Cummins 4BT 101
4BT Basics And Performance Options
A popularidade dos veículos movidos a diesel aqui nos EUA realmente saltou em uma direção positiva nos últimos anos. Mais e mais fabricantes estão começando a oferecer novas centrais elétricas a diesel em caminhões de meia tonelada, carros e utilitários de médio porte – a introdução de um diesel 3.0L nos novos caminhões Ram 1500, um EcoDiesel no mais recente carro de passageiros Chevrolet Cruze e até se fala de um Duramax de 4.5L vindo pelo gasoduto. Com os grandes construtores de automóveis a começarem a oferecer actualizações a diesel a partir das centrais a gás padrão, deve haver um raciocínio legítimo.
Talvez seja a melhor eficiência de combustível nas auto-estradas e o gigantesco aumento do binário oferecido por um motor diesel. Na realidade, provavelmente é uma tentativa de atender aos números sempre crescentes do CAFÉ (média corporativa de economia de combustível). Seja como for, estes motores V-6 e de quatro cilindros mais pequenos vão ficar por aqui. Mas, antigamente, era a Cummins que desenvolvia seu próprio mercado de motores diesel pequenos com o 3.9L 4BT.
2 O motor 4BT tem sido usado em caminhões utilitários comerciais e equipamentos de construção industrial desde o final dos anos 80 e por causa de sua funcionalidade extremamente básica funciona bem como um motor de transplante quando restrições de espaço restringem o uso do Cummins de seis cilindros maiores de 5.9L. Com o cabeçote fora do motor 4BT, alguém com experiência em Cummins de 12V deve se sentir em casa; o 4BT é praticamente o mesmo, apenas dois pistões tímidos, é claro.
4BT História
O 4BT – que significa quatro cilindros, série B, Turbocharged – foi usado principalmente em caminhões de caixa de médio porte, equipamentos agrícolas e pequenos veículos industriais, e é basicamente uma versão menor do popular Cummins de 5.9L 12V encontrado nos caminhões Dodge 1989-98. O 4BT compartilha praticamente todas as suas peças com seu irmão maior o 6BT; ou seja, pistões, bielas, injetores e projeto do trem de válvulas.
Obviamente, a maior diferença interna vem da falta de dois cilindros, o que significa menos dois diários no virabrequim, um eixo de comando mais curto, menos dois pistões na bomba de injeção, etc. Mas mesmo estas peças são as mesmas que a 6BT, apenas em uma versão de quatro cilindros em linha. Devido a estas semelhanças, o 4BT Cummins tem um mercado de reposição extremamente forte, já que muitas peças de desempenho de 5.9L 12V podem ser usadas no motor menor de 3.9L. Isto, juntamente com o tamanho um pouco compacto do 4BT, faz dele um grande candidato como motor de transplante para praticamente qualquer veículo. Já vimos 4BTs em tudo, desde jipes a varetas de ratos da velha guarda. A simplicidade do sistema de injeção mecânica também ajuda a torná-lo uma troca fácil, pois há pouca ou nenhuma fiação ou eletrônica necessária.
Desde que o motor foi originalmente desenvolvido para aplicações industriais, a grande potência não foi uma grande preocupação e o motor 239-cid mais comumente veio da fábrica a cerca de 105 hp @ 2.300 rpm e 265 lb/ft de torque a 1.600 rpm. Mas estes números podem variar até 150 cv dependendo da aplicação em que foi instalado em.
O motor 4BT pesa em torno de 750-780 lbs, o que é mais pesado do que a maioria dos motores a gás que estaria substituindo em um projeto de conversão, mas muito mais leve do que a versão 6BT de seis cilindros. O inline-four também oferece um tamanho bastante compacto, com apenas 30,6 polegadas de comprimento e 37,7 polegadas de altura, ajudando nas restrições de espaço. Os motores vieram com alguns sistemas diferentes de bombas de injeção, mas o P7100 é, de longe, o mais popular, já que é capaz de produzir maiores quantidades de combustível e mais facilmente modificado pelo mercado de reposição para ajudar a aumentar a potência.
Performance Mods
Como mencionado anteriormente, o 4BT pode ser facilmente modificado para produzir níveis de potência superiores aos do estoque quando equipado com o P7100 (P-pump). Os modos de abastecimento podem ser levados aos mesmos extremos que com a Cummins 5.9L 12V; as bombas de 12mm e 13mm com válvulas de descarga cortadas a laser, molas reguladoras de alta voltagem, tampões de cremalheira de curso completo, juntamente com injectores modificados, podem ser todas utilizadas na plataforma 4BT. Obviamente, para acompanhar as principais atualizações de combustível, seriam necessárias atualizações comuns do cabeçote e do turboalimentador. Mas o mercado de reposição já tem a maior parte disso coberto também com parafusos do cabeçote, melhores molas de válvulas, válvulas maiores e até mesmo coletores de escape de desempenho e eixos de comando de válvulas que estão sendo construídos para o diesel de quatro cilindros. Embora estas atualizações possam levar o 4BT a níveis totalmente novos, uma coisa que precisa ser mencionada é que devido à sua falta de cilindros e faixa de rpm de operação quase idêntica, cada pistão vai passar por um ciclo de combustão muito mais cedo do que o de um Cummins 6BT, então coisas como os perfis do eixo de comando e a temporização da bomba se tornam críticas para a máxima eficiência a níveis de potência mais altos.
1 O motor diesel 3.9L 4BT Cummins tornou-se uma plataforma extremamente popular para projetos de conversão nos últimos dois anos e por uma boa razão. Compartilhando praticamente todas as peças internas e externas com seu irmão mais velho, o Cummins 5.9L 12V Cummins encontrado nas pickups Dodge Ram 1989-98, e vindo como equipamento regular em centenas de aplicações comerciais e industriais, disponibilidade de peças, potencial de potência, quilometragem de combustível e a falta de eletrônicos fazem dele um motor de fácil acesso quando é hora de espremer uma plataforma diesel nos trilhos da estrutura de quase tudo.
ACD Stroker Kit
Como qualquer plataforma de motor, é um facto conhecido que mais centímetros cúbicos geralmente significa mais potência e só há tanto que um motor 239-cid será capaz de, pelo menos de forma segura e eficiente. Com isso em mente, a ACD Motores de Salt Lake City, Utah, desenvolveu o que eles chamam de “Stroker Kit” que levará o 4BT a alturas de desempenho totalmente novas.
Tão conhecido localmente como “Todos os Motores Cummins”, a ACD tem sido um revendedor Cummins de linha completa há mais de 20 anos, especializado em motores de médio alcance e industriais. Eles oferecem praticamente tudo, motores Cummins novos ou remanufaturados, novas peças Cummins genuínas, motores usados e até mesmo peças de salvamento. Como não negociam em mais nada além da Cummins, qualquer um que procure aquela peça difícil de encontrar pode muito provavelmente ligar para o ACD e descobrir que a terá em estoque ou, pelo menos, saber onde conseguir uma. Através de seus anos de experiência, eles se tornaram extremamente bem versados na plataforma 4BT e têm o processo de conversão para uma fina ciência, inserindo o pequeno motor Cummins em jipes, pequenos SUVs, pickups e até mesmo uma ambulância de meados dos anos 50.
Na busca por mais potência, o proprietário Robby Pederson começou a desenvolver um Stroker Kit que aumentaria o comprimento do curso e adicionaria alguns centímetros cúbicos adicionais ao inline-de quatro diesel. No mundo do gás, os motores Stroker não são novidade, já que os motores Stroker 383 Stroker da GM já existem há quase 35 anos. O 383 é construído usando um bloco de motor GM 350-cid padrão com um virabrequim 400-cid modificado, o que muda a distância percorrida pelo pistão.
Novas Hastes e Pistões
Não procurando fazer tanto trabalho no virabrequim, uma vez que o virabrequim 4BT de fábrica é uma peça robusta, Pederson optou por um projeto totalmente novo de pistão e biela para ganhar aquele curso adicional que ele estava procurando. Um motor 4BT de fábrica tem um furo de 4.02 polegadas com um curso de 4.72 polegadas; é assim que chegamos a um motor de 239 polegadas-cúbicas. As novas peças do ACD permitirão que o diâmetro total do pistão se expanda para 4.402 polegadas e é usado um curso muito maior de 5.430 polegadas, que efetivamente levará a saída do motor a 333 polegadas cúbicas, ou 5.46 litros, quase a do Cummins de 5.9L de 12V.
2 O motor 4BT tem sido usado em caminhões utilitários comerciais e equipamentos de construção industrial desde o final dos anos 80 e devido à sua funcionalidade extremamente básica funciona bem como um motor de transplante quando as restrições de espaço restringem o uso do Cummins de seis cilindros maior de 5.9L. Com o cabeçote fora do motor 4BT, alguém com experiência em Cummins de 12V deve se sentir em casa; o 4BT é praticamente o mesmo, apenas dois pistões tímidos, é claro.
Sabendo que a clientela de tal kit estaria após níveis extremos de potência, apenas os melhores materiais foram usados para ter certeza de que o Kit de ACD Stroker suportaria altas pressões de impulso e de cilindros altos. Ao invés de usar pistões fundidos padrão, como as unidades de estoque, o ACD foi com um design de pistão forjado muito mais forte que oferece um design de tigela diferente para melhorar o efeito de redemoinho de ar/combustível, ajudando a criar uma queima mais eficiente na câmara de combustão. O desenho do pistão também tem uma altura total muito menor, juntamente com a localização do pino do pulso sendo movido para mais perto do convés; é de onde vem a maior parte do curso adicional.
Para combinar com o novo pistão, foi necessário desenvolver bielas, que foram feitas de tarugo 4340, como as que estão sendo usadas em todos os motores diesel de alta potência. O novo desenho da biela H não só é mais forte que uma biela de fábrica, como também tem um pino de punho muito menor, que só funcionará com o pistão ACD. Enquanto os pistões e hastes são o verdadeiro coração do Stroker Kit, o ACD também desenvolveu uma série de peças de 4BT para acompanhá-los e garantir que o verdadeiro desempenho de pico possa ser alcançado. Perfis específicos do eixo de comando foram projetados, juntamente com o trabalho personalizado do cabeçote do cilindro, e até mesmo engrenagens ajustáveis específicas da bomba de injeção 4BT. O curto tempo entre os eventos de injeção no motor de quatro cilindros exige uma engenharia um pouco diferente destas peças do que a de um Cummins de seis cilindros, e o ACD acha que eles desenvolveram as peças perfeitas para ajudar a transformar o seu 4BT de 105 cv em um monstro de 800 cv de retalhamento de pneus.
3 O motor 4BT usa um sistema simples de duas válvulas por cilindro, obviamente uma para admissão e outra para escape. Embora este design esteja um pouco “ultrapassado” com a introdução do design de quatro válvulas por cilindro encontrado nos motores 1998.5+ 6BT, ainda é um design suficiente e robusto, especialmente nas aplicações menores de 130-180 cv de baixa polegada cúbica para as quais a maioria dos motores 4BT foram projetados.
4&5 Motores ACD de Salt Lake City, Utah, é um forte revendedor de motores e peças Cummins com anos de experiência em ambas as plataformas 6BT e 4BT. Através de suas práticas comerciais, eles tornaram-se bem conhecidos por seus projetos de conversão 4BT e acabaram de desenvolver motores internos totalmente novos para levar a média de diesel industrial de 130 hp de quatro cilindros a alturas de desempenho totalmente novas. Começando com uma biela e um design de pistão únicos, em breve o ACD oferecerá Kits Stroker completos para qualquer um que queira bombear a potência em sua plataforma 4BT. Mostrado na primeira foto é sua nova biela H 4340 projetada especificamente para o motor 4BT. Estas hastes não só ajudam a aumentar o curso do motor, mas também proporcionam uma durabilidade inigualável para suportar as pressões extremas dos cilindros, devido à enorme potência e torque de funcionamento através destes motores. A segunda figura mostra a nova haste do feixe H (superior) ao lado de uma haste 4BT de fábrica (inferior). Um olho destreinado pode não notar muito, mas o design e material das bielas ACD é muito superior.
6 Um grande plano das duas bielas mostra de onde vem parte do curso adicional do pistão. Observe quanto menor de um diâmetro é usado para encastrar o pino do pulso do pistão? Este novo desenho de biela foi desenvolvido para ser executado exclusivamente com pistões de ACDs forjados sob medida que usam um pino de pulso de aço-ferramenta. A combinação de haste e pistão eleva o curso do pistão do 4BT de uma fábrica de 4,72 polegadas para um maciço de 5,430 polegadas. Isso sozinho aumentará as polegadas cúbicas do motor de um OEM 239 para pouco mais de 275, transformando sua média de 3.9L 4BT em um motor de 4.5L.
7&8 Como mencionado anteriormente, O ACD teve de desenvolver um novo desenho de pistão para os seus Kits de Carrinho de Passeio para ajudar a aumentar o curso geral do motor e trabalhar com as suas hastes de ligação de tarugos recém-desenhadas. Sabendo que os clientes interessados em um kit de atrelado 4BT estariam procurando fazer o máximo de potência possível, a ACD decidiu que pistões forjados robustos seriam a melhor opção para garantir a máxima resistência e durabilidade. A combinação do pistão forjado e do pino do pulso de aço para ferramentas, com revestimento especial para reduzir o desgaste e a fricção, deveria fazer com que o produto final fosse quase indestrutível. As taças de pistão também foram trabalhadas em comparação com um pistão de estoque para promover um melhor efeito de turbilhão para uma queima mais limpa e eficiente na câmara de combustão.
9 Sentado na bancada ao lado um do outro, o pistão de estoque à esquerda parece um pouco diferente do desenvolvido pelos Motores ACD. A saia mais curta e a localização muito mais alta do pino do pulso foram usadas para ajudar mais uma vez no curso geral do pistão, o que permitirá mais deslocamento e potencial de desempenho. Mais centímetros cúbicos significa que mais ar e combustível podem ser aspirados para dentro dos cilindros para, esperançosamente, criar mais potência.
10 Para o novo desenho de pistão forjado, o ACD optou por conjuntos completos de anéis de pistão sem mancha para limitar a pressão de sopro do cilindro e ajudar a manter toda a potência de combustão dentro do cilindro onde ele pertence. Este design de anéis também é durável, mas a usinagem de blocos é crítica, especialmente com o uso de pistões forjados. Onde um pistão fundido em estoque precisaria apenas, digamos, de uma folga de 0,005 polegadas entre ele e a parede do cilindro, um pistão forjado inchará mais sob calor e tensão, então a folga entre o pistão e a parede precisa ser aumentada para evitar que os anéis grudem e potencialmente arruinem o pistão e o bloco do motor.
12 Enquanto o Cummins de 5.9L 6BT pode encontrar problemas de flexão em bloco e cap principal a níveis de potência elevados, o 4BT mais curto não será tão susceptível a esses problemas. No entanto, o ACD ainda prefere usar uma cinta Gorilla de extremidade inferior para ajudar a amarrar tudo na parte inferior do motor. Os pinos principais do ARP também estão sendo usados para garantir que a força de aperto adequada seja torcida na viga e nas tampas principais do virabrequim.
13 No lado da cabeça do cilindro das coisas, as atualizações para o 4BT dos motores ACD são muito parecidas com as encontradas nas construções Cummins de 12V de desempenho: molas de válvula de alta rotação, guarnições de titânio, hastes cromadas, etc… Para esta aplicação em particular, o ACD também funcionará com orifícios de admissão e escape totalmente orientados e polidos, juntamente com válvulas maiores para aumentar o volume de ar a ser alimentado e expelido do motor. Para ajudar o desempenho dessas válvulas maiores, o ACD passou inúmeras horas desenvolvendo diferentes perfis de eixo de comando de válvulas que maximizam a elevação e a duração nos motores 4BT. Uma vez que os eventos de injeção são tão próximos ao desenho em linha quatro, o perfil correto do eixo de comando é crítico para o desempenho desses motores. O ACD pode recomendar a came correta para qualquer construção; quer seja para eficiência de potência ou de combustível, suas cames podem ajudar praticamente qualquer aplicação 4BT.
14 Em aplicações de motores de alta rotação e alta potência, o projeto de fábrica de tampas de congelamento é um ponto de falha comum. Para evitar isso, os motores ACD têm os orifícios de água do cabeçote de cilindros com rosca para aceitar tampões roscados.
15 Como este motor funcionará com pressões de impulso mais altas, o cabeçote de cilindros será usinado para usar um kit de juntas de cabeçote com anel de fogo personalizado e tampões de cabeçote ARP. Devido à troca dos parafusos do cabeçote de fábrica para ARPs mais fortes, como qualquer motor Cummins 6BT, os pedestais do balancim de fábrica devem ser usinados para a liberação.
16 A bomba de injeção Bosch P7100 percorreu um longo caminho em relação ao que foi originalmente projetado e construído para fazer nos caminhões Ram 1994-98. Originalmente desenvolvida para suportar a gama média de 200 cv, a plataforma 4BT com apenas quatro cilindros move ainda menos combustível, uma vez que só era necessária para suportar 130-150 cv na maioria das aplicações. Usando o conhecimento do mercado de desempenho maciço de 12V, essas mesmas técnicas e modificações foram usadas na bomba de injeção ACD. Esta bomba de 13mm usa válvulas de entrega cortadas a laser, obturador de curso de max-rack, robustez de retenção e um desenho de cames personalizado específico para a bomba 4BT para maximizar a injeção de combustível sob os eventos de injeção mais rápida a que o motor de quatro cilindros está sujeito. Esta bomba em particular é capaz de movimentar até 800 ccs de combustível, o que deve ser mais do que suficiente para ajudar a mover o grande Hummer H1 pela rua abaixo (fazendo queimaduras longas de terceira geração em todo o caminho).
17&18 Novamente, Voltando ao seu conhecimento do mercado de reposição de 12V Cummins, os injetores de combustível para o motor 4BT também foram retrabalhados para maximizar a quantidade de combustível que poderia ser injetado e queimado eficientemente nos cilindros. Os injetores de dupla alimentação e os bicos personalizados devem ser mais do que suficientes para suportar a meta de 800 hp do ACD. As linhas personalizadas de injeção de alto fluxo também serão usadas para eliminar quaisquer restrições entre as válvulas de entrega da bomba de injeção e os injetores.
19 Voltando-se para o fundo, trabalhando no lado industrial das plataformas de motor Cummins, o ACD usará estas tampas de válvulas Cummins OEM neste modelo de alta potência, que oferecem ventilação de porta dupla. Enquanto os anéis de pistão sem mancha devem ser cortados na maioria dos motores blow-by, os respiros de alto fluxo nestas tampas de válvulas serão muito mais eficientes do que o funcionamento das tampas de cilindros individuais de fábrica encontradas na maioria dos motores 4BT e 6BT.
20 Como os lados de admissão e escape do cabeçote de cilindros foram porcionados e polidos para maximizar o fluxo de ar através do cabeçote, é natural que seja usado também um upgrade do coletor de escape. Embora existam diferentes colectores do estilo OEM para o 4BT que podem ser usados para se adaptarem a diferentes necessidades de instalação, eles não fluem necessariamente o que um cavalo de alta potência como este precisaria. Assim, os motores ACD voltaram-se para a Steed Speed, que oferece estes colectores personalizados que podem ser adquiridos com flanges turbo T3 e T4, juntamente com locais de saída de montagem central e superior. Estes diferentes locais de montagem do turbo devem ser mais do que suficientes para ajudar a encaixar um 4BT no chassis de quase tudo.
ACD irá em breve instalar este motor 4BT completamente construído no seu veículo de oficina, uma carroçaria H1 Hummer Army sentada no chassis de um Dodge Ram 2500. O Stroker 4BT vai ajudar a empurrar eixos totalmente construídos, suspensão e transmissão personalizados sentados em pneus de 40 polegadas ao longo da estrada. Nós teremos a certeza de fazer um registo completo do projecto quando este estiver a funcionar noutra edição do Diesel World.
ACD Engines compreende que o Kit Stroker completo pode ser mais do que a maioria dos veículos do projecto 4BT irá necessitar, por isso eles têm uma gama de produtos específicos 4BT que podem fazer tudo desde ajudar a aumentar a potência até apenas melhorar a quilometragem do combustível e a eficiência do motor. Eles também possuem uma linha completa de suportes e peças de conversão personalizadas que podem ajudar o seu projeto de conversão ou transplante a ir um pouco mais fácil. DW
4BT Land Cruiser Conversion
A equipa da ACD Motores fez as conversões 4BT a sua especialidade e teve este Toyota Land Cruiser de 1992 na prateleira enquanto fotografávamos o seu novo 4BT Stroker Kit. O dono do Land Cruiser queria mais ânimo do que o motor a gás da fábrica poderia oferecer, mas não queria sacrificar a quilometragem do combustível, tornando-o o candidato perfeito para um Cummins 3.9L ligeiramente melhorado.
Enquanto você pode pensar que toda a magia desta conversão é encontrada sob o capô do Land Cruiser, o ACD estava bem no meio da instalação da nova caixa de transmissão e transferência. O 4BT ligeiramente melhorado será apoiado pela transmissão manual de cinco velocidades NV4500, encontrada nos camiões Dodge Ram 1994-2000. A caixa de transferência é também uma caixa única que com o uso de um anel adaptador permitiu a saída do eixo traseiro do lado do passageiro para permitir a manutenção de ângulos de transmissão adequados com os eixos dianteiro e traseiro originais do Land Cruiser.
A consciência de que a maior potência e torque seriam necessários e procurando manter o orçamento amigável, eles optaram pelo motor menos comum e ligeiramente mais barato da série de bombas de injeção VE, em comparação com o modelo mais popular e facilmente modificado da bomba de injeção P7100. A bomba VE que trabalha com injectores ACD e eixo de cames personalizados deve aumentar a potência do motor original de 105 cv para 200 cv mais fáceis de utilizar. Embora isto possa não parecer muito, o torque de baixa rotação do 4BT apoiado pela transmissão manual de cinco velocidades NV4500 (do camião Dodge Ram 1994-2001) irá proporcionar uma excelente combinação diária para o condutor e todo-o-terreno. Nesta construção em particular, o ACD também será capaz de manter o A/C de fábrica e o sistema de aquecimento, e até foi capaz de adicionar um sistema intercooler atrás da grelha. O ACD e o proprietário do veículo esperam que este pacote tenha uma rede consistente de 25-30 mpg.