Power Stroke , también conocido como Powerstroke , es el nombre utilizado por una familia de motores diésel para camiones producidos por Ford Motor Company y Navistar International (hasta 2010) para los productos Ford desde 1994. Junto con su uso en la Ford F-Series (incluidos los camiones Ford Super Duty ), las aplicaciones incluyen la Ford E-Series , Ford Excursion y el camión comercial Ford LCF . El nombre también se utilizó para un motor diésel utilizado en la producción sudamericana de la Ford Ranger .
A partir de 1994, la familia de motores Power Stroke existió como una nueva marca de motores producidos por Navistar International, compartiendo motores con sus líneas de camiones de servicio mediano. Desde la introducción en 2011 del Power Stroke V8 de 6,7 L, Ford ha diseñado y producido sus propios motores diésel. Durante su producción, la gama de motores Power Stroke se ha comercializado frente a los motores de gasolina V8 (y V10) de bloque grande junto con el General Motors Duramax V8 y el Dodge Cummins B-Series de seis cilindros en línea .
El primer motor que lleva el nombre de Power Stroke, el Power Stroke V8 de 7,3 L, es la versión Ford del V8 turbodiésel Navistar T444E . Presentado en 1994 como sustituto del V8 IDI de 7,3 L, el Power Stroke/T444E es un diseño completamente nuevo, con solo las dimensiones de diámetro y carrera comunes con su predecesor (lo que da como resultado una cilindrada idéntica de 444 pulgadas cúbicas (7,3 L)). En línea con el diésel IDI, el Power Stroke se ofreció en versiones de tres cuartos de tonelada y más grandes de las gamas de productos Ford F-Series y Econoline.
El Power Stroke es un motor de inyección directa controlado electrónicamente con un diámetro y carrera de 4,11 in × 4,18 in (104,4 mm × 106,2 mm) que crea una cilindrada de 444 in cúbicas (7,3 L). Tiene una relación de compresión de 17,5:1 y un peso en seco de aproximadamente 920 lb (417 kg). Este motor produce hasta 250 hp (186 kW) y 505 lb⋅ft (685 N⋅m) de torque en camiones de transmisión automática de los últimos años de producción, y 275 hp (205 kW) y 525 lb⋅ft (712 N⋅m) de torque en camiones de transmisión manual . El cárter de aceite tiene capacidad para 15 cuartos de galón estadounidenses (14 L; 12 cuartos de galón imperiales) mientras que el extremo superior (debido al HPOP) [3] tiene capacidad para 3 cuartos de galón estadounidenses (2,8 L; 2,5 cuartos de galón imperiales) adicionales, lo que da un total de 18 cuartos de galón estadounidenses (17 L; 15 cuartos de galón imperiales) de aceite contenido dentro del motor.
El Power Stroke DI de 1994.5 a 1996/97 tiene inyectores de combustible HEUI (inyección unitaria electrónica accionada hidráulicamente) de "disparo único" que eran inyectores de código AA, a menos que fueran de California, donde recibieron inyectores de código AB. Hizo funcionar una bomba de aceite de alta presión (HPOP) para crear la presión de aceite necesaria para activar los inyectores de combustible. Esta generación de Power Stroke utiliza una HPOP con un ángulo de placa oscilante de 15°. Los camiones de 1995 a 1997 utilizan una bomba de combustible accionada por leva de dos etapas, mientras que los camiones de 1999 a 2003 utilizan una bomba de combustible eléctrica montada en el riel del bastidor. Los camiones de 1999 a 2003 también tenían un sistema de combustible de cabezal muerto y un inyector de "paso largo" en el cilindro número 8 debido a las presiones de combustible más bajas con el diseño de cabezal muerto (inyector de código AE). Los camiones California de 1996 y 1997 tienen inyectores de combustible de inyección dividida de 120 cc (7,3 pulgadas cúbicas); los demás camiones no los incorporaron hasta 1999. Los inyectores de inyección única solo inyectan una carga de combustible por ciclo, mientras que los inyectores de inyección dividida liberan una carga ligera preliminar antes de la carga principal para iniciar la combustión de una manera más amortiguada. Esta "preinyección" ayuda a reducir el "golpe" agudo de la combustión, así como a reducir las emisiones de NOx al crear una combustión más completa.
Los motores 1994.5–1997 utilizan un solo turbocompresor, sin válvula de descarga, con un tamaño de carcasa de turbina de 1,15 A/R. Para 1999, se agregó un intercooler aire-aire para enfriar el aire cargado desde el turbo para aumentar la densidad del aire. Con el nuevo enfriador, el aire más denso aumentaría el potencial de potencia del motor, al mismo tiempo que reduciría las temperaturas de los gases de escape (EGT). La carcasa de la turbina se cambió a .84 A/R y se agregó una válvula de descarga a mitad del año modelo 1999. El motor de 1999 también recibió inyectores de 140 cc (8,5 pulgadas cúbicas), en comparación con los 120 cc (7,3 pulgadas cúbicas) del motor del modelo anterior. Con los inyectores más grandes, la capacidad HPOP se incrementó utilizando un ángulo de placa oscilante de 17° para cumplir con los requisitos de los nuevos inyectores de mayor flujo.
El motor utilizaba bielas forjadas hasta que se introdujeron las bielas de metal en polvo para los primeros modelos de 2002. Los números de serie se pueden ver con la ayuda de un boroscopio para confirmar el cambio entre los modelos de los años 2001 y 2002. Estas nuevas bielas eran suficientes en un motor sin modificar, pero se convertirían en un punto de falla potencialmente catastrófico si la puesta a punto del mercado de accesorios empujaba el motor por encima de los 450 hp (336 kW). Los primeros modelos no utilizaban ninguna forma de postratamiento de los gases de escape, como un convertidor catalítico , ya que las emisiones no se aplicaban a los motores diésel; sin embargo, a mediados de 2002, Ford comenzó a instalar convertidores catalíticos como parte del escape OEM como parte de los estándares Tier 1-3. [4] [5]
A pesar de ser considerado como uno de los motores diésel más confiables jamás instalados en un camión ligero, [6] [7] el motor tenía sus propios problemas. Un punto de falla común era el sensor de posición del árbol de levas (CPS). La falla de este sensor causaría una condición de no arranque o un estancamiento durante la marcha. La forma más fácil de diagnosticar un CPS averiado es a través del movimiento del tacómetro al arrancar. Si el tacómetro no se mueve, lo más probable es que el CPS esté averiado. El filtro de combustible/separador de agua también tiende a ser un punto de falla menor en los camiones. La carcasa del filtro de aluminio puede agrietarse, causando fugas de combustible. El elemento calefactor contenido en la carcasa del filtro también puede provocar un cortocircuito, fundiendo un fusible y causando una condición de no arranque. Los tubos ascendentes del turbocompresor son un gran punto de falla, con fugas de los tubos desde muchos puntos diferentes, pero principalmente desde las juntas. La fuga de los tubos ascendentes hace que el motor pierda impulso y haga que aumenten las temperaturas de los gases de escape. La válvula de contrapresión de escape EBPV (EBPV) también era propensa a fallar; Podría cerrarse cuando está frío y atascarse provocando un ruido parecido al de un motor a reacción proveniente del escape.
La mayoría de los problemas que surgieron con estos motores se debieron a conexiones eléctricas deficientes. El UVCH (arnés debajo de la tapa de válvulas) era propenso a perder contacto con las bujías incandescentes o los inyectores, lo que causaba arranques difíciles o fallas de encendido según el año. Los motores de 1994 a 1997 tienen dos conectores que van a cada banco, mientras que los motores de 1999 a 2003 tenían un conector que iba a cada banco; la resolución de problemas del arnés fue más fácil para los motores de 1994 a 1997.
El motor 7.3 L DI Power Stroke estuvo en producción hasta el primer trimestre del año modelo 2003, cuando fue reemplazado por el motor 6.0 L. Casi 2 millones de motores 7.3 L DI Power Stroke se produjeron en la planta de International en Indianápolis. [8]
El motor Power Stroke DI de 7,3 L se considera comúnmente uno de los mejores motores que ha producido International. [6] [7]
El Power Stroke de 7,3 L (444 pulgadas cúbicas) fue reemplazado por el de 6,0 L (365 pulgadas cúbicas) a partir del segundo trimestre del año modelo 2003. El Power Stroke de 6,0 L se utilizó en las camionetas Ford Super Duty hasta el año modelo 2007, pero duró hasta 2009 en las furgonetas Ford Econoline (año modelo 2010) y en los SUV Ford Excursion hasta después de los modelos 2005, cuando Ford interrumpió la producción del Excursion. El motor tiene un diámetro y carrera de 3,74 pulgadas × 4,13 pulgadas (95 mm × 105 mm), lo que crea una cilindrada de 5954 cc (6,0 L; 363,3 pulgadas cúbicas). Utiliza un turbocompresor de geometría variable y un intercooler, que produce 325 hp (242 kW) y 570 lb⋅ft (773 N⋅m) de torque con una relación de compresión de 18,0:1 , con corte de combustible a 4200 rpm. Muchos motores Power Stroke de 6.0 L experimentaron problemas. [9]
Sistema de aceite de alta presión : con el uso de inyectores de combustible HEUI de inyección dividida, se requiere aceite de alta presión para presurizar los inyectores de combustible. Los principales componentes del sistema de aceite de alta presión (HPO) son la bomba de aceite de alta presión (HPOP), los colectores HPO, los tubos verticales y el tubo de derivación. El HPOP está ubicado en el valle del motor en la parte trasera del bloque del motor. Los primeros años de fabricación (2003.5–04.5) son bien conocidos por la falla prematura del HPOP. Esto se debe a los materiales de mala calidad utilizados en la fabricación. El HPOP está presurizado por un engranaje giratorio, engranado con un engranaje del árbol de levas trasero. Se sabía que los engranajes HPOP de los primeros modelos eran débiles y desarrollaban grietas por tensión en los dientes que provocaban fallas en los engranajes, lo que causaba un problema de no arranque para el motor. Los primeros modelos también tenían el sensor ICP ubicado en la cubierta del HPOP. Se sabía que la gran cantidad de calor en esta ubicación, combinada con la exposición a los residuos en el aceite, causaba fallas en el sensor ICP, lo que también provocaba una condición de no arranque. Este problema fue solucionado por Ford con la actualización del motor de finales de 2004, incorporando un nuevo diseño de HPOP, junto con la reubicación del sensor ICP en la tapa de válvulas del lado del pasajero. La bomba de nuevo diseño no es conocida por fallar con frecuencia, sin embargo, surgió un nuevo problema con la actualización. En los motores de modelos recientes, Ford también rediseñó los tubos verticales de HPO y los tapones falsos en el colector de HPO, utilizando juntas tóricas de mala calidad. Estas juntas tóricas eran propensas a fallar, lo que causaba una fuga de HPO y, finalmente, una condición de no arranque. Ford abordó este problema con arandelas de junta tórica Viton actualizadas que solucionaron el problema. Con el nuevo diseño del sistema HPO también llegó un accesorio de conexión a presión (STC). Algunos modelos tenían el problema de que las puntas del accesorio STC se rompían, lo que hacía que el accesorio perdiera su propiedad de sellado y, nuevamente, una condición de no arranque para el motor. Otro problema frecuente (pero no siempre catastrófico) con el sistema HPO es la pantalla del regulador de presión de inyección (IPR). La pantalla del IPR está ubicada en el valle del motor con el enfriador de aceite. El material utilizado era susceptible a fallas y no reemplazar la rejilla durante el reemplazo del enfriador de aceite podría provocar que los residuos se envíen a través de la HPOP y provoquen una falla total. Si la HPOP no falla, otro punto de falla común es el IPR que, si se contamina con residuos, no podrá sellar completamente y luego "perderá" la presión del aceite, lo que provocará una condición de no arranque.
Juntas de culata : Ford/International utilizó cuatro pernos de culata con par de torsión por cilindro (TTY) para los modelos 6.0 y 6.4. Los pernos TTY ofrecen una de las fuerzas de sujeción más precisas disponibles, pero pueden ser problemáticos. En determinadas situaciones (como la falla del enfriador de aceite o del enfriador de EGR, o los altos niveles de carga/impulso provocados por las mejoras de rendimiento), los pernos TTY pueden estirarse más allá de su marca de par de torsión debido al aumento de la presión en el cilindro (comúnmente debido a la introducción de refrigerante en el cilindro). Ford nunca ha abordado este problema porque deben producirse otras fallas o abusos para estirar los pernos. Algunos fabricantes de repuestos reemplazan los pernos de fábrica con espárragos de culata en un intento de proteger las juntas de culata de fallas futuras. Si esto se hace sin abordar el problema subyacente, las juntas de culata pueden fallar nuevamente y provocar una culata agrietada o deformada. Por el contrario, los modelos 7.3 y 6.7 tienen seis tornillos de culata por cilindro, mientras que los modelos 6.0, 6.4/VT365 e IDI 7.3 solo tienen cuatro.[10]
Numerosas recalibraciones del PCM , intentos de "desafinar" el motor, fricción del inyector de combustible (causada por falta de mantenimiento y cambios de aceite adecuados), junto con varios otros problemas de manejo y control de calidad , han plagado al 6.0. El FICM (módulo de control de inyección de combustible) ha sido un problema, ya que el bajo voltaje en el sistema eléctrico del vehículo debido a baterías defectuosas o un alternador de baja potencia puede causar daños al FICM. Además, la ubicación del FICM en la parte superior del motor lo somete a temperaturas y vibraciones variables y extremas, lo que hace que las juntas de soldadura y los componentes fallen en los primeros modelos; principalmente en la fuente de alimentación en sí. El FICM multiplica el voltaje en el circuito del inyector de combustible de 12 a 48-50 voltios para activar los inyectores. El bajo voltaje puede eventualmente causar daños a los inyectores de combustible.
Muchos propietarios que compraron sus camionetas equipadas con el motor Power Stroke de 6.0L han recibido pagos de demandas colectivas. Algunos propietarios optaron por no participar en la demanda colectiva y fueron directamente a un caso de fraude: un ejemplo es Charles Margeson de California, a quien se le otorgaron $214,537.34 más honorarios legales ($72,564.04 fueron por el reembolso de su F-350 2006). Margeson, junto con otros 5 propietarios que optaron por no participar en las demandas colectivas, han recibido más de US$10 millones. [11]
El Power Stroke de 6,4 L se introdujo en el mercado de camionetas ligeras Ford Super Duty 2008 (F-250 a F-550) y fue el primer motor introducido en el mercado de camionetas ligeras que utilizaba turbocompresores dobles directamente de fábrica. Además, este fue el primer Power Stroke en utilizar un filtro de partículas diésel (DPF) para reducir las emisiones de partículas del escape. El nuevo DPF y el sistema de regeneración activa obstaculizaron en gran medida el ahorro de combustible y el motor finalmente se retiró después de 2010 y se reemplazó por el Power Stroke de 6,7 L. Si bien las reclamaciones de garantía comenzaron a mostrar un nivel de falta de confiabilidad similar al del Power Stroke de 6,0 L anterior, el Power Stroke de 6,4 L ha demostrado ser capaz de manejar los niveles elevados de impulso necesarios para generar alta potencia y torque.
El motor tiene un diámetro y carrera de 3,87 pulgadas × 4,13 pulgadas (98,3 mm × 104,9 mm), lo que da como resultado una cilindrada total calculada de 6.369 cc (6,4 L; 388,7 pulgadas cúbicas). A pesar de tener que cumplir con las regulaciones de emisiones, el motor pudo aumentar la potencia nominal a 350 hp (261 kW) y el par motor a 650 lb⋅ft (881 N⋅m) en el volante. La potencia y el par motor se logran a 3.000 rpm y 2.000 rpm respectivamente. También cuenta con un sistema de turbocompresor VGT compuesto . El aire ingresa al turbo de baja presión (el más grande de los dos) y se alimenta al turbo de alta presión (el más pequeño de los dos), luego se dirige al motor o al intercooler. Este sistema está diseñado para reducir el retraso del turbo al acelerar desde parado. El sistema turbo en serie está configurado para proporcionar una mejor respuesta del acelerador mientras está en movimiento para dar un flujo de potencia más parecido a un motor de aspiración natural . El 6.4 L también tiene un DPF y enfriadores EGR duales que son capaces de reducir las temperaturas de los gases de escape hasta en 1000 grados antes de que lleguen a la válvula EGR y se mezclen con la carga de admisión. El DPF atrapa el hollín y las partículas del escape y prácticamente elimina el humo negro que la mayoría de los motores diésel expulsan al acelerar . La computadora del motor está programada para inyectar periódicamente combustible adicional en la carrera de escape del motor (lo que se llama DPF Regen o regeneración) para quemar el hollín que se acumula en el DPF. Este motor está diseñado para funcionar únicamente con combustible diésel con contenido de azufre ultra bajo ( ULSD ) que no tiene más de 15 ppm de contenido de azufre; el uso de combustible diésel regular da como resultado fallas en el equipo de emisiones y viola las garantías del fabricante.
El motor de 6,4 L ha sido objeto de un retiro del mercado ( el retiro de productos de seguridad 07S49 se publicó el 23 de marzo de 2007) que aborda la posibilidad de que se produzcan llamas en el tubo de escape del camión. Este problema surge del DPF, que forma parte del sistema de postratamiento diésel. Se publicó una recalibración del PCM para eliminar la posibilidad de temperaturas excesivas de los gases de escape combinadas con ciertas condiciones poco frecuentes resultantes de lo que se conoce como un "evento térmico".
El Power Stroke de 6,7 L debutó en las camionetas Ford Super Duty 2011 (F-250 a F-550), reemplazando al Power Stroke de 6,4 L. Fue el primer motor Power Stroke desarrollado y fabricado por Ford y fue diseñado en conjunto con AVL de Austria. [13] Durante su desarrollo, los ingenieros de Ford le dieron a este motor el nombre en código "Scorpion" debido a que el colector de escape y el turbocompresor están montados en el "valle" del motor. [14] Cuenta con un bloque de hierro de grafito compactado (CGI) para una mayor resistencia y un peso reducido, culatas de aluminio de flujo inverso (los puertos de escape están ubicados en el valle del elevador) con camisas de agua dobles, seis pernos de culata por cilindro y un sistema de combustible Bosch de riel común de alta presión de 29 000 psi (1999 bar). El sistema ofrece hasta cinco eventos de inyección por cilindro por ciclo utilizando inyectores piezoeléctricos de ocho orificios que rocían combustible en el recipiente del pistón. Este motor también es compatible con biodiésel B20 , lo que permite opciones de combustible de hasta un 20 por ciento de biodiésel y un 80 por ciento de diésel de petróleo. El turbocompresor secuencial simple de Garrett cuenta con una rueda compresora de doble cara, la primera en la industria, montada en un solo eje. [15] El bloque del motor está fabricado por Tupy, que también realiza el mecanizado inicial. [16] Las bielas están fabricadas por Mahle . [13]
Los controles de emisiones incluyen recirculación de gases de escape , reducción catalítica selectiva (SCR) basada en Denoxtronic de Bosch y un DPF. La salida era originalmente de 390 hp (291 kW) y 735 lb⋅ft (997 N⋅m). [17] pero poco después de que comenzara la producción, Ford anunció que realizó una actualización al motor. El nuevo software de control del motor hace que el motor sea capaz de desarrollar 400 hp (298 kW) a 2800 rpm y 800 lb⋅ft (1085 N⋅m) a 1600 rpm al tiempo que logra una mejor economía de combustible y sin ningún cambio físico en el motor. [18] Los motores de 2015 tienen una potencia nominal de 440 hp (328 kW) y 860 lb⋅ft (1166 N⋅m). [19] Ford afirmó que el aumento de potencia se debe a un nuevo turbocompresor, nuevas boquillas de inyector y mejoras en el escape. Para 2017, el torque había aumentado a 925 lb⋅ft (1,254 N⋅m) a 1800 rpm, mientras que la potencia se mantuvo igual. [20] Para competir con los motores Duramax y Cummins de GM y Ram, Ford aumentó la potencia para el modelo 2018 a 450 hp (336 kW) 935 lb⋅ft (1,268 N⋅m). Anteriormente, el motor Duramax tenía una ganancia de 5 hp (4 kW) sobre el Power Stroke en 2017, y el motor Cummins para 2018 habría tenido una ganancia de torque de 10 lb⋅ft (14 N⋅m) sobre el Power Stroke si la salida del Power Stroke no se hubiera incrementado para 2018. A partir de 2020, la salida del Power Stroke se incrementó a 475 hp a 2600 rpm y 1050 lb-ft a 1600 rpm, convirtiéndose en el mejor diésel de su clase en caballos de fuerza. Se introdujo una variante de alto rendimiento para el año modelo 2023, que produce 500 hp (373 kW) y 1200 lb⋅ft (1627 N⋅m) de torque. [21]
2015–2016 [26]
El Power Stroke de 3,2 L es un motor de cinco cilindros en línea que debutó en la Transit con especificaciones estadounidenses para el año modelo 2015. El motor es una versión modificada del motor diésel Ford Duratorq de 3,2 L que se ha adaptado para cumplir con las emisiones en los Estados Unidos. Para ayudar en la economía, las emisiones y reducir el NVH , tiene un sistema de inyección de combustible common-rail de alta presión e inyectores piezoeléctricos que pueden rociar hasta cinco inyecciones diferentes por evento de compresión. Tiene un sistema EGR refrigerado por agua para reducir la temperatura de los gases de escape antes de recircularlos a través de la admisión. Una característica única del sistema de emisiones es que el catalizador de oxidación diésel (DOC) y el DPF se han combinado en una unidad singular en lugar de las dos unidades separadas tradicionales. El tratamiento de los gases de escape continúa con SCR, que se realiza mediante la inyección de fluido de escape diésel en el escape para reducir el NOx. El motor cuenta con un turbo de geometría variable que permite ajustar el flujo de aire de admisión sobre la marcha para aumentar la potencia y el ahorro de combustible. El motor también cuenta con una bomba de aceite de flujo variable para evitar desperdiciar energía mecánica bombeando cantidades excesivas de aceite. Tiene pistones de aluminio fundido de baja fricción con inyectores de aceite para mantenerlos fríos durante condiciones de carga pesada, un portador de levas de aluminio fundido a presión para endurecer el tren de válvulas y reducir el NVH, y para aumentar la durabilidad de gama baja, el cigüeñal es de hierro fundido y las bielas están forjadas. El bloque en sí es un hierro fundido gris extra rígido con una cubierta cerrada. [28] Las cifras de potencia para el Power Stroke de 3.2L son 185 hp (138 kW) a 3000 rpm y 350 lb⋅ft (475 N⋅m) a 1500–2750 rpm. El Euro Duratorq 3.2 genera 197 hp (147 kW) y 350 lb⋅ft (475 N⋅m) de torque.
El V6 turbodiésel Power Stroke de 3,0 L, cuyo nombre en código era "Lion", se introdujo en la Ford F-150 de 2018 para competir con la Ram 1500 EcoDiesel V6. El motor tiene un diámetro y una carrera de 84 mm × 90 mm (3,31 in × 3,54 in) con una relación de compresión de 16,0:1 y genera 250 hp (186 kW) a 3250 rpm y 440 lb⋅ft (597 N⋅m) de torque a 1750 rpm, acoplado a una transmisión automática Ford–GM de 10 velocidades . Proporcionaba una capacidad de remolque de hasta 11 440 lb (5189 kg) cuando estaba debidamente equipado. Las clasificaciones de economía de combustible estimadas por la EPA variaron de 25 a 30 mpg ‑EE. UU. (9,4 a 7,8 L/100 km; 30 a 36 mpg ‑imp ) en carretera, 20 a 22 mpg ‑EE . UU. (12 a 11 L/100 km; 24 a 26 mpg ‑imp ) en ciudad y 22 a 25 mpg ‑EE. UU . (10,7 a 9,4 L/100 km; 26 a 30 mpg ‑imp ) combinadas, según el tren motriz y el año del modelo. [29] Continuó ofreciéndose hasta el año modelo 2021 en América del Norte. El Power Stroke de 3.0 L se ensambló en Dagenham, Inglaterra.
El motor Power Stroke se ha utilizado en las siguientes aplicaciones.
Ford Econoline E-350 y E-450 (furgonetas de tamaño completo)
Ford Excursion (vehículos deportivos utilitarios de tamaño completo)
Ford Serie F (camionetas de tamaño completo)
Ford Serie F (camiones de servicio mediano F-650 y F-750)
LCF (cabina baja delantera)