Subaru WRX / STI Ringland Failure

Existe um número significativamente elevado de falhas de Endopróteses no último modelo Subaru WRX e WRX STI. O objetivo deste artigo é ajudá-lo a evitar tornar-se um deles. Alguns destes podem parecer senso comum para a maioria, mas para muitos proprietários de automóveis turbo mais novos ou de primeira viagem pode ser novo.

O que é uma Braçadeira de Pistão?

As braçadeiras são as áreas do pistão adjacentes aos anéis e ranhuras dos anéis. Todos os pistões turbo 2.5L (EJ25) e 2.0L (EJ20 / FA20) possuem três garras que acomodam os dois anéis de compressão e um anel de controle de óleo.

A primeira garra (também conhecida como terra superior) está localizada entre a parte superior do pistão (conhecida como coroa ou deck) e o anel de compressão primário. Este anel sela a maioria dos gases de calor e combustão do cárter.

O segundo anel de anel de compressão primário e secundário. O anel secundário veda todos os gases que passam pelo anel primário. A sua forma única também raspa qualquer óleo que tenha passado pelo terceiro anel (também conhecido como anel de controle de óleo) das paredes do cilindro.

O terceiro anel liga o anel secundário e o terceiro anel, o anel de controle de óleo. O anel de controle de óleo tem uma forma completamente diferente dos dois anéis de compressão. O desenho do anel raspa o óleo das paredes do cilindro e força-o para os orifícios de lubrificação e para os pinos do pulso.

O que é a falha da unha do anel?

Falha da unha do anel é quando o calor e a pressão excessivos provocam a fractura da unha do anel. O anel de anel fraturado não suporta mais o anel adequadamente, o que permite que os gases de combustão soprem para o poço, muitas vezes pressurizando-o. Isto, por sua vez, causa a queima excessiva de óleo por uma combinação de sopro através do sistema PCV, queimando-o da(s) parede(s) do(s) cilindro(s), e o óleo do cárter / cárter a piscar.

Porquê Falham as Anilhas Subaru?

Detonação é o mecanismo que danifica fisicamente os pistões. Qualquer coisa que promova detonação, como combustível de baixa octanagem, falta de afinação adequada e condução dura prolongada, pode potencialmente causar falha de anel do pistão.

Detonação é quando a mistura auto-ignita e forma uma frente de chama adicional na câmara de combustão. Esta ignição espontânea faz com que as frentes das chamas batam umas nas outras e produzam um pico de pressão bem superior à combustão típica. Esta onda de pressão continuará a ricochetear nas paredes do cilindro produzindo uma forte carga cíclica.

Este efeito de “golpe de macaco” ou rompe imediatamente o ringland, ou contribui para uma futura falha por fadiga e/ou sobrecarga. Isto é devido à incapacidade do material de absorver energia através da deformação ou flexão (comportamentos dúcteis), em conjunto com o rápido início de tensão devido à detonação.

A folga do anel do pistão é também uma preocupação crescente com os motores mais recentes. A folga é apertada desde a fábrica, o que torna o anel de compressão primário propenso à ligação. A ligação ocorre quando o anel aquece e sai da sala de expansão. O anel então se flexiona e coloca uma carga pontual sobre os anéis do pistão. Dada a tensão suficiente, isto pode rachar o anel ou contribuir para a sua falha.

Os pistões são apenas fracos?

Fracos? Não

Brittle? … Absolutamente

Embora a detonação seja o que danifica os pistões, é importante saber que o EJ20 (EJ207 / EJ205), EJ25 (EJ255 / EJ257), e FA20 têm todos pistões frágeis devido às escolhas de material e design do Subaru. Os pistões são fundidos em liga hipereutectica de alumínio-silício (Al-Si); uma escolha de material muito comum para motores modernos. Motores bem testados como os 2JZGTE, 4G63, SR20DET, RB26DETT, LSX, K-Series, e outros, todos usam ligas Al-Si.

No entanto, as ligas Al-Si podem variar dependendo da percentagem de silício no material. Subaru optou por uma liga “hipereuteca” que é uma mistura de alto teor de silício (12+%). Isto faz com que o pistão tenha uma expansão térmica extremamente baixa, e permite que a Subaru tenha uma folga extremamente apertada entre o pistão e o furo. O alto teor de silício também torna o pistão consideravelmente mais forte do que o próprio alumínio. Por exemplo, uma liga de 9% de silício (por wt.) tem uma resistência ao escoamento 14% maior do que uma liga de 7% de silício. Esta resistência tem um custo: fraturamento.

Quando você pega uma marreta e bate num capuz de aço, o aço simplesmente deforma-se sob a pressão do golpe do martelo, deixando uma amolgadela. Quando você pega a mesma marreta e bate numa janela, o bloco estilhaça a janela. Isso porque o material da janela reage ao golpe fraturando em vez de deformar. Quando você adiciona silicone ao alumínio ele age mais e mais como o vidro da janela.

Detonação de energia ironicamente, age como o martelo.

Você pode ler mais sobre detonação aqui: Detonação e batida

O que causa a detonação em Subarus?

Há uma longa lista de coisas que podem levar à detonação em um motor a gasolina com ignição por faísca, mas aqui estão algumas coisas que se destacam em Subarus.

Modificações não afinadas

Ataques, downpipes, coletores de escape e outras modificações comuns requerem ajustes na afinação de fábrica para funcionar corretamente. Subaru construído em lógica à ECU para fazer ajustes de altitude, combustíveis da bomba (i.e. 91 ACN vs. 93), clima, mas não é bem adequado para acomodar a maioria das modificações. As tomadas de força são uma modificação extremamente comum que requer ajustes específicos nas tabelas de calibração do MAF a fim de medir adequadamente o fluxo de ar de entrada. Isto porque as entradas de ar de reposição afetam o fluxo de ar através da caixa MAF.

Cada entrada terá sua própria calibração MAF. É por isso que a Cobb tem uma música para sua entrada SF e para a entrada AEM.

Improper Tunes

Pretty obvious that a “bad” tune is not ideal. É por isso que você deve pesquisar afinadores e certificar-se de que eles não só tenham experiência com a afinação de Subarus, mas que você também está fazendo a sua parte para dar-lhes feedback e dados precisos, implementando rapidamente novos mapas e correções, e seguindo de perto as suas diretivas. As pessoas podem ser rápidas em culpar incorretamente uma melodia por seus próprios erros.

Heat Soak

Um STI de estoque em um dia frio produzirá um aumento da temperatura do ar em torno de 230°F (110°C) a 14 PSI, mas em um dia quente esse número aumenta para 310°F (154°C) a 14 PSI. Para um STI em funcionamento aumentou este número pode subir até 360°F (182°C)!

Por causa das altas temperaturas, o intercooler ficará mais quente à medida que você acelera, o que reduz sua capacidade de resfriar o fluxo de ar; conhecido como “heat soak”. O resultado líquido é temperaturas de entrada mais altas nos cilindros, menor potência de uma redução na densidade do ar e maior chance de detonação.

Este é um problema ainda maior em veículos equipados com intercoolers OEM menores, encontrados nos carros não-STI. Eles têm consideravelmente menos massa e área de superfície, o que significa que eles irão aquecer mais rápido e verter esse calor muito mais lentamente.

Intake Air Temperature Sensor Location

Subaru localizado o sensor de temperatura do ar na caixa de ar juntamente com o sensor de fluxo de ar de massa (MAF). Esta é uma prática comum em motores equipados com MAF, mas é extremamente limitativa do ponto de vista de afinação, pois só permite correcções baseadas na temperatura do ar pré-turbo. A ECU é essencialmente cega para as temperaturas reais do ar.

Alta Temperatura do Ar de Entrada

No Sul, num dia quente de Verão, é comum que as temperaturas de entrada sejam a norte de 120°F (48°C), especialmente com designs de entrada de ar mais abertos como a entrada de SF da Cobb. Isto, por sua vez, aumenta muito a temperatura do ar e pode levar à detonação. Felizmente, este ar quente é medido e pode ser contabilizado na sintonia, mas como observado acima, isto só vai até agora.

Combustível de baixa octanagem

O único combustível que você deve colocar em um subaru turbo é o combustível de maior octanagem comumente disponível na sua área, período, fim de discussão. Para os EUA, Canadá e México este será a gasolina de 91 – 94 octanas (Método AKI), ou uma mistura gasolina:álcool (conhecida como “flex fuel”) como o E85. Qualquer combustível que contenha mais de 10% de etanol em volume (também conhecido como “E10”) precisará de uma melodia para funcionar adequadamente.

Utilizar gasolina de 95 – 100 octanas para a Europa, Japão e outros países que usam o método RON (Research Octane Number) para classificar o combustível.

Faça ajustes para “Combustível Premium” para a octanagem específica e mistura na sua área!

Vapor de óleo

Vapor de óleo na câmara de combustão torna mais provável a detonação e pré-ignição. As duas fontes mais comuns de vapor de óleo são o turboalimentador e o sistema de ventilação positiva do cárter (PCV). O sistema PCV permite que a pressão acumulada no cárter seja aspirada através da entrada. Os turboalimentadores são muito menos propensos a causar problemas de vapor de óleo, mas podem se as vedações do eixo vazarem devido à velhice ou desgaste.

Acionamento por meio de turbocompressores

Even o STI não está configurado para ser acionado com força por muito tempo. Isso significa que os outros turbo Subarus estão ainda menos preparados. É importante conhecer os limites do seu veículo em termos de carga térmica, e a maior parte disso vai ser baseada na forma como conduz o carro. Conduzi-lo como se estivesse nos últimos 5 minutos de Le Mans com um Evo no pára-choques é incrivelmente divertido, mas também incrivelmente convidativo para a detonação.

“Lugging” the Engine

Um exemplo claro de carregar um motor é conduzir na 5ª (5MT) ou 6ª (6MT) pela auto-estrada e pavimentá-lo com o motor a cerca de 2.000 a 3.000 RPM.

Isto constrói muita carga no motor e também utiliza partes dos mapas da ECU que podem ou não ser ajustados idealmente para ele. Tanto assim que o Subaru e outros OEMs até avisam contra isso no manual do proprietário. A pré-ignição e a detonação são mais prováveis de ocorrer em RPMs mais baixas devido à maior janela de tempo dada pelas velocidades mais lentas do pistão. Embora, geralmente, as temperaturas do ar sejam muito mais baixas nestas RPMs do motor, o que ajuda a reduzir a possibilidade de detonação.

Os motores FA20 e outros motores turbo de injecção directa (DIT) tiveram um historial de LSPI, pré-ignição a baixa velocidade. O pensamento predominante é que quando o combustível é injetado na câmara, ele afina qualquer óleo de motor que possa estar nas paredes do cilindro. Isto permite que a mistura de óleo/combustível se recolha na fenda entre a coroa do pistão e a parede do cilindro. Eventualmente, uma gota carregada de óleo vai parar à câmara onde se auto-inflamina e causa um evento de detonação hardcore muito cedo no processo de combustão. Isto é extremamente destrutivo e irá quebrar pistões, dobrar hastes e comer rolamentos.

Como Eu Preveno a Falha do Ringland?

Como observado acima, você precisa efetivamente evitar o máximo de detonação possível. Eu lhe dou os “Seis Mandamentos do Turbo Subarus”.”

Os Seis Mandamentos do Turbo Subarus

• Ou Sempre Corre um Cofre, Afinação Adequada
• Selvagem do Teu Calor
• O teu Shalt Covet High Octane Fuel
• Selvagem do Teu Feedback
• O teu Shalt Run a Catch Can ou AOS
• O teu Shalt Be Monitoring

Os itens que estou prestes a mencionar não são exaustivos, nem são absolutamente necessários para ter um motor fiável. Como eu já disse antes, esta é uma questão dinâmica que tudo provém da detonação. Assim, estas recomendações estão centradas em evitar a detonação, ou melhorar a durabilidade do motor.

Sê um condutor inteligente

Não vou dizer-lhe para não se divertir. Você comprou o carro por uma razão. Basta pensar no seu turbo Subaru como um cavalo. Tem de deixar o cavalo aquecer um pouco antes de o correr com força. Não vais querer correr muito tempo porque o cavalo vai ficar cansado. Se você empurrar o cavalo para além do seu limite, ele vai cair e morrer. Depois de correr o seu cavalo, deixe-o arrefecer e descanse antes de o correr com força novamente.

Os cavalos são caros … assim como um novo bloco curto.

Seja um Condutor Informado

Eu recomendo vivamente a compra de um Cobb AccessPort V3.

Even se você não pretende executar uma afinação ou modificar o motor. A capacidade de registar e visualizar parâmetros tais como batidas, ajustes de ignição, boost e temperaturas do ar de admissão é informação vital para o condutor. O modelo V3 é muito superior ao V2 quando se trata de ser capaz de ver dados em tempo real. Você não só pode ver mais parâmetros em tempo real, mas o registro também tem maior resolução.

Se você puder encontrar outra solução para menos, então vá em frente! Você precisa ser capaz de ver rapidamente os dados enquanto você está dirigindo ou programá-los para alertá-lo quando exceder um limite pré-estabelecido. Certifique-se de que a funcionalidade é parte da sua solução. Logging, re-call, peak/hold, etc. são todas boas funcionalidades também. De facto, contacte-me se tiver uma solução como esta e eu posso apresentá-la aqui.

Executar uma Afinação Sólida e Comprovada para o seu carro

A potência não equivale à fiabilidade. Não é uma validação de habilidade em nome do afinador. Na verdade, fazer potência é uma das tarefas mais fáceis para um afinador. Coisas como escalonamento MAF, resposta a batidas, ajustes individuais e mapeamento AVCS podem fazer diferenças significativas na confiabilidade. Um bom sintonizador sabe como cada componente e sinal pode ser utilizado para um resultado desejado.

Nos anos 90, as ECUs funcionavam com mapas de combustível e ignição muito simples, em comparação com os veículos modernos. A ECU da Subaru utiliza dados dos sensores para determinar quais os valores a extrair das numerosas tabelas (controlo de potência, tempo, abastecimento de combustível, etc.) para afectar as saídas finais de combustível e ignição. Esta complexidade requer familiaridade, experiência e uma sólida base teórica. Não é tão tolerante ou amigável para novatos, mas ao mesmo tempo, é muito útil para profissionais.

Conseguir uma música personalizada para o seu veículo específico, necessidades e de um afinador respeitável.

Upgrade Your Intercooler

Mãos para baixo um dos melhores mods que você pode fazer com qualquer veículo turboalimentado é atualizar o intercooler. Enquanto o STI cooler de stock é bastante eficiente, falta-lhe a massa térmica dos intercoolers aftermarket.

Para ajudar a visualizar este conceito, pense no turbo como uma torneira, o intercooler como um balde, e a água representa o calor. O intercooler de estoque é um balde de 1 galão e um intercooler aftermarket é um balde de 1,5 galões. Agora corte um buraco no fundo dos baldes para representar a capacidade do intercooler para resfriar o fluxo de ar. O intercooler ligeiramente mais eficiente STI tem um furo de 1″ no fundo enquanto o intercooler aftermarket tem um furo de 0.97″ no fundo. O pequeno ganho no pico de eficiência (3%) é anão pelo ganho de 50% na capacidade.

No visual acima, o intercooler STI de estoque é embebido em calor e sua capacidade de resfriar o ar que entra é muito diminuída. O intercooler aftermarket ainda é capaz de resfriar o fluxo de ar devido ao seu aumento de massa térmica (capacidade).

Executar um Turbo Maior

Believe-lo ou não, mas um turboalimentador maior é uma grande atualização para a durabilidade do motor. Para Subarus rodando 18+ PSI, a roda e a carcaça do compressor maior produzirá a mesma pressão de alimentação a uma temperatura mais baixa. A turbina e a carcaça da turbina maiores também melhoram a capacidade do motor de expelir os gases de escape. Em geral, é uma grande atualização para qualquer Subaru rodando mais do que a pressão de alimentação em estoque.

Isso não significa que é seguro rodar 30 PSI com um turbo grande. Sua merda vai explodir.

Para reiterar, é melhor rodar um turboalimentador maior e mais eficiente na mesma pressão de alimentação elevada, do ponto de vista da durabilidade do motor.

Executar combustível de alta octanagem

Esta é uma coisa sem cérebro, mas uma das melhores coisas que você pode fazer é rodar o combustível de maior octanagem na sua área. Vá com uma gasolina de qualidade superior na faixa de 91 – 94 AKI octanas (95 – 100 RON) de uma fonte respeitável como Shell, Chevron, etc.

Certifique-se de que está a utilizar o combustível de octanas adequado para a sua música também. Se você estiver viajando e encontrar uma bomba de 91 octanas e estiver sintonizado para 93 octanas, então você deve trocar os mapas ou considerar a aplicação de retardo de ignição global.

Executar combustíveis à base de álcool (Etanol / Flex Fuel)

Etanol e metanol são combustíveis muito superiores para motores altamente potentes. Eles têm um efeito profundo no arrefecimento do fluxo de ar de entrada, devido às suas propriedades térmicas. Isto, combinado com uma baixa sensibilidade, torna-os altamente resistentes à detonação. Isto, por sua vez, permite um avanço consideravelmente maior do tempo de ignição, resultando num aumento considerável do binário e da potência à mesma pressão de impulso.

Há algumas desvantagens para o E85 e outros combustíveis à base de álcool, especialmente o metanol. Certifique-se de ler as diferenças.

Executar menos pressão de impulso

Esta não é uma recomendação muito divertida, mas não é muito divertida, mas se correr menos impulso, verá menos hipóteses de detonação devido a IATs e carga térmica mais baixos.

Reduzir as Temperaturas do Ar de Admissão

A forma mais fácil de o fazer é simplesmente executar a caixa de ar de reserva. A caixa de ar é selada, construída em material isolante (plástico), funciona perfeitamente com o MAF, e foi concebida para puxar o fluxo de ar da conduta da grelha.

As entradas de ar do mercado de reposição como a Cobb SF irão aumentar as temperaturas de admissão de ar, mesmo com a caixa de ar opcional e uma cuidadosa atenção à sua selagem. Algumas entradas do mercado de reposição, como a Grimmspeed, retiram ar do exterior do compartimento do motor, o que ajuda muito a baixar as temperaturas de admissão de ar.

Pode reduzir ainda mais as temperaturas de admissão com exaustores devidamente ventilados, revestimentos térmicos nos componentes de escape, uma manta turbo e fita térmica.

Improve o fluxo de exaustão

Pressão de retorno e velocidade reduzida do fluxo de entrada fará com que os cilindros fiquem mais quentes. A melhoria do fluxo de escape através da redução da contrapressão ajudará o motor a expelir eficazmente os gases quentes. Isto é comumente feito com um tubo de escape de 3″ para o mercado de reposição e escape de retorno do gato.

É também importante eliminar a contrapressão momentânea criada por um colector de escape de comprimento desigual. Um colector de igual comprimento garante que há uma oportunidade igual para cada cilindro de soprar os gases de escape independentemente da RPM. Um colector de escape de comprimento desigual encontrará conflitos em toda a gama de RPM onde dois impulsos de escape estão a colidir ou a interagir negativamente. Um colector de igual comprimento evita que um par de cilindros funcione mais quente que os outros.

Leia mais sobre o desenho do colector de escape aqui: Comprimento Igual vs. Comprimento Desigual (EL / UEL) Colectores Subaru Explicado

Reduzir Entrada de Vapor de Óleo

Pode manter todo o tubo de admissão mais limpo e eliminar a ingestão de vapor de óleo, operando uma boa lata de recolha ou um separador ar-óleo (AOS). Esta é uma boa prática para qualquer motor, mas os motores horizontais, em particular, são notórios por terem uma grande quantidade de blow-by oleoso e fluxo de respiração. A indução forçada também aumenta a necessidade destes sistemas.

Se me for dada uma escolha, prefiro uma lata de colector configurada a um AOS. O principal benefício de uma lata de colector é poder medir a quantidade de óleo que está a passar. Aumentos inesperados repentinos no volume de óleo podem sinalizar problemas com o anel de vedação. Um benefício secundário agradável é não ter a complexidade e o peso adicional de uma configuração de AOS que utiliza um loop de aquecimento para evitar a contaminação da água do óleo.

Downshift para Evitar a Rebentação

Downshift em vez de construir um monte de impulso em uma engrenagem alta. É divertido e deixará o motor funcionar a uma RPM mais optimizada. Isto é particularmente importante para a multidão FA20.

Is This Just a Subaru Problem?

Absolutamente não. Os motores turbo de todos os fabricantes têm sofrido falhas semelhantes. No entanto, 2.5L Turbo (EJ25x) Subarus são particularmente aceitáveis a falhas devido ao seu design e material do pistão, às escolhas do proprietário / condutor, e à própria plataforma de alta potência.

Ponham Obrigado

Ponham Obrigado pela ajuda e contribuições que todos vocês fizeram para este artigo!

• Jeff Sponaugle
• Clark Turner
• Darik Stevens
• Luke Williamson
• Mike Naydeck
• Local Subaru Comunidade
• Killer B Motorsports

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