Subaru WRX / STI Ringland Failure

Există un număr semnificativ de mare de defecțiuni ale ringlandului pistonului la modelele ulterioare Subaru WRX și WRX STI. Scopul acestui articol este de a vă ajuta să evitați să deveniți unul dintre ei. Unele dintre acestea pot părea de bun simț pentru cei mai mulți, dar pentru mulți proprietari de mașini turbo mai tineri sau aflați pentru prima dată în viață ar putea fi ceva nou.

Ce este un ringland de piston?

Ringland-urile sunt zonele pistonului adiacente inelelor și canelurilor inelare. Toate pistoanele turbo 2.5L (EJ25) și 2.0L (EJ20 / FA20) au trei ringlands care găzduiesc cele două inele de compresie și un inel de control al uleiului.

Primul ringland (cunoscut și ca top land) este situat între partea superioară a pistonului (cunoscută sub numele de coroană sau punte) și inelul de compresie primar. Acest inel etanșează cea mai mare parte a căldurii și a gazelor de combustie din carterul motorului.

Cel de-al doilea inel face legătura între inelul de compresie primar și cel secundar. Inelul secundar etanșează toate gazele care trec de inelul primar. De asemenea, forma sa unică răzuiește de pe pereții cilindrilor orice ulei care a trecut de cel de-al treilea inel (cunoscut și ca inelul de control al uleiului).

Cel de-al treilea ringland face legătura între inelul secundar și cel de-al treilea inel, inelul de control al uleiului. Inelul de control al uleiului are o formă complet diferită față de cele două inele de compresie. Designul inelului răzuiește uleiul de pe pereții cilindrului și îl forțează să intre în orificiile de ungere și mai departe spre știfturile de încheietura mâinii.

Ce este defectarea ringlandului?

Funcționarea ringlandului este atunci când căldura și presiunea excesivă cauzează fracturarea ringlandului. Ringlandul fracturat nu mai susține inelul în mod corespunzător, ceea ce permite gazelor de combustie să sufle în jos în carter, presurizându-l adesea. Acest lucru, la rândul său, cauzează arderea excesivă a uleiului printr-o combinație de suflare prin sistemul PCV, arderea acestuia de pe peretele (pereții) cilindrului (cilindrilor) și arderea intermitentă a uleiului în carterul motor / carter.

De ce se defectează inelele Subaru?

Detonarea este mecanismul care deteriorează fizic pistoanele. Orice lucru care favorizează detonarea, cum ar fi combustibilul cu cifră octanică scăzută, lipsa unui reglaj adecvat și condusul dur prelungit pot provoca potențial defectarea ringlandului pistonului.

Detonarea este atunci când amestecul se autoaprinde și formează un front de flacără suplimentar în camera de ardere. Această aprindere spontană face ca fronturile de flacără să se izbească unul de altul și să producă un vârf de presiune mult peste cel al unei combustii tipice. Această undă de presiune va continua să ricoșeze în pereții cilindrilor, producând o sarcină ciclică puternică.

Acest efect de „ciocănire” fie spulberă imediat inelul, fie contribuie la o defecțiune viitoare din cauza oboselii și/sau a suprasolicitării. Acest lucru se datorează incapacității materialului de a absorbi energia prin deformare sau flexiune (comportamente ductile), în conjuncție cu apariția rapidă a stresului datorat detonării.

Decalajul inelului de piston este, de asemenea, o preocupare din ce în ce mai mare în cazul motoarelor mai recente. Decalajul este strâns din fabrică, ceea ce face ca inelul de compresie primară să fie predispus la lipire. Lipirea apare atunci când inelul se încălzește și rămâne fără spațiu de expansiune. Inelul se îndoaie apoi și pune o sarcină punctuală pe inelele pistonului. Având în vedere un stres suficient, acest lucru poate fisura pur și simplu ringlandul sau poate contribui la defectarea acestuia.

Sunt pistoanele doar slabe?

Sunt slabe? … Nu

Nu

Mici? … Absolut

În timp ce detonarea este cea care deteriorează pistoanele, este important de știut că EJ20 (EJ207 / EJ205), EJ25 (EJ255 / EJ257) și FA20 au toate pistoane fragile din cauza alegerilor Subaru în materie de materiale și design. Pistoanele sunt turnate din aliaj hipereutectic aluminiu-siliciu (Al-Si); o alegere de material foarte comună pentru motoarele moderne. Motoarele bine dovedite, cum ar fi 2JZGTE, 4G63, SR20DET, RB26DETT, LSX, K-Series și altele, toate folosesc aliaje Al-Si.

Totuși, aliajele Al-Si pot varia în funcție de procentul de siliciu din material. Subaru a optat pentru un aliaj „hipereutectic”, care este un amestec cu conținut ridicat de siliciu (12+%). Acest lucru face ca pistonul să aibă o expansiune termică extrem de redusă și permite Subaru să ruleze un joc extrem de strâns între piston și alezaj. Conținutul ridicat de siliciu face, de asemenea, ca pistonul să fie considerabil mai rezistent decât aluminiul în sine. De exemplu, un aliaj cu 9% siliciu (în greutate) are o limită de elasticitate cu 14% mai mare decât un aliaj cu 7% siliciu. Această rezistență are un cost: fracturarea.

Când luați un baros și loviți o capotă de oțel, oțelul pur și simplu se deformează sub presiunea loviturii de ciocan, lăsând o adâncitură. Când iei același baros și lovești un geam, blocajul sparge geamul. Acest lucru se datorează faptului că materialul ferestrei reacționează la lovitură prin fracturare, mai degrabă decât prin deformare. Când adăugați siliciu la aluminiu, acesta se comportă din ce în ce mai mult ca geamul ferestrei.

Energia de detonare, în mod ironic, acționează ca și ciocanul.

Puteți citi mai multe despre detonare aici: Detonație și pocnitură

Ce cauzează detonarea la Subarus?

Există o listă lungă de lucruri care pot duce la detonare într-un motor pe benzină cu aprindere prin scânteie, dar iată câteva lucruri care ies în evidență la Subarus.

Modificări neacordate

Inspirările, țevile de coborâre, colectoarele de evacuare și alte modificări obișnuite necesită ajustări ale reglajului din fabrică pentru a funcționa corect. Subaru a încorporat o logică în ECU pentru a face ajustări în funcție de altitudine, carburanți de pompă (de exemplu, 91 ACN vs. 93), climă, dar nu este bine adaptată pentru a se acomoda la majoritatea modificărilor. Prizele de aer sunt o modificare extrem de comună care necesită ajustări specifice ale tabelelor de calibrare MAF pentru a măsura corect fluxul de aer care intră. Acest lucru se datorează faptului că prizele de aer aftermarket afectează fluxul de aer prin carcasa MAF.

Care priză de aer va avea propria calibrare MAF. Acesta este motivul pentru care Cobb are un reglaj pentru admisia lor SF și pentru admisia AEM.

Tuninguri nepotrivite

Este destul de evident că un reglaj „prost” nu este ideal. Acesta este motivul pentru care ar trebui să cercetați tunerii și să vă asigurați că aceștia nu numai că au experiență în tuningul Subaru, dar și că faceți partea voastră pentru a le oferi feedback și date exacte, implementând rapid noile hărți și remedieri și urmând îndeaproape directivele lor. Oamenii se pot grăbi să dea vina în mod incorect pe un tuning pentru propriile greșeli.

Heat Soak

Un STI de serie într-o zi răcoroasă va produce temperaturi ale aerului supraalimentat în jur de 230°F (110°C) la 14 PSI, dar într-o zi călduroasă acest număr crește la 310°F (154°C) la 14 PSI. Pentru un STI care funcționează cu supraalimentare crescută, această cifră poate urca până la 360°F (182°C)!

Din cauza temperaturilor ridicate, intercoolerul se va încălzi în mod constant pe măsură ce accelerați, ceea ce reduce capacitatea sa de a răci fluxul de aer; cunoscut sub numele de „heat soak”. Rezultatul net este o temperatură de admisie mai mare în cilindri, mai puțină putere din cauza reducerii densității aerului și o șansă mai mare de detonare.

Aceasta este o problemă și mai mare la vehiculele echipate cu intercoolere OEM mai mici care se găsesc pe mașinile non-STI. Acestea au o masă și o suprafață considerabil mai mică, ceea ce înseamnă că se vor încălzi mai repede și vor evacua această căldură mult mai lent.

Localizarea senzorului de temperatură a aerului de admisie

Subaru a amplasat senzorul de temperatură a aerului în cutia de aer, împreună cu senzorul de debit masic de aer (MAF). Aceasta este o practică obișnuită la motoarele echipate cu MAF, dar este extrem de limitativă din punct de vedere al reglajului, deoarece permite doar corecții bazate pe temperatura aerului înainte de turbocompresor. ECU este, în esență, orb la temperaturile reale ale aerului.

Temperaturi ridicate ale aerului de admisie

În sud, într-o zi caldă de vară, este obișnuit ca temperaturile de admisie să fie la nord de 48°C (120°F), în special în cazul modelelor de admisie mai deschise, cum ar fi admisia SF de la Cobb. Acest lucru, la rândul său, crește foarte mult temperaturile aerului supraalimentat și poate duce la detonare. Din fericire, acest aer cald este măsurat și poate fi luat în considerare în reglaj, dar, după cum s-a menționat mai sus, acest lucru nu merge decât până la un anumit punct.

Combustibil cu cifră octanică scăzută

Singurul combustibil pe care ar trebui să-l puneți vreodată într-un Subaru turbo este cel cu cea mai mare cifră octanică disponibilă în mod obișnuit în zona dumneavoastră, punct, sfârșit de discuție. Pentru SUA, Canada și Mexic, aceasta va fi benzină cu cifra octanică 91 – 94 (metoda AKI) sau un amestec de benzină:alcool (cunoscut sub numele de „combustibil flexibil”), cum ar fi E85. Orice combustibil care conține mai mult de 10% etanol în volum (cunoscut sub numele de „E10”) va avea nevoie de o reglare pentru a funcționa corect.

Utilizați benzină cu cifra octanică 95 – 100 pentru Europa, Japonia și alte țări care folosesc metoda RON (Research Octane Number) pentru clasificarea combustibilului.

Asigură-te că reglajele pentru „combustibil Premium” sunt pentru cifra octanică și amestecul specific din zona ta!

Vapoare de ulei

Vapoarele de ulei din camera de combustie fac ca detonarea și preaprinderea să fie mai probabile. Cele mai frecvente două surse de vapori de ulei sunt turbocompresorul și sistemul de ventilație pozitivă a carterului (PCV). Sistemul PCV permite ca presiunea acumulată în carterul motor să fie aspirată prin admisie. Este mult mai puțin probabil ca turbocompresoarele să cauzeze probleme legate de vaporii de ulei, dar pot dacă garniturile de etanșare a arborelui prezintă scurgeri din cauza vechimii sau a uzurii.

Conducere agresivă

Chiar și STI nu este configurat pentru a fi condus din greu pentru o perioadă foarte lungă de timp. Asta înseamnă că celelalte Subaru turbo sunt și mai puțin pregătite. Este important să cunoști limitele vehiculului tău în ceea ce privește sarcina termică, iar cea mai mare parte se va baza pe modul în care conduci mașina. Să o conduci ca și cum ai fi în ultimele 5 minute din Le Mans cu un Evo pe bara de protecție este incredibil de distractiv, dar și incredibil de primitor pentru detonare.

„Tăvălirea” motorului

Un exemplu clar de tăvălire a motorului este condusul pe autostradă în viteza a 5-a (5MT) sau a 6-a (6MT) și rularea la podea cu motorul în jurul a 2.000-3.000 RPM.

Acest lucru creează o sarcină mare asupra motorului și, de asemenea, utilizează porțiuni din hărțile ECU care pot sau nu pot fi reglate ideal pentru acesta. Atât de mult încât Subaru și alți producători de echipamente originale chiar avertizează împotriva acestui lucru în manualul de utilizare. Preaprinderea și detonarea au o probabilitate mai mare de a se produce la turații mai mici din cauza intervalului de timp mai mare oferit de vitezele mai mici ale pistonului. Deși, în general, temperaturile aerului sunt mult mai scăzute la aceste turații ale motorului, ceea ce ajută la reducerea șanselor de detonare.

Motorul FA20 și alte motoare turbo cu injecție directă (DIT) au avut un istoric de LSPI, preaprindere la turații mici. Părerea predominantă este că, atunci când combustibilul este injectat în cameră, acesta subțiază orice ulei de motor care ar putea fi pe pereții cilindrilor. Acest lucru permite ca amestecul de ulei/combustibil să se adune în crăpătura dintre coroana pistonului și peretele cilindrului. În cele din urmă, o picătură încărcată cu ulei ajunge în cameră, unde se autoaprinde și provoacă o detonare puternică foarte devreme în procesul de ardere. Acest lucru este extrem de distructiv și va spulbera pistoanele, va îndoi tijele și va mânca lagărele.

Cum pot preveni defectarea ringlandului?

După cum am menționat mai sus, trebuie să preveniți în mod eficient cât mai multă detonare posibil. Vă prezint „Cele șase porunci ale Turbo Subaru”.”

Cele șase porunci ale Turbo Subaru

• Tou Shalt Always Run a Safe, Proper Tune
• Honor Thy Heat Soak
• Tou Short Thour Cove Thour High Octane Fuel
• Honor Thy Feedback Knock
• Tou Short Thour Run a Catch Can or AOS
• Tou Short Thour Be Monitoring

Elementele pe care sunt pe cale să le menționez nu sunt exhaustive și nici nu sunt absolut necesare pentru a avea un motor fiabil. Așa cum am mai spus, aceasta este o problemă dinamică care pornește toată de la detonare. Astfel, aceste recomandări sunt centrate pe prevenirea detonării sau pe îmbunătățirea în alt mod a durabilității motorului.

Să fii un șofer inteligent

Nu am de gând să vă spun să nu vă distrați. Ați cumpărat mașina cu un motiv. Doar gândește-te la Subaru-ul tău turbo ca la un cal. Trebuie să lași calul să se încălzească puțin înainte de a-l rula din greu. Nu vrei să alergi calul prea mult timp pentru că va obosi. Dacă împingeți calul dincolo de limitele sale, acesta se va prăbuși și va muri. După ce ați rulat calul, lăsați-l să se răcească și să se odihnească înainte de a-l rula din nou din greu.

Caii sunt scumpi … și la fel este și un shortblock nou.

Să fii un șofer informat

Recomandă cu tărie cumpărarea unui Cobb AccessPort V3.

Inclusiv dacă nu intenționați să rulați un tuning sau să modificați motorul. Posibilitatea de a înregistra și de a vizualiza parametrii, cum ar fi knock, reglajele de aprindere, supraalimentarea și temperaturile aerului de admisie este o informație vitală pentru șofer. Modelul V3 este mult superior modelului V2 în ceea ce privește posibilitatea de a vizualiza datele în timp real. Nu numai că puteți vedea mai mulți parametri în timp real, dar înregistrarea are și o rezoluție mai mare.

Dacă puteți găsi o altă soluție la un preț mai mic, atunci alegeți-o! Trebuie să puteți vedea rapid datele în timp ce conduceți sau să le programați pentru a vă alerta atunci când acestea depășesc o limită prestabilită. Asigurați-vă că această funcționalitate face parte din soluția dumneavoastră. De asemenea, înregistrarea, rechemarea, peak/hold, etc. sunt toate caracteristici bune. De fapt, contactați-mă dacă aveți o astfel de soluție și pot să o prezint aici.

Executați un reglaj solid și dovedit pentru mașina dumneavoastră

Puterea nu echivalează cu fiabilitatea. Nu este o validare a competenței din partea tunerului. De fapt, obținerea de putere este una dintre cele mai ușoare sarcini pentru un tuner. Lucruri precum scalarea MAF, răspunsul la ciocnire, reglajele individuale și cartografierea AVCS pot face diferențe semnificative în ceea ce privește fiabilitatea. Un bun tuner știe cum poate fi utilizată fiecare componentă și semnal pentru un rezultat dorit.

În anii ’90, ECU-urile rulau hărți de combustibil și de aprindere foarte simple în comparație cu vehiculele moderne. ECU de la Subaru folosește datele senzorilor pentru a determina ce valori să extragă din numeroasele tabele (control al supraalimentării, sincronizare, alimentare, etc.) pentru a afecta ieșirile finale de combustibil și aprindere. Această complexitate necesită familiaritate, experiență și un bagaj teoretic solid. Nu este la fel de iertătoare sau prietenoasă pentru începători, dar, în același timp, este foarte utilă pentru profesioniști.

Obțineți o reglare personalizată pentru vehiculul dvs. specific, pentru nevoile dvs. și de la un tuner de renume.

Actualizați-vă intercoolerul

Mâinile în jos, una dintre cele mai bune modificări pe care le puteți face la orice vehicul cu turbocompresor este să actualizați intercoolerul. În timp ce răcitorul STI de serie este destul de eficient, îi lipsește masa termică a intercoolerului de pe piața secundară.

Pentru a vă ajuta să vizualizați acest concept, gândiți-vă la turbo ca la un robinet, la intercooler ca la o găleată, iar apa reprezintă căldura. Intercoolerul de serie este o găleată de 1 galon, iar un intercooler aftermarket este o găleată de 1,5 galoane. Acum tăiați o gaură în partea de jos a găleților pentru a reprezenta capacitatea intercoolerului de a răci fluxul de aer. Intercoolerul STI ușor mai eficient are o gaură de 1″ în partea de jos, în timp ce intercoolerul aftermarket are o gaură de 0,97″ în partea de jos. Micul câștig de eficiență maximă (3%) este eclipsat de câștigul de 50% în ceea ce privește capacitatea.

În imaginea de mai sus, intercoolerul STI de serie este îmbibat de căldură și capacitatea sa de a răci aerul care intră este mult diminuată. Intercooler-ul aftermarket este în continuare capabil să răcească fluxul de aer datorită masei (capacității) termice crescute.

Executați un turbocompresor mai mare

Credeți sau nu, dar un turbocompresor mai mare este un upgrade excelent pentru durabilitatea motorului. Pentru Subaru care rulează la 18+ PSI, roata și carcasa compresorului mai mare vor produce aceeași presiune de supraalimentare la o temperatură mai scăzută. Turbina și carcasa turbinei mai mari îmbunătățesc, de asemenea, capacitatea motorului de a expulza gazele de eșapament. În general, este un upgrade excelent pentru orice Subaru care rulează cu o presiune de supraalimentare mai mare decât cea din dotare.

Acest lucru nu înseamnă că este sigur să rulezi 30 PSI cu un turbo mare. Rahatul tău va exploda.

Pentru a reitera, este mai bine să rulați un turbocompresor mai mare și mai eficient la aceeași presiune de supraalimentare ridicată din perspectiva durabilității motorului.

Rulați combustibil cu cifră octanică ridicată

Acest lucru este de la sine înțeles, dar unul dintre cele mai bune lucruri pe care le puteți face este să folosiți cel mai mare combustibil cu cifră octanică din zona dvs. Folosiți o benzină de calitate superioară cu cifra octanică 91 – 94 AKI (95 – 100 RON) de la o sursă de renume, cum ar fi Shell, Chevron etc.

Asigură-te că folosești și combustibilul cu cifra octanică adecvată pentru reglajul tău. Dacă călătoriți și dați peste o pompă cu cifră octanică 91 și sunteți reglat pentru 93 de cifră octanică, atunci ar trebui fie să schimbați hărțile, fie să luați în considerare aplicarea unui retard de aprindere global.

Funcționați cu carburanți pe bază de alcool (Etanol / Flex Fuel)

Ethanolul și metanolul sunt carburanți de departe superiori pentru motoarele puternic supraalimentate. Aceștia au un efect profund asupra răcirii fluxului de aer de intrare datorită proprietăților lor termice. Acest lucru, combinat cu o sensibilitate scăzută, îi face foarte rezistenți la detonare. Acest lucru, la rândul său, permite o avansare considerabil mai mare a momentului de aprindere, rezultând un cuplu și o putere de ieșire mult mai mari la aceeași presiune de supraalimentare.

Există unele dezavantaje ale E85 și ale altor carburanți pe bază de alcool, în special ale metanolului. Asigurați-vă că citiți despre diferențele dintre ele.

Funcționați cu mai puțină presiune de supraalimentare

Aceasta nu este o recomandare foarte amuzantă, dar, cu toate acestea, dacă funcționați cu mai puțină presiune de supraalimentare, veți vedea mai puține șanse de detonare din cauza scăderii IAT-urilor și a sarcinii termice.

Reduceți temperaturile aerului de admisie

Cel mai simplu mod de a face acest lucru este pur și simplu să folosiți cutia de aer de serie. Cutia de aer este sigilată, construită dintr-un material izolator (plastic), funcționează perfect cu MAF-ul și este proiectată să tragă fluxul de aer din conducta grilajului.

Cele de admisie de pe piață, cum ar fi Cobb SF, vor crește temperaturile aerului de admisie, chiar și cu cutia de aer opțională și o atenție deosebită la sigilarea acesteia. Unele prize de aer aftermarket, cum ar fi Grimmspeed, extrag aerul din exteriorul compartimentului motor, ceea ce ajută foarte mult la scăderea temperaturilor aerului de admisie.

Puteți reduce și mai mult temperaturile de sub capotă cu ajutorul unor capote ventilate corespunzător, a unor acoperiri termice pe componentele de evacuare, a unei pături pentru turbo și a unei benzi termice.

Îmbunătățiți fluxul de evacuare

Răspunsul la contrapresiune și viteza redusă a fluxului de admisie vor face ca cilindrii să funcționeze mai cald. Îmbunătățirea debitului de evacuare prin reducerea contrapresiunii va ajuta motorul să expulzeze eficient gazele fierbinți. Acest lucru se face în mod obișnuit cu un downpipe aftermarket de 3″ și o evacuare cat-back.

Este, de asemenea, important să se elimine contrapresiunea momentană creată de un colector de evacuare de lungime inegală. Un colector de lungime egală asigură că există o oportunitate egală pentru fiecare cilindru de a sufla gazele de evacuare, indiferent de turație. Un colector de evacuare de lungime inegală va întâmpina conflicte în toată gama de turații în care două impulsuri de evacuare se ciocnesc sau interacționează în mod negativ. Un colector de lungime egală previne ca o pereche de cilindri să funcționeze mai fierbinte decât ceilalți.

Citește mai multe despre proiectarea colectorului de evacuare aici: Equal Length vs. Unequal Length (EL / UEL) Subaru Manifolds Explained

Reduceți admisia de vapori de ulei

Puteți păstra întregul tract de admisie mai curat și elimina ingestia de vapori de ulei prin utilizarea unui recipient de colectare bun sau a unui separator aer-ulei (AOS). Aceasta este o practică bună pentru orice motor, dar motoarele orizontale, în special, sunt cunoscute pentru faptul că au o mulțime de blow-by uleios și flux de aerisire. Inducția forțată sporește, de asemenea, necesitatea acestor sisteme.

Dacă am de ales, prefer o configurație de tip „catch can” în locul unui AOS. Principalul beneficiu al unui bidon de captare este acela de a putea măsura cantitatea de ulei care trece prin el. Creșterile bruște și neașteptate ale volumului de ulei pot semnala probleme cu garnitura inelară. Un beneficiu secundar plăcut este acela de a nu avea complexitatea și greutatea suplimentară a unei configurații AOS care utilizează o buclă de încălzire pentru a evita contaminarea cu apă a uleiului.

Downshift to Avoid Lugging

Downshift mai degrabă decât să genereze o grămadă de impulsuri într-o treaptă de viteză înaltă. Este distractiv și va permite motorului să funcționeze la un regim de rotație mai optim. Acest lucru este deosebit de important pentru mulțimea FA20.

Este aceasta doar o problemă Subaru?

Absolut nu. Motoarele turbo de la toți producătorii au suferit defecțiuni similare. Cu toate acestea, 2.5L Turbo (EJ25x) Subarus sunt deosebit de susceptibile la defecțiuni din cauza designului și materialului pistonului, a alegerilor proprietarului / șoferului și a platformei high-boost în sine.

Mulțumesc

Mulțumesc pentru ajutorul și contribuțiile pe care le-ați adus cu toții la acest articol!

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

Articole recomandate

Detonarea și ciocănitul explicate

Subaru Equal vs. Subaru Equal. Colectoare de eșapament de lungime inegală

Subaru AVCS Explained

Aveți o idee sau o întrebare?

Suntem în mod constant în căutare de noi idei de conținut și de feedback din partea comunității. Îndreptați-vă spre pagina noastră de contact și trimiteți-ne un e-mail cu ideile, comentariile sau întrebările dumneavoastră.

.