Subaru WRX / STI Selhání kroužků

U novějších modelů Subaru WRX a WRX STI dochází ke značně vysokému počtu selhání kroužků pístů. Cílem tohoto článku je pomoci vám, abyste se nestali jedním z nich. Některé z nich mohou většině připadat jako zdravý rozum, ale pro mnoho mladších majitelů nebo majitelů vozů s turbodmychadlem poprvé mohou být nové.

Co je to kroužek pístu?

Kroužky pístu jsou oblasti pístu přiléhající ke kroužkům a drážkám kroužků. Všechny písty 2,5L (EJ25) a 2,0L (EJ20 / FA20) s turbodmychadlem mají tři kroužky, které jsou určeny pro dva kompresní kroužky a jeden kontrolní olejový kroužek.

První kroužek (tzv. top land) se nachází mezi horní částí pístu (tzv. korunkou nebo patrem) a primárním kompresním kroužkem. Tento kroužek uzavírá většinu tepla a spalin z klikové skříně.

Druhý kroužek přemosťuje primární a sekundární kompresní kroužek. Sekundární kroužek utěsňuje všechny plyny, které se dostanou za primární kroužek. Jeho jedinečný tvar také seškrabuje ze stěn válce veškerý olej, který se dostal za třetí kroužek (tzv. kontrolní kroužek oleje).

Třetí kroužek přemosťuje sekundární a třetí kroužek, kontrolní kroužek oleje. Kontrolní kroužek oleje má zcela jiný tvar než oba kompresní kroužky. Konstrukce kroužku seškrabuje olej ze stěn válce a vytlačuje jej do olejových otvorů a dále k zápěstním čepům.

Co je to porucha kroužku?

Porucha kroužku nastane, když nadměrné teplo a tlak způsobí prasknutí kroužku. Prasklé kroužkové věnce již správně nepodporují kroužek, což umožňuje proudění spalin do jímky, kde často dochází k jejímu natlakování. To následně způsobuje nadměrné vypalování oleje v důsledku kombinace jeho vyfukování systémem PCV, vypalování ze stěn válců a vzplanutí oleje v klikové skříni / vaně.

Proč dochází k poruchám kroužků Subaru?

Detonace je mechanismus, který fyzicky poškozuje písty. Cokoli, co podporuje detonaci, například nízkooktanové palivo, nedostatečné seřízení a dlouhodobá ostrá jízda, může potenciálně způsobit selhání pístních kroužků.

Detonace nastává, když se směs automaticky vznítí a vytvoří ve spalovací komoře další čelo plamene. Toto samovznícení způsobí, že fronty plamene do sebe narazí a vytvoří tlakový skok, který značně převyšuje typické spalování. Tato tlaková vlna se dále odráží od stěn válce a vytváří silné cyklické zatížení.

Tento „sbíjecí“ efekt buď okamžitě roztříští kroužek, nebo přispěje k budoucí poruše z únavy a/nebo přetížení. To je způsobeno neschopností materiálu absorbovat energii deformací nebo ohybem (tvárné chování) ve spojení s rychlým nástupem napětí v důsledku detonace.

Růstajícím problémem u novějších motorů je také mezera v pístním kroužku. Mezera je z výroby těsná, což způsobuje náchylnost primárního přítlačného kroužku k vázání. K vázání dochází, když se kroužek zahřeje a dojde mu dilatační prostor. Kroužek se pak ohýbá a bodově zatěžuje pístní kroužky. Při dostatečném namáhání může kroužek přímo prasknout nebo přispět k jeho selhání.

Jsou písty jen slabé?

Slabé? … Ne

Křehké? … Rozhodně

Pestože písty poškozuje detonace, je důležité vědět, že písty modelů EJ20 (EJ207 / EJ205), EJ25 (EJ255 / EJ257) a FA20 jsou křehké v důsledku volby materiálu a konstrukce Subaru. Písty jsou odlévány z hypereutektické slitiny hliníku a křemíku (Al-Si); velmi častá volba materiálu pro moderní motory. Osvědčené motory jako 2JZGTE, 4G63, SR20DET, RB26DETT, LSX, řada K a další používají slitiny Al-Si.

Slitiny Al-Si se však mohou lišit v závislosti na procentuálním obsahu křemíku v materiálu. Subaru se rozhodlo pro „hypereutektickou“ slitinu, což je směs s vysokým obsahem křemíku (12+ %). Díky tomu má píst extrémně nízkou tepelnou roztažnost a umožňuje Subaru používat extrémně malou vůli mezi pístem a otvorem. Díky vysokému obsahu křemíku je píst také výrazně pevnější než samotný hliník. Například 9% křemíková (hmotnostní) slitina má o 14 % vyšší mez kluzu než 7% křemíková slitina. Tato pevnost má svou cenu: lámavost.

Když vezmete kladivo a udeříte do ocelové kapoty, ocel se pod tlakem úderu kladiva jednoduše zdeformuje a zanechá důlek. Když vezmete stejné kladivo a udeříte do okna, blok okno rozbije. Je to proto, že materiál okna reaguje na úder spíše prasknutím než deformací. Když do hliníku přidáte křemík, chová se stále více jako okenní sklo.

Detonační energie se paradoxně chová jako kladivo.

Více o detonaci si můžete přečíst zde:

Co způsobuje detonaci u vozů Subarus?

Existuje dlouhý seznam věcí, které mohou vést k detonaci u zážehových motorů, ale zde je několik věcí, které u vozů Subarus vynikají.

Nevyladěné úpravy

Sání, výfukové potrubí a další běžné úpravy vyžadují úpravy továrního nastavení, aby motor fungoval správně. Subaru zabudovalo do řídicí jednotky logiku, která provádí úpravy pro nadmořskou výšku, pumpovací paliva (tj. 91 ACN vs. 93), klima, ale není dobře uzpůsobena k tomu, aby se přizpůsobila většině úprav. Velmi častou úpravou, která vyžaduje specifické úpravy kalibračních tabulek MAF, aby bylo možné správně měřit průtok přiváděného vzduchu, jsou sání. Je to proto, že dodatečně dodávané sání ovlivňuje průtok vzduchu krytem MAF.

Každé sání bude mít vlastní kalibraci MAF. Proto má Cobb ladění pro své sání SF a sání AEM.

Nesprávné ladění

Je zcela zřejmé, že „špatné“ ladění není ideální. Proto byste měli tunery prozkoumat a ujistit se, že mají nejen zkušenosti s laděním vozů Subarus, ale že se také snažíte poskytovat jim přesnou zpětnou vazbu a data, rychle implementovat nové mapy a opravy a důsledně dodržovat jejich pokyny. Lidé mohou rychle nesprávně obvinit ladiče ze svých vlastních chyb.

Heat Soak

Sériové STI za chladného dne vytváří teploty přeplňovaného vzduchu kolem 110 °C (230 °F) při 14 PSI, ale za horkého dne se toto číslo zvýší na 154 °C (310 °F) při 14 PSI. U STI se zvýšeným nárůstem se tato hodnota může vyšplhat až na 182 °C (360 °F)!

Vzhledem k vysokým teplotám se mezichladič při zrychlování neustále zahřívá, což snižuje jeho schopnost ochlazovat proud vzduchu, což se nazývá „heat soak“. Výsledkem je vyšší teplota na vstupu do válců, nižší výkon v důsledku snížení hustoty vzduchu a větší pravděpodobnost detonací.

Tento problém je ještě větší u vozidel vybavených menšími mezichladiči OEM, které se nacházejí ve vozech bez STI. Mají podstatně menší hmotnost a plochu, což znamená, že se rychleji zahřívají a mnohem pomaleji odvádějí teplo.

Umístění snímače teploty nasávaného vzduchu

Subaru umístilo snímač teploty vzduchu do airboxu společně se snímačem hmotnostního průtoku vzduchu (MAF). To je běžná praxe u motorů vybavených MAF, ale z hlediska ladění je velmi omezující, protože umožňuje korekce pouze na základě teploty vzduchu před turbodmychadlem. Řídicí jednotka je v podstatě slepá ke skutečným teplotám vzduchu.

Vysoké teploty nasávaného vzduchu

Na jihu je za teplého letního dne běžné, že teploty nasávaného vzduchu dosahují severně od 48 °C (120 °F), zejména u otevřenějších konstrukcí sání, jako je sání Cobb SF. To zase výrazně zvyšuje teploty tlakového vzduchu a může vést k detonaci. Naštěstí se tento horký vzduch měří a lze s ním počítat při ladění, ale jak je uvedeno výše, jde to jen do určité míry.

Nízkooktanové palivo

Jediné palivo, které byste kdy měli dávat do turbodieselu Subaru, je nejvyšší běžně dostupné oktanové číslo ve vaší oblasti, tečka, konec diskuse. Pro USA, Kanadu a Mexiko to bude 91-94 oktanový benzín (metoda AKI) nebo směs benzínu a alkoholu (známá jako „flex fuel“), například E85. Jakékoli palivo obsahující více než 10 % objemových etanolu (tzv. „E10“) bude pro správný provoz potřebovat vyladění.

Pro Evropu, Japonsko a další země, které používají pro hodnocení paliva metodu RON (Research Octane Number), použijte 95 – 100 oktanový benzín.

Ujistěte se, že ladění pro „prémiové palivo“ je určeno pro konkrétní oktanové číslo a směs ve vaší oblasti!

Olejové páry

Olejové páry ve spalovací komoře zvyšují pravděpodobnost detonací a předzápalů. Dvěma nejčastějšími zdroji olejových par jsou turbodmychadlo a systém pozitivního větrání klikové skříně (PCV). Systém PCV umožňuje nasávání tlaku nahromaděného v klikové skříni přes sání. U turbodmychadel je mnohem méně pravděpodobné, že způsobí problémy s olejovými parami, ale mohou, pokud těsnění hřídele netěsní v důsledku stáří nebo opotřebení.

Absolutní jízda

Až STI není konfigurováno na příliš dlouhou jízdu. To znamená, že ostatní turbodiesely Subarus jsou na to připraveny ještě méně. Je důležité znát limity svého vozidla z hlediska tepelného zatížení a většina z nich bude vycházet z toho, jak s autem jezdíte. Jezdit s ním, jako byste byli na posledních 5 minutách Le Mans s Evo na nárazníku, je neuvěřitelně zábavné, ale také neuvěřitelně vybízející k detonaci.

„Tahání“ motoru

Jasným příkladem tahání motoru je jízda po dálnici na 5. (5MT) nebo 6. (6MT) rychlostní stupeň a podřazování s motorem kolem 2 000 až 3 000 ot.min-1.

Tím se motor hodně zatěžuje a také se využívají části map řídicí jednotky, které pro to mohou, ale nemusí být ideálně vyladěné. Dokonce natolik, že Subaru a další výrobci OEM před tím varují v návodu k obsluze. Předzápal a detonace jsou pravděpodobnější při nižších otáčkách kvůli většímu časovému prostoru, který je dán nižšími otáčkami pístu. Ačkoli obecně jsou teploty vzduchu při těchto otáčkách motoru mnohem nižší, což pomáhá snižovat pravděpodobnost vzniku detonace.

U motoru FA20 a dalších motorů s přímým vstřikováním paliva (DIT) se v minulosti vyskytoval předzápal při nízkých otáčkách (LSPI). Převládá názor, že při vstřikování paliva do komory dochází k ředění motorového oleje, který se může nacházet na stěnách válců. To umožňuje, aby se směs oleje a paliva shromažďovala ve štěrbině mezi korunkou pístu a stěnou válce. Nakonec kapky oleje skončí v komoře, kde se samovolně vznítí a způsobí tvrdou detonaci velmi brzy v procesu spalování. Ta je extrémně destruktivní a způsobí roztříštění pístů, ohnutí ojnic a sežrání ložisek.

Jak zabránit selhání kroužku?

Jak je uvedeno výše, musíte účinně zabránit co největšímu množství detonací. Předkládám vám „Šest přikázání pro turbo Subaru.“

Šest přikázání Turbo Subaru

• Vždy budeš jezdit na jistotu, Správné naladění
• Cti své zahřívání
• Cti vysokooktanové palivo
• Cti zpětnou vazbu klepání
• Cti záchytnou nádobu nebo AOS
• Cti monitorování

Položky, které se chystám zmínit, nejsou vyčerpávající, ani nejsou nezbytně nutné pro spolehlivý motor. Jak jsem již uvedl, jedná se o dynamickou záležitost, která celá vychází z detonace. Proto jsou tato doporučení zaměřena na prevenci detonací nebo na jiné zlepšení životnosti motoru.

Buďte inteligentním řidičem

Nebudu vám říkat, abyste se nebavili. Auto jste si koupili z nějakého důvodu. Prostě na své turbodieselové Subaru pohlížejte jako na koně. Než s ním začneš jezdit naplno, musíš toho koně nechat trochu zahřát. Nechcete koně prohánět příliš dlouho, protože by se unavil. Pokud ho budete tlačit za hranici jeho možností, kůň se svalí a zemře. Po spuštění koně ho nechte vychladnout a odpočinout si, než ho znovu pořádně rozjedete.

Koně jsou drahé … a nový krátký blok také.

Buďte informovaným řidičem

Důrazně doporučuji zakoupit Cobb AccessPort V3.

I když nemáte v úmyslu provádět tuning nebo upravovat motor. Možnost zaznamenávat a zobrazovat parametry, jako je klepání, trimování zapalování, zvýšení tlaku a teploty nasávaného vzduchu, je pro řidiče zásadní informace. Model V3 je mnohem lepší než V2, pokud jde o možnost zobrazení dat v reálném čase. Nejenže můžete vidět více parametrů v reálném čase, ale záznam má také vyšší rozlišení.

Pokud najdete jiné řešení za nižší cenu, jděte do toho! Potřebujete mít možnost rychle zobrazit data během jízdy nebo naprogramovat, aby vás upozornil na překročení předem nastaveného limitu. Ujistěte se, že tato funkce je součástí vašeho řešení. Dobrými funkcemi jsou také protokolování, opakované volání, peak/hold atd. Ve skutečnosti mě kontaktujte, pokud máte takové řešení, a já ho zde mohu uvést.

Provozujte solidní, osvědčené vyladění pro vaše auto

Výkon se nerovná spolehlivosti. Není to potvrzení dovedností ze strany ladiče. Ve skutečnosti je dosažení výkonu jedním z nejjednodušších úkolů pro ladiče. Věci jako škálování MAF, odezva na klepání, individuální trimování a mapování AVCS mohou mít významný vliv na spolehlivost. Dobrý tuner ví, jak lze jednotlivé komponenty a signály využít k dosažení požadovaného výsledku.

V 90. letech pracovaly řídicí jednotky s velmi jednoduchými palivovými a zapalovacími mapami ve srovnání s moderními vozidly. Řídicí jednotka Subaru používá údaje ze snímačů, aby určila, jaké hodnoty vytáhnout z četných tabulek (regulace zvýšení tlaku, časování, dávkování paliva atd.), aby ovlivnila výsledné výstupy paliva a zapalování. Tato složitost vyžaduje znalost, zkušenosti a solidní teoretické základy. Není tak shovívavý a přátelský k nováčkům, ale zároveň je velmi užitečný pro profesionály.

Pořiďte si ladění na míru pro vaše konkrétní vozidlo, potřeby a od renomovaného ladiče.

Upgrade mezichladiče

Jednou z nejlepších úprav, kterou můžete provést na jakémkoli vozidle s turbodmychadlem, je upgrade mezichladiče. Sériový chladič STI je sice docela účinný, ale postrádá tepelnou hmotnost mezichladičů z aftermarketu.

Pro usnadnění představy si tento koncept představte turbo jako kohoutek, mezichladič jako kbelík a voda představuje teplo. Sériový mezichladič je kbelík o objemu 1 galon a mezichladič ze série aftermarket je kbelík o objemu 1,5 galonu. Nyní vyřízněte do dna kbelíků otvor, který bude představovat schopnost mezichladiče chladit proud vzduchu. O něco účinnější mezichladič STI má ve dně otvor o průměru 1″, zatímco mezichladič z aftermarketu má ve dně otvor o průměru 0,97″. Malý nárůst špičkové účinnosti (3 %) je zastíněn 50% nárůstem výkonu.

Na výše uvedeném obrázku je sériový mezichladič STI nasáklý teplem a jeho schopnost chladit přiváděný vzduch je značně snížena. Dodávaný mezichladič je stále schopen chladit proud vzduchu díky své větší tepelné hmotnosti (kapacitě).

Provozujte větší turbodmychadlo

Věřte tomu nebo ne, ale větší turbodmychadlo je skvělým vylepšením pro životnost motoru. U vozů Subarus, které pracují s tlakem 18+ PSI, vytvoří větší kolo a skříň kompresoru stejný plnicí tlak při nižší teplotě. Větší turbína a její pouzdro také zlepšují schopnost motoru vypuzovat výfukové plyny. Celkově se jedná o skvělou modernizaci pro každé Subaru provozující vyšší než sériový plnicí tlak.

To neznamená, že je bezpečné provozovat 30 PSI s velkým turbodmychadlem. Vaše sračky explodují.

Zopakujme, že z hlediska životnosti motoru je lepší provozovat větší a účinnější turbodmychadlo při stejném, zvýšeném plnicím tlaku.

Používejte vysokooktanové palivo

To není žádná samozřejmost, ale jednou z nejlepších věcí, které můžete udělat, je provozovat nejvyšší oktanové palivo ve vaší oblasti. Používejte prémiový benzín v oktanovém rozmezí 91 – 94 AKI (95 – 100 RON) z renomovaných zdrojů, jako je Shell, Chevron atd.

Ujistěte se, že používáte také správné oktanové číslo paliva pro vaše naladění. Pokud cestujete a narazíte na pumpu s oktanovým číslem 91 a jste naladěni na oktanové číslo 93, měli byste buď vyměnit mapy, nebo zvážit použití globálního zpomalení zapalování.

Provozujte paliva na bázi alkoholu (etanol / Flex Fuel)

Ethanol a metanol jsou mnohem lepší paliva pro vysoce výkonné motory. Díky svým tepelným vlastnostem mají zásadní vliv na ochlazování proudícího vzduchu. To je v kombinaci s nízkou citlivostí činí vysoce odolnými proti detonaci. To zase umožňuje výrazně větší předstih zážehu, což vede k výraznému zvýšení točivého momentu a výkonu při stejném plnicím tlaku.

Existují určité nevýhody paliva E85 a dalších paliv na bázi alkoholu, zejména metanolu. Nezapomeňte si přečíst, jaké jsou mezi nimi rozdíly.

Snižte tlak zvyšování

Toto doporučení není příliš zábavné, ale přesto, pokud budete používat nižší tlak zvyšování, budete mít menší šanci na detonaci díky nižšímu IAT a tepelnému zatížení.

Snižte teplotu nasávaného vzduchu

Nejjednodušší způsob, jak toho dosáhnout, je jednoduše používat sériový airbox. Airbox je utěsněný, vyrobený z izolačního materiálu (plastu), dokonale spolupracuje s MAF a je navržen tak, aby odebíral proud vzduchu z mřížkového kanálu.

Sání pro dodatečný trh, jako je Cobb SF, zvýší teploty nasávaného vzduchu, a to i s volitelným airboxem a pečlivou péčí o jeho utěsnění. Některé aftermarketové sání, jako například Grimmspeed, nasávají vzduch z vnějšku motorového prostoru, což výrazně pomáhá snížit teploty nasávaného vzduchu.

Teploty pod kapotou můžete dále snížit pomocí správně odvětraných kapot, tepelných povlaků na součástech výfuku, turbo deky a tepelné pásky.

Zlepšení průtoku výfukových plynů

Zpětný tlak a snížená rychlost proudění výfukových plynů způsobí, že válce budou pracovat hůře. Zlepšení průtoku výfukových plynů snížením protitlaku pomůže motoru účinně vypudit horké plyny. Toho se běžně dosahuje pomocí dodatečně dodávaného 3″ downpipe a cat-back výfuku.

Důležité je také eliminovat momentální protitlak, který vzniká v důsledku nerovnoměrně dlouhého výfukového potrubí. Stejně dlouhé rozvodné potrubí zajišťuje, že každý válec má stejnou možnost vyfouknout výfukové plyny bez ohledu na otáčky. U nestejně dlouhého výfukového potrubí dochází v celém rozsahu otáček ke konfliktům, kdy se dva výfukové impulsy střetávají nebo negativně ovlivňují. Stejně dlouhé rozvodné potrubí zabraňuje tomu, aby dvojice válců pracovala hůře než ostatní.

Přečtěte si více o konstrukci výfukového potrubí zde: Stejně dlouhé vs. nestejně dlouhé (EL / UEL) rozvody Subaru s vysvětlením

Snížit množství nasávaných olejových par

Celý sací trakt můžete udržet čistší a eliminovat nasávání olejových par použitím kvalitního záchytného kanálu nebo odlučovače vzduch-olej (AOS). To je dobrý postup pro jakýkoli motor, ale zejména horizontální motory jsou známé velkým množstvím olejových výfukových plynů a prouděním vzduchu. Nucené sání také zvyšuje potřebu těchto systémů.

Mám-li na výběr, dávám přednost nastavení sběrného kanálu před AOS. Hlavní výhodou záchytného kanálu je možnost měřit množství procházejícího oleje. Náhlé neočekávané zvýšení objemu oleje může signalizovat problémy s těsnícím kroužkem. Příjemnou sekundární výhodou je, že není třeba přidávat složitost a hmotnost nastavení AOS, které využívá ohřívací smyčku, aby se zabránilo kontaminaci oleje vodou.

Přeřazení na nižší rychlostní stupeň, aby se zabránilo přetěžování

Přeřaďte raději na nižší rychlostní stupeň než na vyšší. Je to zábavné a umožní to motoru pracovat v optimálnějších otáčkách. To je důležité zejména pro skupinu FA20.

Je to jen problém Subaru?

Absolutně ne. Podobnými poruchami trpí turbomotory všech výrobců. Nicméně 2,5L turbomotory (EJ25x) Subaru jsou obzvláště náchylné k poruchám kvůli konstrukci a materiálu pístu, volbě majitele/řidiče a samotné platformě s vysokým zdvihem.

Děkuji vám

Děkuji za pomoc a příspěvky, které jste všichni vložili do tohoto článku!

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

Doporučené články

Vysvětlení detonací a klepání

Subaru Equal vs. Nerovnoměrně dlouhé výfukové potrubí

Vysvětlení systému Subaru AVCS

Máte nápad nebo dotaz?

Neustále hledáme nové nápady na obsah a zpětnou vazbu od komunity. Přejděte na naši kontaktní stránku a pošlete nám e-mail se svými nápady, komentáři nebo dotazy.