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El Toyota 4A-GE / 4A-GZE 1600cc Twin Cam 16V, y el 20V.

Los motores Toyota 4AG fueron introducidos en el 1984 como reemplazo del 2TG Twin Cam. Aunque muchos fanáticos de Toyota le dieron la bienvenida al diseño multivalvular, muchos reservaron su entusiasmo porque el motor parecía frágil. Las piezas internas no seguían el diseño tradicionalmente robusto de Toyota. Pero antes que necesitaran reparación, motores modificados estaban participando y sobreviviendo en competencias. Toyota acababa de premiar a su fanaticada con un nuevo motor.




El secreto del diseño compacto y ligero del 4AG fue mejor metalurgia. De ésta manera, Toyota podía garantizar durabilidad igual al potencial del 4AG. El bloque de hierro fue preferido sobre uno de aluminio, con desventajas mínimas de peso. El 4AG Twin Cam puede ser modificado sin los resultados desastrosos de los bloques de aluminio. Considerando sus dimensiones, la compañía Toyota fue sabia en elegir el bloque de hierro.


Como cualquier otro motor de Toyota, el 4AG evolucionó. Las primeras y segundas generaciones se pueden distinguir por sus entradas de admisión, donde la primera generación usaba entradas grandes con el sistema TVIS, mientras que la segunda generación usaba entradas más pequeñas para darle mayor velocidad a la admisión de aire. La tercera generación tiene 5 válvulas por cilindro, y no se vendió en E.U. Desde la segunda generación el 4AG tiene inyección de aceite para enfriar los pistones (por debajo), y compresiones más altas. El 4AG fue muy popular luego de su introducción, y en competencias vencía a cualquier otro motor multivalvular de 1.6 litros de su época.

La Toyota Motorsports U.S.A. inició un programa de desarrollo para éstos motores, y han sido recompensados con una exitosa serie Formula Atlantic. Estos motores altamente modificados mantienen todas las dimensiones del 4AG, con modificaciones al bloque y a la tapa de bloque ó cabeza, y desarrollan 240hp (179kW) @ 9,500rpm. El 4AG a dejado su marca como un motor de competencia.

El 4AG originalmente propulsaba 3 diferentes configuraciones: tracción trasera (Corolla GTS), motor en el medio (MR2), y tracción delantera (Corolla FX16). También hay 2 posibles configuraciones de tracción el las cuatro ruedas (4WD), pero solo funcionan con niveles de potencia de fábrica. Los modelos Corolla eventualmente cambiaron a tracción delantera, para el tiempo que el 4AG estaba en su 2da. generación (1990). El 4AG desapareció del mercado estadounidense a mediados del 1991. Para la 3ra generación, en Japón, los motores 4A-GE del Corolla GTS y 4A-GZE Supercharged del Corolla GTZ fueron reemplazados por el 4AG 20-válvulas (1992). El motor 20V también tuvo su 2da.generación (1996). La serie 4AG evolucionó de 115hp a 166hp (86kW a 124kW).

El 4AG, por su diseño compacto y liviano, es muy popular para diversas aplicaciones. Vehículos de competencia en desierto ("buggies"), réplicas del Lotus 7, y Toyota Corollas y Starlets de años previos aceptan los motores 4AG. Kits para conversiones están disponibles (Toysport). Hay un tremendo respeto para estos motores, especialmente en aplicaciones de tracción trasera.

Actualmente en Japón hay un resurgimiento de interés por los Toyota Corolla GT-S (AE86, 1984-1987, tracción trasera) basado en un héroe de caricaturas, "Initial-D", quien en su Corolla a enfrentado y vencido a todos sus competidores. Esta fantasía es basada en realidad, ya que el Corolla GT-S es un carro liviano y muy bien balanceado para carreras de circuito y carreras en montañas. Manufactureros japoneses de piezas deportivas (racing), después de descontinuar producción de piezas para el 4AG y el Corolla AE86, han comenzado nuevamente a producir las mismas. Al igual que el motor 2TG 1.6 Twin Cam 8V de los años 70 que reemplazó, el 4AG es el motor Toyota 1600cc TwinCam para una nueva generación.

Otra versión del 4AG fue el 4AGZ, equipado con un "supercharger". La versión de él 4AGZ para el MR2 del mercado de E.U. producía 140hp (104kW) @ 6,400rpm con una compresión de 8.0:1. Con simples modificaciones el 4AGZ producía alrededor de 188hp (140kW). Había un "Twin Charger kit" de HKS que producía 210hp (157kW), y con otras modificaciones su potencia sobrepasaba los 350hp (261kW). Lamentablemente, éste kit ya no está disponible. Disponible a través de Toysport es el "HKS 5AG kit" (5AG no es una designación de Toyota), que incluye un cigüeñal de más viaje (83mm vs. 77mm) y pistones especiales en 81mm ó 81.25mm, para un desplazamiento de 1,711 ó 1,720cc, respectivamente.


Polea HKS de 10psi

Los Corolla AE86 4AG han competido en diversos eventos internacionales de la FIA (Federation Internationale de L'Automobile). Los carros son muy competitivos en Grupo N. Uno de los primeros Corollas preparados por Toysport fue para carreras SCCA GT2. Los MR2 compitiendo en carreras SCCA IT (Improved Touring) están en desventaja en la clase, pero con ciertos arreglos (motores 4AG 2da. Gen.) vuelven a ser competitivos sin violar las reglas. Ambos carros, el Corolla AE86 y el MR2, se pueden preparar para carreras SCCA Solo I y Solo II.

La combinación más rápida es el MR2 Twin Charged, y es completamente controlable en la calle. Motores 4AG preparados con turbina ultimamente producen más potencia, pero son menos controlables. Los motores turbo, con pistones de 4AGZ ó forjados, producen mayor aceleración que el 4AGZ, a niveles de presión (psi) idénticos. El MR2 con motor 4AGZ y los Corollas AE86 y AE92 (GT-S tracción delantera, 1988-1991) convertidos a motor 4AGZ que usan la polea HKS de 10psi (0.7kg-cm2) producen de 175hp (130kW) a 200hp (149kW). Hay poleas más grandes, como la Cusco de 14psi (0.98kg-cm2), pero éstas necesitan la reprogramación y recalibración de el sistema de inyección de combustible. Árboles ó palos de levas de duraciones leves e inyectores más grandes se pueden combinar para niveles fenomenales de potencia.



Modificando el 4AG y el 4AGZE

Bloque- El 4AG es un motor diseñado para altas revoluciones, con un bloque sólido y fuerte. El bloque original, sin modificaciones, puede sobrevivir en exceso de 350hp si se le da suficiente admisión de aire en el área de las 8,000rpm; y sobrevive 250hp si se le da admisión de aire adecuada en el área de las 10,000rpm. Los bloques 2da generación con los inyectores de aceite al pistón deben ser lo mínimo a considerarse. Estos bloques traen bielas más fuertes, con un diámetro de 42mm en el extremo del cigüeñal (punto de biela) y 20mm al bulón ("wrist pin") similares a las bielas del 4AGZ, comparado con 40mm y 18mm respectivamente de las bielas de 1era. generación, las cuales son adecuadas sólo para modificaciones leves. Para competencias serias las bielas deben ser reemplazadas. Alterar el viaje de biela hasta un máximo de 81mm mantendrá la capacidad para altas revoluciones intactas. El diámetro de los pistones se puede aumentar hasta 83mm ("boreo"), pero trate de mantenerlo por debajo de 82.5mm. El cigüeñal Formula Atlantic no es necesario. Rechace bloques que necesiten un "boreo" de 83mm para arreglar, de seguro hay daños a la tapa.

Aléjese de la conversión del 4AG a "7AG". Esta conversión se hace usando el cigüeñal y bielas del motor 7AFE 1.8 de los Corollas modernos. Esto no es recomendable, ya que el cigüeñal del 7AF no es forjado y los tornillos de la volanta son muy pequeños, para los cuales no hay un reemplazo mejor. También las bielas del 7AF fallarán cuando sean sometidas a los niveles de revoluciones de los cuales el 4AG es capaz. Esta conversión es un ejercicio de creatividad, pero un fracaso para aplicaciones reales de alto rendimiento. Si le gusta el ********** del 7AF, use el motor completo.
Tapa ó cabeza- Hay que discutir ciertas cosas sobre la tapa Formula Atlantic. La tapa Formula Atlantic es una tapa modificada de 4AG, con las entradas de admisión y escape "porteadas" y pulidas, y con los ajustes de las válvulas cambiadas a ajuste mecánico de "shims" estilo "under-the-bucket", similar a los motores 2TG y 18RG Twin Cam de los setentas. Las válvulas y los muelles (resortes) son diferentes también. Estas modificaciones son requeridas cuando se usan palos (árboles de levas) de alta duración y levante (más de 300º). Para uso en la calle no hay ventajas de cambiar el ajuste de válvulas o modificar la tapa a las especificaciones Formula Atlantic. Los cambios a la cámara de combustión y las entradas de admisión diminuirían la potencia a menos que se prepare el motor completo a las especificaciones de Formula Atlantic, lo cual lo convertiría en un motor imposible de usar en la calle por sus características de operación.

Para modificar el 4AG es muy poca la preparación requerida en la tapa, aparte de igualar el diámetro de la "araña" de admisión a las entradas de la tapa ("Match-porting") y pulir la araña. Aumentar el diámetro de las entradas de admisión de la tapa en éste motor Twin Cam casi siempre disminuye la velocidad de entrada del aire, resultando en peor respuesta de aceleración. Irrespectivamente de que muchos anuncien que ganarás 20hp ó más con solo alteraciones a la tapa, esto es simplemente imposible sin cambiar los palos a unos de más duración y los pistones a unos de mayor compresión. Toyota ha moldeado y preparado todas sus tapas multivalvulares a unas tolerancias muy específicas para uso en la calle y en competencias, y son pocas las ganancias a conseguir modificándolas.

La selección de palos para motores con el sistema de inyección y pistones originales deben ser limitadas a menos de 265º de duración. Bloques modificados con pistones de al menos 10.5:1 de compresión pueden usar hasta 288º. Se recomienda cambiar a ajuste de shims" estilo "under-the-bucket" para duraciones mayor a 300º, con los pistones de alta compresión correspondientes. Instalar palos de alta duración en una tapa sin modificar causará que los "shims" se caigan, resultando que el motor se detenga instantaneamente (muy malo). Manténgase lejos de palos modificados ("regrind") para aumentar su duración y levante, ya que tendrá problemas consiguiendo los "shims" correctos para ajustarlos. Este problema no existe con palos comprados nuevos de TRD, HKS, TODA Racing, Toysport, etc.

En la cámara de admisión ó araña del 4AGZ, el "runner" del piston #1, que está doblado, debe ser rellenado y reconfigurado. Este es un procedimiento simple que debe hacerse. Asegúrese de revisar frecuentemente el aceite del supercharger. Muchos han sufrido una muerte prematura por falta de aceite. La tapa 20 válvulas fue el bono de la Toyota para el 4AG luego de que desapareciera el 4AGZ. Con la válvula adicional y los "throttle bodies" independientes, la tapa del 4AG 20V es un diseño único. Desafortunadamente ésta tapa tiene muchas piezas propietarias y la única forma de hacer una conversión a un 20V es usando el motor completo. La posición del distribuidor es problemática para aplicaciones de tracción trasera, aunque ya hay disponible un kit que relocaliza el distribuidor para que se pueda hacer esta conversión ó si se usa un sistema de computadora (como el Electromotive Tec II, Haltech, Accel DFI, Motec, y el E&E Freedom ECU) el distribuidor se eliminaría por completo.
Supercharger y Modificaciones Turbo- La preparación necesaria para usar una turbina es reducir la compresión. El 4AG / 4AGZ que vaya a ser utilizado a niveles de presión mayores de 10 psi deben usar pistones forjados. Bloques con inyectores de aceite al pistón deben ser usados, ya que éstos traen mejores bielas. Para presiones mayores de 18 psi, las bielas deben ser reemplazadas. Un radiador para el aceite ("oil-cooler") es obligatorio, y para todas las aplicaciones un radiador de agua más grande es una buena inversión. Use los inyectores de combustible y el regulador de presión de combustible de un 4AGZ para conversiones a turbina de un motor normalmente aspirado. Inyectores de 550cc están disponibles para serios niveles de presión y potencia. La bomba de combustible puede ser cambiada por una de Supra Turbo (1987-1992), un reemplazo directo.
Admisión de combustible- Si es posible, evite usar los carburadores "side-draft" (Weber, Mikuni, etc.). El costo de los carburadores, araña, además de la conversión del sistema de ignición llegará a acercarse al costo de un sistema de inyección de combustible nuevo. El sistema de inyección original es adecuado para modificaciones leves. Los sistemas de inyección del 4AG y el 4AGZ usan un sensor AFM ("Air Flow Meter") ó un sensor MAP ("Manifold Air Pressure"). El modelo AFM model es preferido ya que le permite al usuario un nivel de ajuste necesario para palos modificados. No hay compensación disponible con el sensor MAP. No hay ventaja alguna en cambiar a un sistema MAP. La idea de potencia perdida debido a las restricciones del AFM no son ciertas.

Sistema de Ignición- Aún los motores 4AGZ equipados con DFI ("Direct Fire Ignition") tendrán una mejoría usando un amplificador de ignición. Este es uno de los pocos sistemas de ignición de Toyota que son marginales. Bujías más "frías" (número más alto) deben ser usadas con cualquier modificación. Para los motores 4AG equipados con carburadores, el distribuidor tiene que ser suplementado con un controlador de tiempo, controlador de ignición (MSD), y bobina.
Recomendaciones

Configuración Original - Reacondicionar el 4AG es simple. Experiencia del "Machine Shop" en la reconstrucción de tapas Twin Cam es necesaria. Los cilindros deben mantenerse por debajo de 83mm. Bielas de 2da. generación pueden usarse con los pistones de alta compresión (2da. generación, 10.3:1), si están disponibles. Limpie las entradas de admisión y los pasajes del sistema de recirculación de gases (EGR). Verifique las dimensiones de los puntos de cigüeñal, ya que hay diferencias. Configuración Modificada- Use los bloques de 2da. generación. Las tapas con las entradas de admisión pequeñas (no-TVIS) tienen una mayor velocidad de admisión de aire, muy importante cuando se usan carburadores. Dependiendo del sistema de inyección de combustible usado, escoja el palo más leve disponible, ya que tendrá mejores resultados. Poleas de palo ajustables asegurarán la precisión de tiempo y presión de los cilindros. Pistones forjados de alta compresión tienen precios razonables y son una buena modificación. Un motor de 2da. generación necesitará la fabricación de un nuevo diseño de araña para aplicaciones de tracción trasera. El "throttle body" puede ser agrandado para aumentar la entrada de aire. La instalación de un 4AGZE en un Corolla ó MR2 normalmente aspirado necesitará la bomba de "power steering", el compresor de aire acondicionado, y el alternador correctos para esa aplicación, ya que éstas piezas son únicas y las monturas correctas deben ser usadas. El "intercooler" montado sobre el 4AGZ cabe dentro del compartimiento de motor del MR2 normalmente aspirado, y requiere una entrada de aire ("scoop") en los Corollas de tracción delantera, aunque un "intercooler" al frente es una mejor opción. Las poleas más grandes (10~14psi) son necesarias.

Hay tantas teorías de modificaciones como hay mecánicos. El paso más importante en la modificación de un motor es finalizar la configuración exacta antes de comprar cualquier pieza. Incrementos en el desplazamiento que no afecten el radio de "bore" a "stroke" ni el potencial de altas revoluciones del motor le darán la ventaja. La tapa 16V original ha estado mucho tiempo en desarrollo en términos de configuración de los palos de levas. Una selección incorrecta de palos de levas resultará en una combinación totalmente insatisfactoria.
Configuración de Competencia- La preparación de cualquier motor para un evento deportivo sancionado está seriamente reglamentada. Conozca las reglas antes de comenzar. Piezas para el 4AG aprobadas por la FIA para las categorías Grupo A y Grupo N están disponibles. Cualquier preparación seria debe comenzar con la conversión del ajuste de válvulas al tipo "under-the-bucket" (TRD). Esto permitirá el uso de cualquier combinación de palos de levas. Bielas con especificaciones de Formula Atlantic pueden usarse con los pistones correctos (bulón de 19mm). Para aplicaciones de supercharger ó turbina use las bielas con bulones de 20mm. Volantas livianas están disponibles para asegurar una respuesta de aceleración más rápida. Configuraciones de las cámaras de combustión y las entradas de admisión parecidas a las de Formula Atlantic pueden usarse, pero nunca las especificaciones exactas a menos que el motor vaya a ser usado en un chasis de fórmula o en un "buggy" de arena. El motor 20V, usado en la serie Formula Toyota de Japón, también está respaldado con piezas de competencia.

Especificaciones

Bore: 81mm
Stroke: 77mm
Desplazamiento: 1,587cc
Compresión: 9.4:1 1era. gen.
......................10.3:1 2da. gen.
......................10.5~11.0:1 20V
.......................8.0~8.9:1 4AGZ

Potencia: 115hp @ 6,600rpm 1era. gen. (128hp @ 6,600rpm en Japón) (124cv @ 6,600 en europa)
..................138hp @ 7,200rpm 2da. gen.
..................162hp @ 7,800rpm 20V 1era gen (silver top)
..................167hp @ 7,800rpm 20V 2da gen (Black top)
..................140hp @ 6,400rpm 4AGZ (166hp @ 6,400rpm en Japón)
**********: 98lb-ft @ 4,800rpm 1era. gen. (110lf-ft @ 5,200rpm en Japón)
...............108lb-ft @ 6,000rpm 2da. gen.
...............119lb-ft @ 5,600rpm 20V
...............137lb-ft @ 4,400rpm 4AGZ (152lb-ft @ 4,400rpm en Japón)

Inyectores: 182cc/m 1era. gen.
......................235cc/m 2da. gen.
......................295cc/m 20V
......................365cc/m 4AGZ

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P.D.
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