmatige olieverbranding door een combinatie van verbranding door het PCV-systeem, verbranding van de cilinderwand(en) en het wegspatten van olie in het carter/ carterpan.

Waarom gaan Subaru ringen kapot?

Detonatie is het mechanisme dat de zuigers fysiek beschadigt. Alles wat detonatie bevordert, zoals brandstof met een laag octaangehalte, gebrek aan goede afstelling en langdurig hard rijden, kan mogelijk leiden tot falende zuigerveren.

Detonatie is wanneer het mengsel zelf ontbrandt en een extra vlamfront vormt in de verbrandingskamer. Deze spontane ontbranding veroorzaakt dat de vlamfronten tegen elkaar botsen en een drukgolf veroorzaken die veel groter is dan bij een typische verbranding. Deze drukgolf zal op de cilinderwanden blijven weerkaatsen en een sterke cyclische belasting veroorzaken. Dit “stampende” effect verbrijzelt de ring onmiddellijk, of draagt bij tot een toekomstige mislukking door vermoeidheid en/of overbelasting. Dit is toe te schrijven aan het onvermogen van het materiaal om energie door vervorming of buiging (kneedbaar gedrag), samen met het snelle begin van spanning te absorberen toe te schrijven aan detonation.

Pistonringhiaat is ook een groeiende zorg met de recentere motoren. De hiaat is strak van de fabriek die de primaire compressiering naar voren gebogen aan het binden maakt. Het binden komt voor wanneer de ring opwarmt en uit uitbreidingsruimte loopt. De ring buigt dan en zet een puntbelasting op de zuigerveren. Bij voldoende spanning, kan dit de zuigerveren doen barsten, of bijdragen aan het falen ervan. Zijn de zuigers gewoon zwak? Nee

Breed? … Absoluut

Hoewel detonatie is wat beschadigt de zuigers, is het belangrijk om te weten dat de EJ20 (EJ207 / EJ205), EJ25 (EJ255 / EJ257), en FA20 hebben allemaal brosse zuigers als gevolg van materiaal Subaru’s en ontwerp keuzes. De zuigers zijn gegoten hypereutectische aluminium-silicium (Al-Si) legering; een zeer gebruikelijke materiaalkeuze voor moderne motoren. Goed bewezen motoren zoals de 2JZGTE, 4G63, SR20DET, RB26DETT, LSX, K-Series, en anderen gebruiken allemaal Al-Si legeringen.

Al-Si legeringen kunnen echter variëren, afhankelijk van het percentage silicium in het materiaal. Subaru heeft gekozen voor een “hypereutectische” legering, een mengsel met een hoog siliciumgehalte (12+%). Hierdoor heeft de zuiger een extreem lage thermische expansie en kan Subaru een extreem kleine speling tussen zuiger en boring realiseren. De hoge-siliciumgehalte maakt ook de zuiger aanzienlijk sterker dan aluminium zelf. Bijvoorbeeld, een 9% silicium (in gewicht) legering heeft een 14% hogere vloeigrens dan een 7% silicium legering. Deze sterkte heeft een prijs: breuk.

Wanneer je met een voorhamer op een stalen motorkap slaat, vervormt het staal gewoon onder de druk van de hamerslag en laat een deuk achter. Wanneer u met dezelfde voorhamer op een ruit slaat, verbrijzelt het blok de ruit. Dat komt omdat het materiaal van de ruit reageert op de klap door te breken in plaats van te vervormen. Wanneer je silicium aan aluminium toevoegt, gedraagt het zich meer en meer als het vensterglas.

Detonatie-energie gedraagt zich ironisch genoeg als de hamer.

Je kunt hier meer lezen over detonatie: Detonation and Knock

What Causes Detonation in Subarus?

Er is een lange lijst van dingen die kunnen leiden tot detonatie in een vonkontsteking benzinemotor, maar hier zijn een paar dingen die opvallen op Subarus.

Untuned Wijzigingen

Intakes, downpipes, uitlaat spruitstukken, en andere gemeenschappelijke wijzigingen vereisen aanpassingen aan de fabriek af te stemmen om goed te draaien. Subaru heeft logica in de ECU ingebouwd om aanpassingen te maken voor hoogte, pompbrandstoffen (d.w.z. 91 ACN vs. 93), klimaat, maar het is niet goed geschikt om de meeste modificaties te accommoderen. Intakes zijn een veel voorkomende modificatie die specifieke aanpassingen van de MAF calibratie tabellen vereisen om de inkomende luchtstroom goed te kunnen meten. Dit komt omdat aftermarket intakes de luchtstroom door de MAF behuizing beïnvloeden.

Elke intake heeft zijn eigen MAF calibratie. Dit is de reden waarom Cobb heeft een tune voor hun SF intake en de AEM intake.

Improper Tunes

Pretty duidelijk dat een “slechte” tune is niet ideaal. Dit is de reden waarom je tuners moet onderzoeken en ervoor zorgen dat ze niet alleen ervaring hebben met het tunen van Subarus, maar dat je ook je deel doet om ze accurate feedback en gegevens te geven, snel nieuwe kaarten en fixes uit te voeren, en hun richtlijnen nauwkeurig op te volgen. Mensen kunnen snel ten onrechte een tuning de schuld geven van hun eigen fouten.

Heat Soak

Een standaard STI produceert op een koele dag een boosted air temperatuur van 110°C (230°F) bij 14 PSI, maar op een warme dag stijgt dat getal tot 154°C (310°F) bij 14 PSI. Voor een STI met verhoogde boost kan dit cijfer oplopen tot 182°C! Door de hoge temperaturen wordt de intercooler steeds warmer als je accelereert, waardoor zijn vermogen om de luchtstroom te koelen afneemt; bekend als “heat soak”. Het netto resultaat is hogere inlaattemperaturen in de cilinders, minder vermogen van een vermindering van de luchtdichtheid, en een grotere kans op detonatie.

Dit is een nog groter probleem op voertuigen uitgerust met kleinere OEM intercoolers gevonden op de niet-STI auto’s. Ze hebben aanzienlijk minder massa en oppervlakte, wat betekent dat ze sneller opwarmen en af te werpen die warmte veel langzamer.

Intake Air Temperature Sensor Location

Subaru situeerde de luchttemperatuursensor in de airbox samen met de massa luchtstroom sensor (MAF). Dit is een gangbare praktijk in MAF uitgeruste motoren, maar het is uiterst beperkend vanuit een tuning perspectief, omdat het alleen toestaat voor correcties op basis van de pre-turbo luchttemperatuur. De ECU is in wezen blind voor de werkelijke luchttemperaturen.

Hoge Inlaat Lucht Temperaturen

In het Zuiden op een warme zomerdag is het gebruikelijk voor inlaat temperaturen van meer dan 120 ° F (48 ° C), vooral met meer open-air inlaat ontwerpen zoals Cobb’s SF intake. Dit verhoogt de temperatuur van de aangezogen lucht aanzienlijk en kan leiden tot detonatie. Gelukkig wordt deze warme lucht gemeten en kan er rekening mee worden gehouden in de tune, maar zoals hierboven opgemerkt, dit gaat maar tot zover.

Low Octane Fuel

De enige brandstof die je ooit in een turbo Subaru moet doen is het hoogste algemeen verkrijgbare octaan brandstof in uw regio, punt uit, einde discussie. Voor de VS, Canada, en Mexico zal dit 91 – 94 octaan benzine (AKI Methode), of een benzine:alcohol mengsel (bekend als “flex fuel”) zoals E85. Om het even welke brandstof die meer dan 10% Ethanol per volume (aka “E10”) bevat zal een tune nodig hebben om correct te lopen.

Gebruik 95 – 100 octaanbenzine voor Europa, Japan, en andere landen die de RON (Research Octane Number) methode voor classificatiebrandstof gebruiken.

Zorg ervoor dat de tunes voor “Premium Fuel” zijn voor het specifieke octaan en mengsel in uw gebied!

Olie damp

Oliedamp in de verbrandingskamer maakt detonatie en voorontsteking meer waarschijnlijk. De twee meest voorkomende bronnen van oliedamp zijn de turbocompressor en het positieve carterventilatiesysteem (PCV). Het PCV-systeem zorgt ervoor dat de druk die in het carter wordt opgebouwd, door de inlaat wordt afgevoerd. Turboladers hebben veel minder kans om oliedampproblemen te veroorzaken, maar ze kunnen het wel als de asafdichtingen lekken door ouderdom of slijtage.

Hard rijden

Zelfs de STI is niet geconfigureerd om heel lang hard te rijden. Dat betekent dat de andere turbo Subarus nog minder voorbereid zijn. Het is belangrijk om de limieten van uw voertuig te kennen in termen van thermische belasting, en het grootste deel daarvan zal gebaseerd zijn op hoe u de auto bestuurt. Rijden alsof je op de laatste 5 minuten van Le Mans bent met een Evo op je bumper is ongelooflijk leuk, maar ook ongelooflijk uitnodigend tot detonatie.

“Lugging” van de motor

Een duidelijk voorbeeld van lugging van een motor is het rijden op de snelweg in 5e (5MT) of 6e (6MT) en vloeren met de motor rond de 2.000 tot 3.000 RPM.

Dit bouwt veel belasting op de motor en maakt ook gebruik van delen van de ECU-maps die al dan niet ideaal zijn afgestemd voor het. Zozeer zelfs dat Subaru en andere OEMs er zelfs voor waarschuwen in de handleiding. Voorontsteking en detonatie komen vaker voor bij lagere toerentallen vanwege de grotere tijd die de langzamere zuigersnelheden bieden. Hoewel, over het algemeen zijn de luchttemperaturen veel lager bij deze toerentallen, wat helpt om de kans op detonatie te verminderen.

De FA20 en andere direct-injectie turbo (DIT) motoren hebben een geschiedenis van LSPI, lage snelheid voorontsteking. De heersende gedachte is dat wanneer de brandstof in de kamer wordt ingespoten, het alle motorolie verdunt die zich op de cilinderwanden kan bevinden. Hierdoor kan het olie/brandstofmengsel zich verzamelen in de spleet tussen de zuigerkop en de cilinderwand. Uiteindelijk komt een oliedruppel in de cilinderkamer terecht, waar hij zelfontbrandt en al heel vroeg in het verbrandingsproces een hardcore detonatie veroorzaakt. Dit is uiterst destructief en zal zuigers verbrijzelen, stangen buigen, en bearings.

How Do I Prevent Ringland Failure?

Zoals hierboven opgemerkt, moet u zo veel mogelijk detonatie effectief voorkomen. Ik geef u de “Zes Geboden van Turbo Subarus.”

De Zes Geboden van Turbo Subarus

• Tou Shalt Always Run a Safe,
• Honor Thy Heat Soak
• Tou Shalt Covet High Octane Fuel
• Honor Thy Feedback Knock
• Tou Shalt Run a Catch Can or AOS
• Tou Shalt Be Monitoring

De punten die ik nu ga noemen zijn niet uitputtend, noch zijn ze absoluut noodzakelijk om een betrouwbare motor te hebben. Zoals ik eerder heb gezegd, is dit een dynamische kwestie die allen uit detonatie voortkomt. Deze aanbevelingen zijn dus gericht op het voorkomen van detonatie, of op een andere manier het verbeteren van de duurzaamheid van de motor.

Be An Intelligent Driver

Ik ga je niet vertellen dat je geen plezier mag hebben. Je kocht de auto voor een reden. Denk maar aan je turbo Subaru als een paard. Je moet het paard een beetje laten opwarmen voordat je het hard laat lopen. Je wilt het paard niet te lang laten lopen omdat het dan moe wordt. Als je het paard over zijn limiet duwt, zal het omvallen en sterven. Nadat u uw paard hebt laten lopen, laat het afkoelen en rusten voordat u het weer hard laat lopen.

Paarden zijn duur … en zo is een nieuw shortblock.

Be An Informed Driver

Ik raad ten zeerste aan een Cobb AccessPort V3 te kopen.

Zelfs als je niet van plan bent om een tune uit te voeren of de motor te wijzigen. De mogelijkheid om te loggen en parameters zoals klop, ontsteking trims, boost, en inlaatlucht temperaturen te bekijken is van vitaal belang informatie voor de bestuurder. Het V3-model is veel beter dan de V2 als het gaat om het kunnen bekijken van real-time gegevens. Niet alleen kunt u meer parameters in real time zien, maar het registreren heeft ook hogere resolution.

Als u een andere oplossing voor minder kunt vinden, dan ga voor het! U moet in staat zijn om snel te zien de gegevens terwijl u rijdt of het programma om u te waarschuwen wanneer het overschrijdt een vooraf ingestelde limiet. Zorg ervoor dat die functionaliteit deel uitmaakt van uw oplossing. Logging, re-call, peak/hold, enz. zijn ook allemaal goede functies. In feite, contact met mij op als je een oplossing als deze en ik kan het hier feature.

Run een solide, bewezen Tune voor uw auto

Power is niet gelijk aan betrouwbaarheid. Het is geen bevestiging van de vaardigheid van de tuner. In feite is het maken van vermogen een van de makkelijkste taken voor een tuner. Dingen zoals MAF scaling, knock response, individuele trims, en AVCS mapping kunnen significante verschillen maken in betrouwbaarheid. Een goede tuner weet hoe elke component en signaal kan worden gebruikt om een gewenst resultaat.

In de jaren ’90 de ECU’s liepen zeer eenvoudige brandstof en ontsteking kaarten in vergelijking met moderne voertuigen. Subaru’s ECU maakt gebruik van sensorgegevens om te bepalen welke waarden te trekken uit de talrijke tabellen (boost controle, timing, brandstoftoevoer, enz.) om de uiteindelijke brandstof en ontsteking uitgangen beïnvloeden. Deze complexiteit vereist bekendheid, ervaring en een gedegen theoretische achtergrond. Het is niet zo vergevingsgezind of vriendelijk voor beginners, maar op hetzelfde moment, is zeer nuttig voor professionals.

Geef een aangepaste tuning voor uw specifieke voertuig, behoeften, en van een gerenommeerde tuner.

Upgrade uw intercooler

Hands naar beneden een van de beste mods die je kunt doen om een turbo-voertuig is het upgraden van de intercooler. Terwijl de voorraad STI koeler is vrij efficiënt, het ontbreekt aan de thermische massa van aftermarket intercoolers.

Om te helpen visualiseren dit concept, denk aan de turbo als een kraan, de intercooler als een emmer, en water staat voor warmte. De standaard intercooler is een 1-gallon emmer en een aftermarket intercooler is een 1.5-gallon emmer. Knip nu een gat in de bodem van de emmers om het vermogen van de intercooler om de luchtstroom te koelen weer te geven. De iets efficiëntere STI intercooler heeft een gat van 1″ in de bodem, terwijl de aftermarket intercooler een gat van 0,97″ in de bodem heeft. De kleine winst in piek efficiëntie (3%) wordt overschaduwd door de 50% winst in capaciteit.

In de bovenstaande afbeelding, de voorraad STI intercooler is warmte doorweekt en zijn vermogen om de binnenkomende lucht te koelen is sterk verminderd. De aftermarket intercooler is nog steeds in staat om de luchtstroom te koelen door zijn grotere thermische massa (capaciteit).

Run a Bigger Turbo

Geloof het of niet, maar een grotere turbocharger is een geweldige upgrade voor de duurzaamheid van de motor. Voor Subarus draaien 18 + PSI, zal de grotere compressor wiel en behuizing produceren dezelfde boost druk bij een lagere temperatuur. De grotere turbine en turbine behuizing verbeteren ook de mogelijkheid voor de motor om uitlaatgassen te verdrijven. Over het geheel genomen is het een geweldige upgrade voor elke Subaru die meer dan standaard boost pressure.

Dit betekent niet dat het veilig is om 30 PSI te draaien met een grote turbo. Je shit zal exploderen.

Om te herhalen, het is beter om een grotere, meer efficiënte turbocharger draaien op dezelfde, verhoogde boost druk van een motor duurzaamheid perspectief.

Run hoog octaan brandstof

Dit is een no-brainer, maar een van de beste dingen die je kunt doen is het runnen van de hoogste octaan brandstof in uw omgeving. Ga met een premie rangbenzine in de 91 – 94 AKI octaan bereik (95 – 100 RON) van een gerenommeerde bron zoals Shell, Chevron, etc.

Zorg ervoor dat u het juiste octaan brandstof voor uw tune ook lopen. Als u op reis bent en komen over een 91 octaan pomp en je bent afgestemd op 93 octaan, dan moet je ofwel swap kaarten, of overweeg toepassing van wereldwijde ontsteking retard.

Run Alcohol gebaseerde brandstoffen (Ethanol / Flex Fuel)

Ethanol en methanol zijn veel superieure brandstoffen voor sterk opgevoerde motoren. Door hun thermische eigenschappen hebben ze een diepgaand effect op de afkoeling van de inkomende luchtstroom. Dit, gecombineerd met een lage gevoeligheid maakt ze zeer detonatie bestendig. Dit maakt het mogelijk om aanzienlijk meer ontstekingstijdstip vervroeging, wat resulteert in een sterk verhoogd koppel en vermogen bij dezelfde boost pressure.

Er zijn een aantal nadelen aan E85 en andere alcohol-gebaseerde brandstoffen, met name methanol. Zorg ervoor dat u lezen over de verschillen.

Run minder Boost Pressure

Dit is niet een erg leuke aanbeveling, maar niettemin als je loopt minder boost, ziet u minder kans op detonatie als gevolg van verlaagde IATs en thermische load.

Reduce Intake Air Temperatures

De eenvoudigste manier om dit te doen is gewoon om de voorraad airbox uit te voeren. De airbox is verzegeld, gemaakt van een isolerend materiaal (kunststof), werkt perfect met de MAF, en het is ontworpen om luchtstroom te trekken uit de grill duct.

Aftermarket intakes zoals de Cobb SF zal verhogen de inlaatlucht temps, zelfs met de optionele airbox en zorgvuldige aandacht voor het afdichten van het. Sommige aftermarket intakes, zoals Grimmspeed, onttrekken lucht van buiten de motor baai, die sterk helpt om lagere inlaatlucht temps.

U kunt verder verminderen temperaturen onder de motorkap met de juiste geventileerde kappen, thermische coatings op uitlaat componenten, een turbo deken, en thermische tape.

Verbeter Uitlaat Flow

Tegendruk en verminderde poort stroomsnelheid zal leiden tot de cilinders om heter te lopen. Het verbeteren van de uitlaatstroom door de tegendruk te verminderen zal de motor helpen om hete gassen effectief te verdrijven. Dit wordt meestal gedaan met een aftermarket 3 “downpipe en cat-back uitlaat.

Het is ook belangrijk om kortstondige tegendruk, veroorzaakt door een ongelijke lengte uitlaatspruitstuk, te elimineren. Een spruitstuk met gelijke lengte zorgt ervoor dat er een gelijke kans is voor elke cilinder om uitlaatgassen af te blazen, ongeacht het toerental. Een uitlaatspruitstuk met ongelijke lengte zal in het hele toerentalbereik conflicten tegenkomen wanneer twee uitlaatgaspulsen tegen elkaar botsen of een negatieve wisselwerking hebben. Een spruitstuk met gelijke lengte voorkomt dat een paar cilinders heter lopen dan de andere.

Lees hier meer over het ontwerp van uitlaatspruitstukken: Gelijke lengte versus ongelijke lengte (EL / UEL) Subaru spruitstukken Explained

Reduce Oil Vapor Intake

U kunt de gehele inname tract schoner te houden en te elimineren oliedamp ingestie door het uitvoeren van een goede catch can of lucht-olie separator (AOS). Dit is een goede praktijk voor elke motor, maar horizontale motoren in het bijzonder zijn berucht voor het hebben van veel olie blow-by en ontluchting stroom. Geforceerde inductie verhoogt ook de behoefte aan deze systemen.

Als ik de keuze heb, geef ik de voorkeur aan een catch can opstelling boven een AOS. Het primaire voordeel van een catch can is het kunnen meten van de hoeveelheid olie die wordt doorgegeven. Plotselinge onverwachte verhogingen van het olievolume kunnen problemen met de ringafdichting signaleren. Een mooi bijkomend voordeel is het niet hebben van de toegevoegde complexiteit en het gewicht van een AOS setup die gebruik maakt van een opwarmingslus om waterverontreiniging van de olie te voorkomen.

Downshift om Lugging te voorkomen

Downshift in plaats van het opbouwen van een bos van boost in een hoge versnelling. Het is leuk en het zal de motor laten werken op een meer optimale RPM. Dit is met name van belang voor de FA20-ers.

Is dit alleen een Subaru-probleem?

Absoluut niet. Turbo motoren van alle fabrikanten hebben geleden soortgelijke storingen. Echter, 2.5L Turbo (EJ25x) Subarus zijn bijzonder gevoelig voor storingen als gevolg van hun zuiger ontwerp en materiaal, eigenaar / bestuurder keuzes, en de high-boost platform zelf.

Dank u

Dank u voor de hulp en bijdragen die u allen aan dit artikel!

• Jeff Sponaugle
• Clark Turner
• Darik Stevens
• Luke Williamson
• Mike Naydeck
• Lokale Subaru Community
• Killer B Motorsports

Aanbevolen artikelen

Detonatie en Kloppen Uitgelegd

Subaru Uitlaatspruitstukken met Gelijke vs. Uitlaatspruitstukken van ongelijke lengte

Subaru AVCS Uitleg

Heb je een idee of vraag?

We zijn voortdurend op zoek naar nieuwe ideeën voor inhoud en feedback van de community. Ga naar onze contact pagina en stuur ons een e-mail met uw ideeën, opmerkingen of vragen.