Cummins 4BT 101

Historia del 4BT

El 4BT -que significa cuatro cilindros, serie B, turboalimentado- se utilizó principalmente en camiones de caja de tamaño medio, equipos agrícolas y pequeños vehículos industriales, y es básicamente una versión más pequeña del popular Cummins de 5,9L y 12V que se encuentra en los camiones Dodge de 1989 a 1998. El 4BT comparte prácticamente todas sus piezas con su hermano mayor el 6BT; es decir, pistones, bielas, inyectores y diseño del tren de válvulas.

Obviamente, la mayor diferencia interna proviene de la falta de dos cilindros, lo que significa dos muñones menos en el cigüeñal, un árbol de levas más corto, dos pistones menos en la bomba de inyección, etc. Pero incluso estas piezas son las mismas que las del 6BT, sólo que en una versión de cuatro cilindros en línea. Debido a estas similitudes, el Cummins 4BT tiene un mercado de accesorios muy fuerte, ya que muchas piezas de rendimiento de 5.9L 12V se pueden utilizar en el motor más pequeño de 3.9L. Esto, junto con el tamaño algo compacto del 4BT, hace que sea un gran candidato como motor de trasplante para casi cualquier vehículo. Hemos visto 4BTs en todo, desde Jeeps a la vieja escuela de rat rods. La simplicidad del sistema de inyección mecánica también ayuda a hacer un intercambio fácil, ya que hay poco o ningún cableado o la electrónica requerida.

Dado que el motor fue desarrollado originalmente para aplicaciones industriales, grandes caballos de fuerza no era una preocupación importante y el motor de 239 ácidos más comúnmente vino de la fábrica en torno a 105 CV @ 2.300 rpm y 265 lb / ft de par a 1.600 rpm. Pero estas cifras pueden variar hasta 150 CV dependiendo de la aplicación en la que se instale.

El motor 4BT pesa alrededor de 750-780 libras, lo que es más pesado que la mayoría de los motores de gasolina que reemplazaría en un proyecto de conversión, pero mucho más ligero que la versión 6BT de seis cilindros. El motor de cuatro cilindros en línea también ofrece un tamaño bastante compacto con sólo 30,6 pulgadas de largo y 37,7 pulgadas de alto, lo que ayuda a las limitaciones de espacio. Los motores vienen con algunos sistemas de bomba de inyección diferentes, pero el P7100 es, con mucho, el más popular, ya que es capaz de producir mayores cantidades de combustible y más fácilmente modificado por el mercado de accesorios para ayudar a aumentar las salidas de potencia.

Modificaciones de rendimiento

Como se mencionó anteriormente, el 4BT puede ser fácilmente modificado para producir niveles de potencia superiores a los originales cuando se equipa con el P7100 (bomba P). Las modificaciones en la alimentación pueden llevarse a los mismos extremos que con los Cummins de 5.9L 12V; bombas de 12mm y 13mm con válvulas de entrega cortadas con láser, muelles reguladores de alta velocidad, tapones de cremallera de recorrido completo junto con inyectores modificados pueden utilizarse en la plataforma 4BT. Obviamente, para ir junto con las actualizaciones de combustible importantes, se requerirían actualizaciones comunes de la culata y el turbocompresor. Pero el mercado de recambios ya tiene la mayor parte de esto cubierto con pernos de culata, mejores muelles de válvulas, válvulas más grandes, e incluso colectores de escape y árboles de levas de alto rendimiento que se están construyendo para el diesel de cuatro cilindros. Mientras que estas actualizaciones pueden llevar al 4BT a niveles totalmente nuevos, una cosa que hay que mencionar es que debido a su falta de cilindros y a su rango de rpm de funcionamiento casi idéntico, cada pistón va a someterse a un ciclo de combustión mucho antes que el de un Cummins 6BT, por lo que cosas como los perfiles del árbol de levas y la sincronización de la bomba se vuelven críticas para obtener la máxima eficiencia a niveles de potencia más altos.

1 El motor diésel Cummins de 3.9L y 4BT se ha convertido en una plataforma extremadamente popular para proyectos de conversión en los últimos dos años y por una buena razón. Compartiendo prácticamente todas las piezas internas y externas con su hermano mayor, el Cummins 5.9L 12V que se encuentra en las camionetas Dodge Ram 1989-98, y viniendo como equipo regular en cientos de aplicaciones comerciales e industriales, la disponibilidad de piezas, el potencial de potencia, el kilometraje de combustible y la falta de electrónica lo convierten en un motor fácil de ir a cuando es el momento de exprimir una plataforma diesel en los rieles del marco de casi cualquier cosa.

Kit Stroker de ACD

Como cualquier plataforma de motor, es un hecho conocido que más pulgadas cúbicas generalmente significan más potencia y sólo hay un límite para un motor de 239-cid será capaz de, al menos con seguridad y eficiencia. Con esto en mente, ACD Engines de Salt Lake City, Utah, ha desarrollado lo que ellos llaman un «Kit Stroker» que llevará al 4BT a nuevas alturas de rendimiento.

También conocido localmente como «All Cummins Engines», ACD ha sido un distribuidor de Cummins de línea completa durante más de 20 años, especializado en motores de gama media e industriales. Ofrecen prácticamente todo lo relacionado con Cummins: motores nuevos o remanufacturados, piezas genuinas de Cummins, motores usados e incluso piezas recuperadas. Dado que sólo trabajan con Cummins, cualquiera que busque una pieza difícil de encontrar puede llamar a ACD y descubrir que la tienen en stock o, al menos, saben dónde conseguirla. A través de sus años de experiencia, se han convertido en muy bien versado en la plataforma 4BT y tienen el proceso de conversión a una ciencia fina, la inserción del pequeño motor Cummins en Jeeps, SUVs pequeños, camionetas e incluso una ambulancia de mediados de los años 50.

En la búsqueda de más potencia, el propietario Robby Pederson comenzó el desarrollo de un kit Stroker que aumentaría la longitud de la carrera y añadiría algunas pulgadas cúbicas adicionales a la línea de cuatro diesel. En el mundo de la gasolina, los motores Stroker no son nada nuevo, ya que los motores GM de bloque pequeño 383 Stroker han existido durante casi 35 años. El 383 se construye utilizando un bloque de motor GM 350-cid estándar con un cigüeñal de 400-cid modificado, que cambia la distancia que recorre el pistón.

Nuevas bielas y pistones

Al no querer hacer tanto trabajo en el cigüeñal, ya que el cigüeñal del 4BT de fábrica es una pieza robusta, Pederson optó por un diseño de pistón y biela totalmente nuevos para ganar esa carrera adicional que buscaba. Un motor 4BT de fábrica tiene un diámetro de 4,02 pulgadas con una carrera de 4,72 pulgadas; así es como llegamos a un motor de 239 pulgadas cúbicas. Las nuevas piezas de ACD permitirán que el diámetro total del pistón se amplíe a 4,402 pulgadas y se utilice una carrera mucho más larga de 5,430 pulgadas, lo que llevará efectivamente la potencia del motor a 333 pulgadas cúbicas, o 5,46 litros, casi la de los Cummins de 5,9L 12V.

2 El motor 4BT se ha utilizado en camiones utilitarios comerciales y equipos de construcción industrial desde finales de la década de 1980 y, debido a su funcionalidad extremadamente básica, funciona bien como motor de trasplante cuando las limitaciones de espacio restringen el uso del Cummins de seis cilindros más grande de 5,9L. Con la culata del motor 4BT, alguien con experiencia en Cummins de 12V debería sentirse como en casa; el 4BT es prácticamente el mismo, sólo dos pistones menos, por supuesto.

Sabiendo que la clientela de un kit de este tipo buscaría niveles de potencia extremos, sólo se utilizaron los mejores materiales para asegurarse de que el kit ACD Stroker resistiría a altas presiones de arranque y de cilindro. En lugar de utilizar pistones de fundición estándar, como las unidades de stock, ACD fue con un diseño de pistón forjado mucho más fuerte que ofrece un diseño de tazón diferente para mejorar el efecto de remolino de aire / combustible, ayudando a crear una quemadura más eficiente en la cámara de combustión. El diseño del pistón también tiene una altura total mucho más corta, junto con la ubicación del pasador de la muñeca que se ha movido más cerca de la cubierta; esto es donde la mayor parte de la carrera adicional viene.

Para que coincida con el nuevo pistón, las bielas tuvieron que ser desarrolladas, que fueron hechas de tocho 4340, como los que se utilizan en todos los motores diesel de alta potencia. El nuevo diseño de biela en H no sólo es más fuerte que una biela de fábrica, sino que también tiene un muñón mucho más pequeño, que sólo funcionará con el pistón ACD. Mientras que los pistones y las bielas son el verdadero corazón del Kit Stroker, ACD también ha desarrollado una serie de piezas 4BT para ir junto con ellos para asegurar el verdadero rendimiento máximo se puede cumplir. Se han diseñado perfiles de árbol de levas específicos, junto con trabajos de culata personalizados, e incluso engranajes de sincronización de la bomba de inyección ajustables específicos para 4BT. El corto tiempo entre los eventos de inyección en el motor de cuatro cilindros requiere una ingeniería un poco diferente de estas piezas que la de un Cummins de seis cilindros, y ACD piensa que han desarrollado las piezas perfectas para ayudar a convertir su 4BT de 105 CV en un monstruo de 800 CV.

3 El motor 4BT utiliza un sistema simple de dos válvulas por cilindro, obviamente una de admisión y otra de escape. Aunque este diseño está un poco «anticuado» con la introducción del diseño de cuatro válvulas por cilindro que se encuentra en los motores 6BT de 1998.5+, sigue siendo un diseño suficiente y robusto, especialmente en las aplicaciones de menor pulgada cúbica de 130-180 CV para las que se diseñaron la mayoría de los motores 4BT.

4&5 ACD Engines de Salt Lake City, Utah, es un sólido distribuidor de motores y piezas Cummins con años de experiencia en las plataformas 6BT y 4BT. A través de sus prácticas comerciales, se han hecho muy conocidos por sus proyectos de conversión de 4BT y acaban de desarrollar unos componentes internos del motor totalmente nuevos para llevar el motor industrial de cuatro cilindros de 130 CV a nuevas cotas de rendimiento. Comenzando con un diseño de biela y pistón único, ACD pronto ofrecerá kits completos de Stroker para cualquiera que quiera aumentar la potencia de su plataforma 4BT. En la primera imagen se muestra su nueva biela de palanquilla H-beam 4340 diseñada específicamente para el motor 4BT. Estas bielas no sólo ayudan a aumentar la carrera del motor, sino que proporcionarán una durabilidad inigualable para soportar las presiones extremas de los cilindros al ejecutar la potencia y el par masivo a través de estos motores. La segunda imagen muestra la nueva varilla H (arriba) junto a una varilla 4BT de fábrica (abajo). Un ojo inexperto puede no notar mucho, pero el diseño y el material de las bielas ACD es muy superior.

6 Un primer plano de los dos extremos del pistón de las bielas muestra de dónde viene parte de la carrera adicional del pistón. Observe el diámetro mucho más pequeño que se utiliza para encerrar el pasador de la muñeca del pistón. Este nuevo diseño de biela fue desarrollado para funcionar exclusivamente con los pistones forjados a medida de ACD que utilizan un pasador de muñeca de acero para herramientas. La combinación de biela y pistón eleva la carrera del pistón del 4BT desde las 4,72 pulgadas de fábrica hasta las 5,430 pulgadas. Esto por sí solo aumentará las pulgadas cúbicas del motor de un OEM 239 a poco más de 275, convirtiendo su promedio 3.9L 4BT en un motor de 4.5L.

7&8 Como ya hemos mencionado, ACD tuvo que desarrollar un diseño de pistón totalmente nuevo para sus kits Stroker para ayudar a aumentar la carrera total del motor y trabajar con sus bielas de palanquilla de nuevo diseño. Sabiendo que los clientes interesados en un Kit Stroker de 4BT buscarían hacer tantos caballos de fuerza como fuera posible, ACD decidió que los robustos pistones forjados serían la mejor opción para asegurar la máxima resistencia y durabilidad. La combinación del pistón forjado y el pasador de muñeca de acero para herramientas, con un recubrimiento especial para reducir el desgaste y la fricción, debería hacer un producto final casi indestructible. Las cazoletas del pistón también han sido trabajadas en comparación con un pistón de serie para promover un mejor efecto de remolino para una combustión más limpia y eficiente en la cámara de combustión.

9 Sentados en el banco uno al lado del otro, el pistón de serie de la izquierda parece bastante diferente al desarrollado por ACD Engines. La falda más corta y la ubicación mucho más alta del pasador de la muñeca se utilizaron para ayudar una vez más en la carrera general del pistón, lo que permitirá un mayor desplazamiento y potencial de rendimiento. Más pulgadas cúbicas significan más aire y combustible que puede ser aspirado en los cilindros para crear más potencia.

10 Para el nuevo diseño de pistón forjado, ACD optó por juegos de anillos de pistón sin ranura para limitar la presión del cilindro y ayudar a mantener toda la potencia de combustión dentro del cilindro donde pertenece. Este diseño de segmentos también es duradero, pero el mecanizado del bloque es crítico, especialmente con el uso de pistones forjados. Mientras que un pistón fundido de serie sólo necesitaría, digamos, 0,005 pulgadas de espacio entre él y la pared del cilindro, un pistón forjado se hinchará más bajo el calor y la tensión, por lo que el espacio entre el pistón y la pared debe aumentarse para evitar que los segmentos se peguen y puedan arruinar el pistón y el bloque del motor.

11 ACD Engines tiene planes de instalar este primer motor Stroker 4BT monstruoso en el Hummer H1 de su taller que descansa sobre ejes construidos a medida y neumáticos de 40 pulgadas. El taller quiere demostrar el potencial de potencia del pequeño 4BT y su extrema versatilidad, tanto como motor de conversión diesel perfecto para un vehículo más antiguo con sólo leves mejoras de potencia (como el árbol de levas y la bomba de inyección de ACD) como para aumentar un 4BT de serie de sus decepcionantes 130 CV a 200 o incluso 250 CV a un motor de competición de más de 700 CV como debería ser este Stroker. Como cualquier construcción de motor, todo comienza con un bloque de motor limpio y desnudo que necesita ser mecanizado con las medidas precisas de los cilindros y el cigüeñal.

12 Mientras que el Cummins 5.9L 6BT puede tener problemas de flexión del bloque y de la tapa principal a altos niveles de potencia, el 4BT más corto no será tan susceptible a esos problemas. Sin embargo, ACD todavía prefiere utilizar una faja Gorilla para ayudar a unir todo en la parte inferior del motor. Los pernos principales ARP también se utilizan para asegurarse de que la fuerza de sujeción adecuada se aprieta en la faja y las tapas principales de los cigüeñales.

13 En el lado de la culata de los cilindros, las actualizaciones de los motores ACD 4BT son muy similares a las que se encuentran en las construcciones de rendimiento de los Cummins de 12V: resortes de válvulas de alta velocidad, guardias de titanio, varillas de empuje de cromo, etc … Para esta aplicación particular, ACD también se ejecuta totalmente ported y pulido puertos de admisión y de escape, junto con válvulas más grandes para aumentar el volumen de aire que se alimenta y expulsa del motor. Para ayudar a que esas válvulas más grandes funcionen, ACD ha pasado innumerables horas desarrollando diferentes perfiles de árbol de levas que maximizan la elevación y la duración en los motores 4BT. Dado que los eventos de inyección están tan cerca entre sí con el diseño de cuatro en línea, el perfil correcto del árbol de levas es fundamental para el rendimiento de estos motores. ACD puede recomendar el árbol de levas correcto para cualquier construcción; ya sea para la potencia o la eficiencia del combustible, sus levas pueden ayudar a casi cualquier aplicación de 4BT.

14 En las aplicaciones de motores de altas revoluciones y alta potencia, el diseño del tapón de congelación a presión de fábrica es un punto de fallo común. Para evitarlo, ACD Engines tiene los puertos de agua de la culata roscados para aceptar tapones roscados.

15 Debido a que este motor funcionará con presiones de sobrealimentación más altas, la culata se mecanizará para utilizar un kit de juntas de culata con anillos de fuego y pernos de culata ARP. Debido al cambio de los tornillos de culata de fábrica a los ARP más fuertes, como cualquier motor Cummins 6BT, los pedestales del balancín de fábrica deben ser mecanizados para el espacio libre.

16 La bomba de inyección Bosch P7100 ha recorrido un largo camino desde lo que fue originalmente diseñado y construido para hacer en los camiones Ram 1994-98. Desarrollada originalmente para soportar el rango medio de 200 CV, la plataforma 4BT con sólo cuatro cilindros mueve incluso menos combustible, ya que sólo era necesario para soportar 130-150 CV en la mayoría de las aplicaciones. Utilizando los conocimientos del mercado masivo de rendimiento de 12V, esas mismas técnicas y modificaciones se utilizaron en la bomba de inyección ACD. Esta bomba de 13 mm utiliza válvulas de suministro cortadas con láser, tapón de recorrido máximo, retenciones más fuertes y un diseño de leva personalizado específico para la bomba 4BT para maximizar la inyección de combustible en los eventos de inyección más rápidos a los que está sometido el motor de cuatro cilindros. Esta bomba en particular es capaz de mover hasta 800 cc de combustible, lo que debería ser más que suficiente para ayudar a mover el gran Hummer H1 por la calle (haciendo largas quemas de tercera velocidad todo el camino).

17&18 De nuevo, recurriendo a sus conocimientos del mercado de posventa de los Cummins de 12V, los inyectores de combustible para el motor 4BT también fueron reelaborados para maximizar la cantidad de combustible que podía inyectarse y quemarse eficientemente en los cilindros. Los inyectores de doble alimentación y las boquillas afinadas a medida deberían ser más que suficientes para apoyar el objetivo de 800 CV de ACD. Las líneas de inyección de alto flujo personalizadas también se utilizarán para eliminar cualquier restricción entre las válvulas de entrega de la bomba de inyección y los inyectores.

19 Volviendo a su experiencia trabajando en el lado industrial de las plataformas de motores Cummins, ACD utilizará estas tapas de válvulas OEM Cummins en esta construcción de alta potencia, que ofrecen ventilación de doble puerto. Mientras que los anillos de pistón sin ranura deben reducir la mayor parte de los motores de soplado, los respiradores de alto flujo en estas tapas de las válvulas será mucho más eficiente que la ejecución de las tapas de los cilindros individuales de fábrica que se encuentran en la mayoría de los motores 4BT y 6BT.

20 Dado que los lados de admisión y de escape de la culata fueron porcionados y pulidos para maximizar el flujo de aire a través de la culata, es natural que también se utilice una actualización del colector de escape. Mientras que hay diferentes colectores de estilo OEM para el 4BT que se pueden utilizar para adaptarse a diferentes necesidades de instalación, no necesariamente fluyen lo que una construcción de alta potencia como esta necesitaría. Así que ACD Engines recurrió a Steed Speed, que ofrece estos colectores fabricados a medida que se pueden comprar con bridas de turbo T3 y T4 junto con ubicaciones de salida de montaje central y superior. Estas diferentes ubicaciones de montaje del turbo deberían ser más que suficientes para ayudar a encajar un 4BT en el chasis de casi cualquier cosa.

ACD pronto instalará este motor 4BT completamente construido en su vehículo de taller, una carrocería H1 Hummer Army asentada sobre el chasis de una Dodge Ram 2500. El Stroker 4BT ayudará a empujar los ejes completamente construidos, la suspensión personalizada y el tren de transmisión sentado en los neumáticos de 40 pulgadas en la carretera. Nos aseguraremos de hacer un artículo completo sobre el proyecto cuando esté en marcha en otro número de Diesel World.

ACD Engines entiende que el Kit Stroker completo puede ser más de lo que la mayoría de los vehículos de proyecto 4BT necesitarán, por lo que tienen una serie de productos específicos para 4BT que pueden hacer todo, desde ayudar a aumentar la potencia hasta simplemente mejorar el kilometraje de combustible y la eficiencia del motor. También tienen una línea completa de soportes personalizados y piezas de conversión que pueden ayudar a su proyecto de conversión o trasplante ir un poco más fácil. DW

Conversión de Land Cruiser 4BT

El equipo de ACD Engines ha hecho de las conversiones de 4BT su especialidad y tenía este Toyota Land Cruiser de 1992 en el estante mientras hacíamos fotos de su nuevo kit 4BT Stroker. El propietario del Land Cruiser quería más potencia de la que podía ofrecer el motor de gasolina de fábrica, pero no quería sacrificar el consumo de combustible, lo que lo convertía en el candidato perfecto para un Cummins 3.9L ligeramente mejorado.

Este Toyota Land Cruiser de 1992 estaba en el estante mientras estábamos en ACD sacando fotos de sus kits 4BT Stoker; ya ha sido convertido a una plataforma de motor 4BT que utiliza uno de los árboles de levas personalizados de ACD y bombas de inyección VE rotativas reelaboradas, que ayudan a bombear la potencia de 130 CV a casi 200 CV. El aumento de potencia y par debería ser suficiente para mover el Land Cruiser arriba y abajo de la autopista con facilidad, al tiempo que ofrece una banda de potencia buena y utilizable mientras está fuera de la carretera y un excelente kilometraje de combustible mientras está en la carretera.

Los motores ACD son expertos en hacer estas conversiones de 4BT y han metido con calzador el pequeño motor Cummins en casi todo, desde Jeeps, minicamiones e incluso una ambulancia de mediados de los 50. Bajo el capó de este Land Cruiser notarás que el cuatro cilindros diesel encaja casi a la perfección y mantendrá el uso completo de la calefacción y el aire acondicionado de fábrica con algunos soportes personalizados construidos por ACD. La adición de un intercooler delante del radiador también ayudará con el turbo y la eficiencia del motor.

Mientras que usted puede pensar que toda la magia de esta conversión se encuentra bajo el capó del Land Cruiser, ACD estaba justo en el medio de la instalación de la nueva transmisión y caja de transferencia. El 4BT ligeramente mejorado será respaldado por la transmisión manual de cinco velocidades NV4500 que se encuentra en los camiones Dodge Ram 1994-2000. La caja de transferencia es también una pieza única que con el uso de un anillo adaptador permitió una salida del eje trasero del lado del pasajero para permitir que se mantuvieran los ángulos de transmisión adecuados con los ejes delanteros y traseros originales del Land Cruiser.

Sabiendo que se necesitarían mayores caballos de fuerza y par motor y buscando mantener las cosas dentro del presupuesto, optaron por el motor de la serie de bombas de inyección VE, menos común y ligeramente más barato, frente al modelo de bomba de inyección P7100 más popular y fácil de modificar. La bomba VE, junto con los inyectores ACD y el árbol de levas personalizados, debería aumentar la potencia de los 105 CV originales a unos 200 CV más fáciles de usar. Aunque esto puede no parecer mucho, el par de baja gama del 4BT respaldado por la transmisión manual de cinco velocidades NV4500 (de la camioneta Dodge Ram 1994-2001) será una gran combinación de conducción diaria y off-road. En esta construcción en particular, ACD también podrá conservar el sistema de aire acondicionado y calefacción de fábrica, e incluso pudo añadir un sistema de intercooler detrás de la parrilla. ACD y el propietario del vehículo esperan que este paquete obtenga un rendimiento constante de 25-30 mpg.