Seryjne katalizatory Mondeo ST220 a problemy z panewkami

[sseebbaa1]

Chciałbym przedstawić swoje ustalenia i przemyślenia dotyczące przyczyny obracania się panewek w ST220, a więc jednego z częściej podnoszonego problemu tych silników. Usterki związane z przytartymi panewkami zgłaszane były zarówno przez kierowców ostro jeżdżących, jak i bardzo spokojnych, preferujących ekonomiczną jazdę.
Skoro tak poważna usterka pojawiała się niezależnie od stylu jazdy, to każdy doszukiwał się słabości w samej wewnętrznej konstrukcji silnika.

W rzeczywistości przyczyna padania panewek znajduje się poza silnikiem!
Jednocześnie ta przyczyna jest nieoczywista na pierwszy rzut oka. Chociaż gdy poda się uzasadnienie techniczne, to wszystko staje się jasne i wówczas widać związek skutkowo-przyczynowy.

Przyczyną przycierania panewek w Mondeo ST220, a następnie ich obracania, są seryjne katalizatory wydechowe.
Skojarzenie wydaje się bardzo odległe bowiem co wydech ma do wnętrzności silnika?
Jak rury znajdujące się już poza silnikiem mogą wpływać na panewki schowane głęboko wewnątrz bloku silnika?

Ale po kolei. Wszyscy wiemy, że panewki w ST220 potrafią się przekręcić przy standardowej mocy (226 KM) i momencie obrotowym (260-280 Nm) oraz przy nawet niewygórowanych przebiegach. Wielu kierowców doświadczyło tej usterki mimo, że dbali oni o swoje autko i regularnie wymieniali olej.

W tym miejscu należy poczynić też uwagę, że problem z panewkami, nie jest tak naprawdę problemem z panewkami
Brzmi jeszcze lepiej!
Ale chodzi o to, że w pracującym silniku panewka nigdy nie powinna mieć mechanicznego kontaktu z wałem korbowym. Olej pod ciśnieniem pełni rolę łożyska i oddziela te elementy metalowe. Czyli gdy mówimy o problemie z panewkami w ST220, to powinniśmy widzieć problem ze smarowaniem.

To właśnie z tego powodu wszyscy szukali przyczyny problemu z panewkami w słabym smarowaniu, a więc np. w:
- niewydajnej pompie oleju,
- wąskich kanalikach olejowych,
- ogólnym złym zaprojektowaniu silnika,
- kiepskim oleju,
- niewłaściwości fabrycznej specyfikacji oleju 5W30.

Tymczasem ten sam silnik (z Mondeo ST220) był wkładany do samochodów brytyjskiej firmy Noble i tam np. w modelu M12 GTO-3R generował dzięki dwóm turbosprężarkom powyżej 350 KM oraz 475 Nm momentu obrotowego, a w późniejszym modelu M400 z tego samego silnika standardowo uzyskiwano 430 KM oraz 530 Nm
(moment obrotowy jest zresztą najważniejszym parametrem pokazującym jak mocno obciążone są elementy silnika i napędu - nie moc, a właśnie moment obrotowy; to on wpływa na to, jak mocno silnik stara się zakręcić wałem, co tym samym wywołuje największe przeciążenia także na szczelinie pomiędzy panewkami a wałem korbowym; czyli im więcej Nm, tym mocniej ściskany jest olej na panewkach i większe ryzyko przytarcia panewek).

Jednocześnie na forach związanych z samochodami Noble nie sposób znaleźć jakiejś nadzwyczajnej ilości informacji o padających panewkach. A przecież skoro moment obrotowy jest prawie 2x większy, to te silniki powinny w zasadzie padać zaraz po pierwszym mocnym naciśnięciu gazu lub wjechaniu na tor (a auta Noble'a są często tam zabierane).
Aby ten przykład uczynić jeszcze bardziej ekstremalnym powiem, że Duratec 3.0 w Noble'u jest w niektórych przypadkach podkręcany do nawet 700 KM i około 580 Nm! No i znowu nie było żadnego problemu z panewkami!

Tutaj należy poczynić ważną uwagę techniczną - silniki montowane w Noble'u miały usprawnione niektóre elementy, ale żadna z modyfikacji nie poprawiała smarowania silnika!
Poprawione były tłoki na kute oraz korbowody zmieniono na kute i krótsze. Cały silnik był ręcznie składany, wszystkie wymiary były precyzyjnie sprawdzane odnośnie fabrycznych tolerancji (tzw. "blueprinting") oraz wał korbowy wraz z nowymi tłokami i korbowodami był wyważany, co jest oczywiste z uwagi na zmienione masy kutych elementów.
Pompa oleju pozostała jednak ta sama co w ST220
Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.http://www.nobleforums.com/showthread.php?120-Engine-info-from-AER

I tu jeszcze jedna ciekawostka: w bloku silnika Noble'a zastosowano dysze natryskujące olej na denka tłoków, a dysze te były prostymi dyszami lejącymi olej już od najniższych ciśnień, czyli bez zaworków restrykcyjnych. Oznaczało to, że ciśnienie oleju generowane przez pompę było dodatkowo "marnowane" poprzez 6 dysz, których nie ma w zwykłym silniku ST220. Zatem silnik Noble'a ma nawet trudniejsze warunki smarowania i wytwarzania ciśnienia istotnego dla działania "łożyskowania" w panewkach

Skojarzenie tych faktów - poprzez porównanie konstrukcji i ich obciążeń - popchnęło mnie do poszukiwania innych różnic. Skojarzenia były o tyle trudniejsze, że należało poszukiwać nie zastosowanych modyfikacji, a dostrzec to czego brakowało w tych "lepszych" silnikach Noble'a
Wówczas dostrzegłem oczywistość, że silnik Noble'a zaraz za kolektorami wydechowymi ma turbosprężarki, a nie potężne piecyki w postaci katalizatorów.
Informacje z internetu natomiast wskazywały, że katalizatory mogą nagrzewać się do 800 st.C, a w ST220 wiszą one zaledwie kilka centymetrów po obu(!) bokach aluminiowego bloku silnika. Przedni katalizator dodatkowo podgrzewa cienką puszkę filtra oleju. Istotna jest tu nie tylko sama temperatura katalizatorów, ale głównie promieniowanie podczerwone generowane przez katalizatory, które nie są oddzielone żadną osłoną od bloku silnika.
To zaś powoduje, że temperatura oleju w silniku ST220 potrafi dochodzić do takich poziomów, że olej zwyczajnie traci już swoje właściwości i zaczyna się zachowywać jak woda! Olej będąc ściskanym zaczyna tracić swoją ciągłość i nie tworzy już dłużej tzw. filmu olejowego (film olejowy - cienka nieprzerwana warstewka zachowywana pomiędzy ściskanymi częściami metalowymi - czyli właśnie tak jak działają panewki gdzie olej jest elementem łożyskującym).
Kiedy zostaje przerwany film olejowy dochodzi do wzajemnego fizycznego kontaktu metalowych części, które nie są już separowane choćby pojedynczymi cząsteczkami oleju.

Do tej pory wszyscy mieli trudność ze zdiagnozowaniem tej przyczyny padania panewek, gdyż w ST220 nie ma czujnika temperatury oleju. Utrudnieniem był też fakt, że olej silnikowy po ostygnięciu odzyskiwał swoje pierwotne właściwości i tym samym odzyskiwał pełną zdolność "łożyskowania" panewek. Zatem ewentualne oglądanie oleju przy jego wymianie nic nie wykazywało. Niemniej podczas chwilowego przegrzania oleju dochodziło do wspomnianego kontaktu panewek z wałem i wyżłobienia dodatkowych rys na panewkach. Natomiast pojawienie się pojedynczych zaledwie rys na panewkach powodowało, że proces padania panewek był rozłożony w znacznym czasie i przez to także było to trudniejsze do wychwycenia (wszyscy myśleli, że to na dłuższą metę pompa oleju nie dawała rady). Z kolei pojedyncze ryski na panewce powodowały, że olej zamiast wypełniać zaprojektowaną szerokość szczeliny pomiędzy wałem korbowym a panewką, zaczynał wypełniać dodatkowo wgłębienia/rysy. I tutaj zapewne rozpoczynał się proces, który pogłębiał się z każdym kolejnym przegrzaniem oleju - im więcej rysek na panewkach wraz z upływem czasu, tym słabsze smarowanie panewek.
Dlaczego słabsze? Ponieważ na skutek rys zmniejszała się powierzchnia robocza panewek – płaska część panewek stanowiła wraz z upływem czasu coraz mniejszą powierzchnię. I tak dochodzimy do przycierania panewek po nawet stosunkowo niewielkich przebiegach ST220. Przy remontach silników kierowcy mogli zobaczyć zajechane panewki, lecz przyczyna porysowanych i przytartych panewek była wówczas kojarzona, co już wspomniałem, z niewystarczającym ciśnieniem smarowania. Moim zdaniem to nie ciśnienie oleju było przyczyną usterek, a właśnie chwilowe przegrzewanie się oleju.
Gdyby winnym było ciśnienie oleju, to silniki Noble'a nie powinny w ogóle działać Zatem jeżeli ktoś miał wątpliwości, to niech jeszcze raz zastanowi się nad tym samym silnikiem, ale obciążonym dwukrotnie wyższym momentem obrotowym właśnie w samochodach Noble. Tam układ smarowania ma jeszcze ciężej (wyższy moment obrotowy), ciśnienie ucieka nawet mocniej (dysze na denka tłoków), a pompa oleju jest ciągle taka sama.


Rozwiązaniem problemu padających panewek jest zatem zadbanie o temperaturę oleju.
Dotyczy to także samochodów eksploatowanych w sposób cywilizowany, ponieważ nie trzeba wyjechać na tor, aby katalizatory nagrzewały się do swoich temperatur roboczych. A to oznacza przegrzewanie się oleju nawet przy spokojnej jeździe. Co więcej przy emeryckiej jeździe może być to nawet większym problem, bo brak przewietrzania komory silnika (tak jak ma to miejsce przy wyższych prędkościach) powoduje słabsze odbieranie temperatury z bloku silnika i z miski! Zatem to właśnie katalizatory poprzez swoje właściwości termiczne (zostały przecież zaprojektowane na dopalanie spalin w bardzo wysokich temperaturach) oraz poprzez swoje fatalne umiejscowienie przy tym konkretnie silniku po prostu przegrzewają olej. A skutek przegrzania jest taki, jak opisałem powyżej.

Kiedy zdałem sobie sprawę ze wspomnianej zależności termiczno-mechanicznej, to w celu rozwiązania problemu z padaniem panewek, w pierwszej kolejności zastosowałem w moim ST220 dodatkową chłodnicę oleju. Chodziło o obniżenie temperatury oleju. Dodatkowa chłodnica została podłączona do podstawki pod filtrem oleju, która miała termostat kierujący olej do chłodnicy dopiero powyżej 85 st.C temperatury oleju. Zastosowanie termostatu jest korzystne w samochodzie używanym na co dzień, gdzie szybkie rozgrzanie silnika do temperatury roboczej też jest istotne.


Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

Sam montaż chłodnicy był tylko chęcią usunięcia skutków.
Katalizatory natomiast cały czas chciały przegrzewać olej, a chłodnica jedynie uniemożliwiała to lub przynajmniej utrudniała.
Czyli usunięcie pierwotnej przyczyny problemu wymagało wyeliminowania elementu generującego kilkaset stopni, a więc w prosty sposób łączyło się to z wyrzuceniem seryjnych katalizatorów.
Zdemontowałem katalizatory i w ich miejsce zamontowałem tzw. decaty/dekaty (delete catalytic converter - czyli usunięcie katalizatorów). Decaty to tak naprawdę proste rury zamiast katalizatorów. Rury zaś powodują, że spaliny nie oddają swojej energii w pobliżu silnika ST220. Tu należy przypomnieć, że katalizatory od strony technicznej są dla spalin przeszkodą w postaci gęsto ułożonych cienkich rurek, gdzie następuje dopalenie resztek paliwa, a które to dopalenie oczyszcza dodatkowo spaliny. Tym samym dzięki zastąpieniu katalizatorów decatami uzyskujemy dodatkowo swobodny przepływ spalin, co przekłada się na zdecydowanie większą wydajność całego układu wydechowego zwłaszcza przy wysokich prędkościach obrotowych silnika. Oczywiście oprócz ułatwienia przepływu spalin wraz z wycięciem katalizatorów pozbywamy się przede wszystkim piecyków. Piszę o piecykach, bo przecież katalizatory zostały tak zaprojektowane, aby właśnie specjalnie podbijać temperaturę spalin, gdyż dzięki temu możliwe jest ich dopalanie. Zatem katalizatory jako sam wynalazek nie są złe, ale ich lokalizacja w Mondeo ST220 jest po prostu fatalna.


Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

Usunięcie seryjnych katalizatorów spowodowało, że samochód nie spełniał żadnych norm czystości spalin, więc oczywiście należało zainstalować inne katalizatory i w innym miejscu. Zastosowałem katalizatory sportowe o mniejszej gęstości rurek - 200 cpsi (gęstość podaje się w ilości otworów na cal kwadratowy - cells per square inch = cpsi).
Sport-caty (Magnaflow [59925]) zostały zamontowane pod podłogą auta i tym samym zostały odsunięte od silnika. Dzięki temu ciepło z katalizatorów nie podgrzewa już oleju silnikowego!


Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

EDIT:
po jakimś czasie okazało się, że złącza elastyczne (tak zwane plecionki) były za krótkie, co doprowadziło nawet do złamania rury idącej od tylnego rzędu cylindrów. Dlatego ostatecznie zostało to przerobione na dłuższe plecionki (200 mm). Widać to na tym zdjęciu:

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.

Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć zdjęcie.

Takie rozwiązanie (1. usunięcie seryjnych katalizatorów oraz 2. dodatkowa chłodnica oleju) powinny skutecznie wyeliminować przegrzewanie się oleju silnikowego. To zaś powinno w ostatecznym rozrachunku skutkować zażegnaniem problemu padających panewek.
Przykłady zastosowania silnika ST220 w innych samochodach potwierdzają słuszność moich wniosków.

Aby uzupełnić wcześniejszą bazę przykładów dodam, że Noble sprzedał w 2007 roku prawa do produkcji modelu M400 amerykańskiej firmie Rossion, która wypuściła na tej bazie model "Q1" o jeszcze wyższej mocy 450 KM i również nie odnotowywano zbyt częstych awarii panewek. To potwierdzałoby moją teorię i formułowane wnioski.

Obecnie jeżdżę z opisanymi modyfikacjami, a więc z wyciętymi seryjnymi katalizatorami i sportowymi catami zamontowanymi już poza komorą silnika oraz z dodatkową chłodnicą oleju sterowaną termostatem w podstawce. Niestety nie mam jeszcze zainstalowanego czujnika temperatury i ciśnienia oleju (choć jest to w planach) i przez to nie jestem w stanie podać dokładnych wartości temperatury. Ale mając pewność, że termostat prawidłowo tj. powyżej 85 st.C (Zaloguj się lub zarejestruj się za darmo żeby zobaczyć link.sprawdzone doświadczalnie) kieruje olej do zewnętrznego obiegu wiem, że olej w trakcie jazdy jest odpowiednio chłodzony moją 19-rzędową chłodnicą.

Reasumując - przedstawione uzasadnienie techniczno-termiczne wskazuje, że to właśnie fabryczne katalizatory przez swoją lokalizację są przyczyną padania panewek w Mondeo ST220 - poprzez przegrzewanie oleju silnikowego, który chwilowo traci wówczas swoje właściwości, a co powoduje przerwanie ciągłości filmu olejowego i kontakt panewek z wałem korbowym.



PS. Na różnych forach powszechnie zaleca się stosowanie w ST220 oleju o wyższej specyfikacji, niż fabryczne 5W30. Zaleca się stosowanie np. xW40 czy nawet xW50. Jak widać chodzi o wyższą drugą wartość po literce ,,W". Ta druga liczba wskazuje bowiem na poziom odporności oleju na przegrzanie (górna granica temperaturowa pracy). Na przykład 5W40 będzie miał dopuszczalną wyższą temperaturę maksymalną pracy, niż 5W30. To zaś również wpisuje się w ustalenia dotyczące panewek i katalizatorów. Oleje o wyższych parametrach termicznych lepiej radzą sobie w tym silniku, gdyż przesuwają granicę przegrzania oleju – jeżeli następuje to przegrzanie, to dzieje się to na wyższym poziomie, a więc rzadziej.
Nie jest to jednak usunięcie problemu, a bardziej łagodzenie skutków złego wpływu seryjnych katalizatorów. Oczywiście jeżeli ktoś ciągle ma u siebie seryjne katalizatory i nie ma dodatkowej chłodnicy oleju, to powinien stosować olej minimum xW40, gdyż jeżdżenie – nawet łagodne – na oleju 5W30 jest w zasadzie proszeniem się o awarię silnika. Katalizatory działają bowiem nawet przy zwykłej spokojnej jeździe (bo tak są zaprojektowane) i nie trzeba wyjeżdżać na tor wyścigowy, aby ,,piecyki" uzyskały swoją temperaturę roboczą i zaczęły przegrzewać olej.

PS.2. Seryjne Mondeo ST220 jest wyposażone w wymiennik ciepła zamontowany pod filtrem oleju. W wymienniku krąży płyn chłodniczy oraz olej silnikowy w taki sposób, że wymieniają się temperaturami przez cienkie ścianki. Niestety z uwagi na niewielkie rozmiary tego wymiennika ciepło nie jest wystarczająco odbierane przy wyższych obrotach silnika, kiedy przepływ oleju jest szybszy (pompa oleju kręci się z prędkością wału korbowego, bo na nim jest zamontowana). Dlatego wymiennik ciepła nie jest wystarczający do rozwiązania problemu panewek.

[Alek]

Ad.PS.2: Dla żywotnie zainteresowanych, dodam że niedługo Marsil będzie robił rurę do ST220 która 'plug&play' pomija wymiennik ciepła woda-olej. Niedługo znaczy w przyszłym tygodniu. Sprawa o tyle istotna że jest to część już nie dostępna od Forda, i najpewniej nie będzie wznawiana.

[despi69]

Ogólnie z tymi katami to nieszczęście straszne. Każdy kto ma ST220 z przebiegiem koło 200 tys. km i jeszcze z nimi nic nie zrobił siedzi na tykającej bombie. Zwłaszcza w upalne lato. One po prostu potrafią z dnia na dzień się rozlecieć i narobić bigosu. Sam przerabiałem ten temat w swoim umarlaku. W jeden z upalnych dni w 2017 r. (temperatury koło 40 a w słońcu odpowiednio więcej) silnik dostał zadyszki i tak mu zostało. Na szczęście nie jeździłem nim dużo i raczej delikatnie, króciutkie odcinki. Przy lekkim nawet chwilowym butowaniu do około 5 tys. temperatura silnika rosła mi powyżej 100 st. Na więcej obrotów nawet się nie wkręcał i dziwne odgłosy z komory silnika dochodziły, coś jak chrobotanie, stukanie. Jeden pierdzielony piekarnik. I okazało się, że to dokładnie ten kat od strony chłodnicy (lewy) tak nagrzewał cały silnik. Na obudowie kata są plamy tęczowe jak przy palonym palnikiem metalu. Czyli można sobie wyobrazić, że nie było to 300-400 stopni tylko dużo więcej i osobiście wierzę, że mogło być i 800 stopni. Czyli podczas długiej trasy, kiedy kat postanawia się rozlecieć mamy gotową awarię silnika w wyniku przegrzania albo zatarcia wrażliwych na brak smarowania elementów. Zgodnie z w/w teorią. A dlaczego katy się rozlatują, to już pewnie każdy wie i wiele o tym napisano.
Kolego sseebbaa1 myślę, że tym postem od dzisiaj uratujesz nie jednego ST-ka. Ja na pewno szybciej bym się pozbył problemu i wolniej pieniędzy, gdybyś go napisał z rok temu. Dodam tylko, że wielu mechaników "autorytetów" samochodowych też nie ma o tym pojęcia. Sam sprawdziłem jak się dziwią, co to za silnik i czego ja chcę od normalnego człowieka:)  

[andymarki]

Witam chcę wykonać powyższe mody (przesunięcie katalizatorów oraz dodatkowa chłodnica oleju) możecie polecić kogoś z Warszawy.