Cummins 4BT 101

2 4BT-motorn har använts i kommersiella nyttotruckar och industriell anläggningsutrustning sedan slutet av 1980-talet och på grund av sin extremt grundläggande funktionalitet fungerar den bra som transplantationsmotor när utrymmesbegränsningar begränsar användningen av den större sexcylindriga 5,9L Cummins. Med cylinderhuvudet av 4BT-motorn bör någon med erfarenhet av 12V Cummins känna sig som hemma; 4BT-motorn är praktiskt taget densamma, bara två kolvar saknas förstås.

1 3,9L 4BT Cummins-dieselmotorn har blivit en extremt populär plattform för konverteringsprojekt under de senaste åren, och det är av goda skäl. Den delar praktiskt taget alla interna och externa delar med sin storebror, 5.9L 12V Cummins som finns i Dodge Ram pickuperna 1989-98, och kommer som vanlig utrustning i hundratals kommersiella och industriella tillämpningar. Tillgängligheten till delar, effektpotentialen, bränsleförbrukningen och avsaknaden av elektronik gör den till en enkel go-to-motor när det är dags att klämma in en dieselplattform i ramskenorna på nästan vad som helst.

2 4BT-motorn har använts i kommersiella nyttolastbilar och industriell anläggningsutrustning sedan slutet av 1980-talet och på grund av sin ytterst grundläggande funktionalitet fungerar den bra som transplantationsmotor när utrymmesbrist begränsar användningen av den större sexcylindriga 5,9L Cummins. Med cylinderhuvudet från 4BT-motorn bör någon med erfarenhet av 12V Cummins känna sig hemma; 4BT-motorn är praktiskt taget densamma, bara två kolvar blygsamma, förstås.

3 4BT-motorn använder ett enkelt system med två ventiler per cylinder, uppenbarligen en för insugning och en för avgas. Även om denna konstruktion är något ”föråldrad” i och med införandet av konstruktionen med fyra ventiler per cylinder som återfinns i 6BT-motorerna från 1998.5+, är det fortfarande en tillräcklig och robust konstruktion, särskilt i de tillämpningar med mindre kubikcentimeter och låga 130-180 hästkrafter som de flesta av 4BT-motorerna var konstruerade för.

4&5 ACD Engines of Salt Lake City, Utah, är en stark återförsäljare av Cummins motorer och reservdelar med många års erfarenhet av både 6BT- och 4BT-plattformarna. Genom sina affärsmetoder har de blivit välkända för sina 4BT-konverteringsprojekt och har just utvecklat helt nya motorinterna delar för att ta den genomsnittliga vanliga industriella fyrcylindriga dieseln med 130 hästkrafter med fyra cylindrar till helt nya prestandahöjder. ACD har börjat med en unik design av kuggstång och kolv och kommer snart att erbjuda kompletta Stroker Kits för alla som vill pumpa upp kraften i sin 4BT-plattform. På den första bilden visas deras nya H-beam 4340 billet-kopplingsstång som är konstruerad speciellt för 4BT-motorn. Dessa stänger hjälper inte bara till att öka motorns slaglängd, utan kommer att ge oöverträffad hållbarhet för att klara av det extrema cylindertrycket när man kör massiv kraft och vridmoment genom dessa motorer. Den andra bilden visar den nya H-balkstången (överst) bredvid en fabrikstillverkad 4BT-stång (nederst). Ett otränat öga kanske inte märker så mycket, men utformningen och materialet i ACD:s kopplingsstänger är långt överlägset.

6 En närbild av de två kolvstängernas kolvändar visar varifrån en del av det extra kolvslaget kommer. Lägg märke till hur mycket mindre diameter som används för att omsluta kolvens handledsstift? Den här nya konstruktionen av kopplingsstången utvecklades för att uteslutande köras med ACD:s specialsmidda kolvar som använder en handledsstift av verktygsstål. Kombinationen av stång och kolv höjer 4BT:s kolvslag från fabrikens 4,72 tum till massiva 5,430 tum. Enbart detta ökar motorns kubikcentimeter från OEM 239 till drygt 275, vilket förvandlar din genomsnittliga 3,9L 4BT till en 4,5L-motor.

7&8 Som tidigare nämnts, ACD var tvungna att utveckla en helt ny kolvdesign för sina Stroker Kits för att öka motorns totala slaglängd och för att fungera med deras nykonstruerade billet-kopplingsstänger. Eftersom ACD visste att kunder som var intresserade av ett 4BT Stroker Kit skulle vilja få ut så mycket hästkrafter som möjligt, beslutade ACD att robusta smidda kolvar skulle vara det bästa alternativet för att säkerställa maximal styrka och hållbarhet. Kombinationen av den smidda kolven och handledsstiftet i verktygsstål, med specialbeläggning för att minska slitage och friktion, bör ge en nästan oförstörbar slutprodukt. Kolvskålarna har också bearbetats jämfört med en lagerkolv för att främja en bättre virvelverkan för en renare och effektivare förbränning i förbränningskammaren.

9 När kolven sitter på bänken bredvid varandra ser lagerkolven till vänster ganska annorlunda ut jämfört med den kolv som utvecklats av ACD Engines. Den kortare kjolen och den mycket högre placeringen av handledsstiftet användes för att återigen hjälpa till med det totala kolvslaget, vilket kommer att möjliggöra mer förskjutning och prestandapotential. Fler kubikcentimeter innebär att mer luft och bränsle kan dras in i cylindrarna för att förhoppningsvis skapa mer kraft.

10 För den nya smidda kolvkonstruktionen valde ACD att använda sig av kompletta kolvringssatser utan spalt för att begränsa cylindertrycksavblåsning och hjälpa till att hålla all förbränningskraft inne i cylindern där den hör hemma. Den här ringkonstruktionen är också hållbar, men blockbearbetning är kritisk, särskilt vid användning av smidda kolvar. Medan en gjuten kolv i standardutförande endast behöver ha ett avstånd på 0,005 tum mellan kolven och cylinderväggen, kommer en smidd kolv att svälla mer under värme och påfrestningar, så avståndet mellan kolven och cylinderväggen måste ökas för att förhindra att ringarna fastnar och eventuellt förstör kolven och motorblocket.

11 ACD Engines har planer på att installera den här första monster Stroker 4BT-motorn i deras butiks H1 Hummer som vilar på specialbyggda axlar och 40-tumsdäck. Butiken vill bevisa kraftpotentialen hos den lilla 4BT och dess extrema mångsidighet som både den perfekta dieselkonverteringsmotorn för ett äldre fordon med bara milda kraftuppgraderingar (som ACD:s kamaxel och insprutningspump) för att öka en stock 4BT från sina undermåliga 130 hk till 200 eller till och med 250 hk till en fullfjädrad tävlingsmotor på 700+ hk som denna Stroker ska bli. Liksom alla motorbyggen börjar allt med ett rent, naket motorblock som måste maskinbearbetas till exakta cylinder- och vevaxelmått.

12 Medan 5.9L 6BT Cummins kan råka ut för problem med böjning av block och huvudlock vid höga effektnivåer är den kortare 4BT inte lika känslig för dessa problem. ACD föredrar dock fortfarande att använda en Gorilla girdle i bottenänden för att hjälpa till att binda ihop allting i den nedre delen av motorn. ARP-huvuddubbar används också för att se till att rätt klämkraft är vridet på grimman och vevaxelns huvudkapslar.

13 När det gäller cylinderhuvudet är uppgraderingarna av ACD Engines 4BT i stort sett desamma som de som återfinns i prestanda 12 V Cummins-byggen: För den här specifika applikationen kommer ACD också att köra fullt portade och polerade insugnings- och avgasportar tillsammans med större ventiler för att öka den luftvolym som matas in och ut från motorn. För att hjälpa dessa större ventiler att fungera har ACD tillbringat otaliga timmar med att utveckla olika kamaxelprofiler som maximerar lyft och varaktighet i 4BT-motorerna. Eftersom insprutningstillfällena ligger så nära varandra med inline-fyra-designen är rätt kamaxelprofil avgörande för hur dessa motorer presterar. ACD kan rekommendera rätt kam för varje bygge; oavsett om det är för effekt eller bränsleeffektivitet kan deras kammar hjälpa nästan alla 4BT-applikationer.

14 I motorapplikationer med högt varvtal och höga hästkrafter är fabrikens inpressade fryspluggkonstruktion en vanlig felpunkt. För att förhindra det har ACD Engines låtit cylinderhuvudets vattenportar tappas för att acceptera gängade pluggar.

15 Eftersom den här motorn kommer att köras med högre laddtryck kommer cylinderhuvudet att maskinbearbetas så att det kan användas med ett specialanpassat brandringat packningssats för huvudet och ARP-huvudbultar. På grund av bytet från fabrikshuvudbultarna till de starkare ARP-bultarna måste, precis som i alla 6BT Cummins-motorer, fabriksvredespelarna bearbetas för att få utrymme.

16 Insprutningspumpen Bosch P7100 har kommit en bra bit på väg sedan den ursprungligen konstruerades och byggdes för att göra på Ram-lastbilar från 1994-98. Ursprungligen utvecklades den för att stödja mitten av 200 hk, men 4BT-plattformen med bara fyra cylindrar flyttar ännu mindre bränsle, eftersom den bara behövde stödja 130-150 hk i de flesta tillämpningar. Med hjälp av kunskap från den massiva marknaden för 12V-prestanda användes samma tekniker och modifieringar i ACD-insprutningspumpen. Denna 13 mm-pump använder laserskurna leveransventiler, max-rack travel plug, starkare hålldon och en anpassad kamkonstruktion som är specifik för 4BT-pumpen för att maximera bränsleinsprutningen under de snabbare insprutningshändelser som den fyrcylindriga motorn är utsatt för. Just den här pumpen kan flytta upp till 800 ccs bränsle, vilket borde vara mer än tillräckligt för att hjälpa till att flytta den stora H1 Hummern nedför gatan (och göra långa burnouts i tredje växeln hela vägen).

17&18 igen, med hjälp av sin kunskap om 12V Cummins-eftermarknaden, gjordes bränsleinsprutningarna för 4BT-motorn också om för att maximera mängden bränsle som effektivt kunde injiceras och förbrännas i cylindrarna. Insprutarna med dubbelmatning och de skräddarsydda munstyckena bör vara mer än tillräckliga för att stödja ACD:s mål på 800 hk. De anpassade högflödesinsprutningsledningarna kommer också att användas för att eliminera eventuella begränsningar mellan insprutningspumpens leveransventiler och injektorerna.

19 Med utgångspunkt i sin bakgrund som arbetar med den industriella sidan av Cummins-motorns plattformar kommer ACD att använda dessa OEM Cummins-ventilkåpor på det här bygget med höga hästkrafter, som erbjuder dubbel portventilation. Medan de spaltlösa kolvringarna bör minska det mesta av motorns blow-by, kommer högflödesventilerna i dessa ventilkåpor att vara mycket effektivare än att köra de individuella cylinderkåporna från fabriken som finns på de flesta 4BT- och 6BT-motorer.

20 Eftersom cylinderhuvudets insugnings- och avgassidor har portats och polerats för att maximera luftflödet genom huvudet är det naturligt att en uppgradering av avgasröret också används. Även om det finns olika grenrör i OEM-stil för 4BT som kan användas för att passa olika installationsbehov, så flödar de inte nödvändigtvis vad ett bygge med höga hästkrafter som det här skulle behöva. Så ACD Engines vände sig till Steed Speed, som erbjuder dessa specialtillverkade grenrör som kan köpas med både T3- och T4-turboflänsar tillsammans med center- och toppmonterade utgångsplatser. Dessa olika turbofästeplatser borde vara mer än tillräckligt för att hjälpa till att få in en 4BT i chassit på nästan vad som helst.

Denna Toyota Land Cruiser från 1992 stod på hyllan när vi var hos ACD och fotograferade deras 4BT Stoker-satser; den har redan konverterats till en 4BT-motorplattform som använder en av ACD:s specialanpassade kamaxlar och omarbetade roterande VE-insprutningspumpar, som hjälper till att pumpa effektutgången från 130 hk till nästan 200 hk. Ökningen av effekt och vridmoment bör vara tillräcklig för att flytta Land Cruiser upp och ner på motorvägen med lätthet, samtidigt som den erbjuder ett bra, användbart effektband i terräng och utmärkt bränsleförbrukning i terräng.

ACD Engines är experter på att göra dessa 4BT-konverteringar och har skohornat in den lilla Cummins-motorn i nästan allt från Jeepar, minitruckar och till och med en ambulans från mitten av 50-talet. Under huven på denna Land Cruiser kommer du att märka att den fyrcylindriga dieseln passar nästan perfekt och kommer att behålla full användning av fabriksvärmen och A/C med några anpassade konsoler byggda av ACD. Tillägget av en intercooler framför kylaren kommer också att hjälpa till med turbon och motorns effektivitet.

Och även om du kanske tror att all magi i den här ombyggnaden finns under Land Cruiserns motorhuv, så var ACD mitt uppe i installationen av den nya växellådan och förflyttningshuset. Den milt uppgraderade 4BT kommer att backas upp av den femväxlade manuella NV4500-växellådan som finns i Dodge Ram-lastbilarna från 1994-2000. Överföringslådan är också en engångsprodukt som med hjälp av en adapterring möjliggör en bakre axelutgång på passagerarsidan så att rätt drivlinjevinklar kan behållas med Land Cruisers ursprungliga fram- och bakaxlar.