Funcionamiento del 4x4 en Toyota Hilux y otras camionetas

Muchos pescadores deportivos sueñan con adquirir un vehículo doble tracción que les permita acceder a esos rincones inhóspitos para la pesca soñada. Para los afortunados que concretan ese sueño, la conducción off road no es tarea fácil y puede costar bastante caro aprender de los errores. Por ello, esta guía tiene el fin de aportar conocimientos en esta área, enfocándonos exclusivamente en el escenario típico de un pescador: el acceso a playas o zonas de pesca.

Es imprescindible conocer una serie de conceptos mecánicos antes de avanzar en el tema. No existe un vehículo ideal, sino vehículos que se ajustan en menor o mayor medida a los requerimientos de una travesía. Habitualmente encontraremos comentarios sobre qué vehículo es fabuloso, pero si carece de espacio de carga, no es el adecuado para una travesía de varios días. Por el contrario, en una salida corta a una playa o duna, puede resultar mucho más eficiente un pequeño jeep de 3 puertas que un gran vehículo de 2 toneladas, sin que por ello uno sea malo o el otro bueno.

Motores a gasolina vs. Motores diésel

Los motores a gasolina se caracterizan por tener una gran potencia y pueden realizar el trabajo más rápido. Sin embargo, ese motor sería incapaz de remolcar un auto por una cuesta, ya que su fuerza o torque es muy bajo. Al otro extremo, tenemos un motor de un bus que escasamente logra girar a 4.000.- Rpm.

Esta diferencia de prestaciones está determinada por el funcionamiento mismo de ambos motores. En el caso de los motores bencineros, el combustible es quemado por una chispa producida por las bujías y la gasolina, al ser más explosiva, lo hace más rápido. Por su parte, un motor diésel no funciona encendiendo el combustible con una chispa sino por simple compresión, eso hace que el proceso de quema de combustible sea más lento.

Para alcanzar el nivel de compresión necesaria para encender el diésel se requiere una construcción muy sólida del motor, por lo que un motor diésel pesará bastante más y su longevidad será mucho mayor. Junto con ello, generalmente la carrera de los pistones, es decir la distancia que recorren, es mucho menor en los bencineros para poder girar más rápido y aumentar la potencia, y en los diésel son mucho más largas, lo que les permite aumentar el torque pero girando más lento.

Resulta fundamental poder determinar qué tipo de uso offroad haremos de nuestro vehículo para poder definir si nos acomoda un motor diésel o bencinero.

El Turbo

Un efecto muy desagradable, especialmente en el manejo offroad de los turbos, es que necesitan cargarse, es decir, aumentar la presión del colector de escape para poder funcionar. Por eso, requieren al menos 2.000.- rpm. Esto se traduce en que cuando estamos a bajas revoluciones y aceleremos no sentiremos respuesta hasta que el turbo logre su presión de trabajo, lo que resulta muy molesto, por ejemplo, para salir de un arenal.

Sistemas de tracción: AWD vs. 4WD vs. 4x4

Quizás uno de los puntos más diferenciadores entre estos vehículos es el sistema de tracción. En un vehículo convencional, la fuerza del motor es transferida a través del cigüeñal a la caja de cambios y desde ahí a las ruedas traseras mediante el eje cardán en el caso de las camionetas, o en el caso de los autos a las ruedas delanteras a través de las juntas homocinéticas.

• AWD (All Wheel Drive): En este caso, la tracción está conectada de forma permanente a las 4 ruedas (generalmente en relación 70% adelante, 30% atrás). Aquí no se busca prestaciones off road o fuera de carretera, sino más bien obtener mejores prestaciones en ruta, al tener un mejor agarre en curvas y optimizar la potencia entregada por el motor. Sin embargo, al poder traccionar con las 4 ruedas a la vez, le permiten sortear algunos escenarios que para un vehículo convencional serían más difíciles, especialmente los caminos de ripio, mejorar la tracción en la nieve y algunos escenarios no muy complejos de arena.
• 4WD: En esta categoría se presentan vehículos que permiten seleccionar el modo de operación de conducción normal 4×2 (tracción a dos ruedas) o 4×4 (tracción a 4 ruedas). En este caso, la relación de tracción generalmente es 60% y 40% y está orientada a obtener mejor tracción. Esta categoría es conocida como vehículos Todo Camino, puesto que pueden sortear varios escenarios de nieve, barro, arena, etc., pero siempre que no presenten condiciones muy accidentadas (cuando existan caminos). Generalmente traen asistentes electrónicos que vienen configurados para los diversos escenarios (arena, nieve, barro) que, dependiendo de lo que elija el usuario, ajustan la relación de tracción delantera/trasera, y otros parámetros motrices. En esta categoría nos encontramos con la mayoría de los denominados SUV (Sport utility vehicle).

La caja reductora en el sistema 4x4

Pero en realidad, cuando hablamos de off road, la gran diferencia la hace la caja reductora. Situada inmediatamente después de la caja de cambios, permite reducir la relación de salida de la caja de cambios, obteniendo el doble del torque aplicado a las ruedas sacrificando la velocidad. En la práctica, nos encontraremos con una palanca o un interruptor que nos permitirá alternar entre 2H, 4H y 4L.

• 4H : Tracción a las 4 ruedas, tal como en el caso de los 4wd, la distribución de la tracción se dirige a las 4 ruedas de forma simultánea, lo que se busca es sortear los diversos obstáculos y permite una conducción a altas velocidades (hasta los 80 km/hrs).
• 4L : Al seleccionar esta opción, además de aplicar la tracción a las cuatro ruedas, entra en funcionamiento el reductor, con ello se obtiene un alto torque a la ruedas pero limitando la velocidad. La L, de Low (bajo) se refiere a la velocidad con que podemos desplazarnos, solo hasta los 40 klm/hrs. puesto que en esta modalidad el motor se sobre revoluciona. La mejor forma de entender cómo funciona un reductor es analizar el caso de las bicicletas con selector de cambios. Cuando circulamos en nuestras mountain bike y nos enfrentamos a una cuesta, el esfuerzo por pedalear es alto, entonces lo que hacemos es elegir un cambio en que el engranaje central, donde están los pedales sea mas chico y en el engranaje de la rueda sea más grande, con esto hemos logrado reducir la relación de los engranajes y podemos pedalear suavemente aunque avancemos lentamente. Esto es precisamente lo que hace la caja reductora, de modo que podemos vencer grandes obstáculos a bajas velocidad pero manteniendo un régimen de revoluciones mas alto de modo de aprovechar toda la potencia de nuestro motor.

Cubos Manuales y Automáticos

• Cubos Manuales: En este caso, en las ruedas delanteras encontraremos una perilla que se puede girar entre las posiciones Free y Lock, las cuales debemos seleccionar con el siguiente procedimiento:
  1. Detener el vehículo.
  2. Colocar la transmisión en neutral.
  3. Seleccionar la tracción (4H, 4L).
  4. Bajarse del vehículo y mover el selector del cubo de la cada rueda delantera desde la posición Free a Lock.
  5. Avanzar algunos metros hasta escuchar un «click» que nos indicará que el sistema engranó.
  Una vez finalizado el uso de la tracción para volver a la conducción normal debemos realizar el proceso inverso:
  1. Detener el vehiculo.
  2. Colocar neutro en la caja de cambios.
  3. Volver el selector de tracción a 2H.
  4. Bajarse del vehículo y mover las perillas de los cubos de ambas ruedas hasta la posición Free.
  5. Retroceder algunos metros hasta escuchar el típico click que indica que se desacoplaron.
• Cubos Automáticos: Son aquellos que no tienen el selector Free/Lock en las ruedas delanteras, el procedimiento para usar la doble tracción es el siguiente:
  1. Detener el vehículo.
  2. Colocar la transmisión en neutral.
  3. Seleccionar la tracción (4H, 4L).
  4. Colocar primera y avanzar vigilando que en el panel de instrumento se encienda la luz indicadora de tracción.
  En este caso, el acoplamiento de los cubos de las ruedas delanteras es automático (generalmente por accionamiento neumático o por vacío), por lo que no es necesario bajarnos del vehículo.

Sistemas Electrónicos

En algunos vehículos es posible pasar desde la conducción normal en 2H a 4H sin necesidad de detener el vehículo, se puede realizar hasta los 40 km/hrs. No obstante, para pasar de 4H a 4L siempre es necesario detener el vehículo. Con el uso de sistemas computarizados en la caja de transferencia hoy es posible seleccionar las distintas opciones de tracción mediante un botón en el panel de instrumentos, siendo el computador a bordo el que realizara la operación de conexión cuando los parámetros de velocidad sean los correctos, incluso se ofrece la opción «Auto» que le entrega el control total al computador para utilizar la tracción cuando determina que el camino pierde adherencia (Especialmente en los suv), sin embargo esta comodidad implica agregar una serie de elementos electrónicos al sistema que aumentan la posibilidad de fallos en el sistema de tracción, siendo en la opinión de los expertos en el tema el sistema más básico de cubos manuales y palanca selectora el más fiable y duradero.

El diferencial

Finalmente tenemos que referirnos a un último elemento en el sistema de distribución de la tracción, cual es el diferencial. Este elemento recibe desde el eje cardán la fuerza enviada desde le motor que ha pasado por la caja de cambios y la transfer y la distribuye entre sus dos ruedas. La mayoría de los vehículos doble tracción dispone de este elemento en el eje trasero, mientras que en el delantero se opta por la distribución de potencia a través de junta homocinéticas, siendo este último sistema mas frágil pero más barato de fabricar, además se dispone de un diferencial central que cumple la misma función de distribuir la fuerza motriz pero este no va conectado a las ruedas obviamente si no que sus salidas son al diferencial delantero y por otro lado al diferencial trasero.

El diferencial debe su nombre a que es el encargado de compensar la diferencia de recorrido que se produce entre las ruedas al tomar una curva. Analicemos esto en detalle, imaginémoslos que la distribución de fuerza es 50% y 50% a cada rueda, ¿qué pasaría si tomamos una curva a la derecha a 150 km/hrs?, la rueda de la curva, la derecha en este caso, recorrería menos distancia que la rueda contraria a la curva, lo que en la práctica nos pondría resistencia a doblar, en términos técnicos originaría un subviraje, tendiendo el vehículo a seguir derecho sacándonos de la carretera, para solucionar esto el diferencial compensa esas desigualdades distribuyendo la tracción de acuerdo al grado de resistencia que se presente, en el ejemplo, la rueda de la curva, la derecha, recibiría el peso (al inicio de la curva) del vehículo por lo que ofrecería mayor resistencia a la tracción dejando mas libre la rueda izquierda para que esta pueda girar más rápido y compensar la diferencia de recorrido, esto es lo que se llama un diferencial libre.

Tenemos el vehículo detenido, una rueda sobre asfalto y la otra sobre arena fina o barro, al colocar primera e iniciar la marcha el diferencial se encontrará con una rueda con muy poca resistencia y una sólidamente afirmada, por lo que la diferencia será tan grande que entregará 100% de tracción a la rueda en arena y 0% a la de asfalto, pero la rueda en la arena no podrá traccionar en el suelo suelto y terminará enterrándose.

Para remediar esto, algunos vehículos 4×4 ofrecen la activación de un bloqueo del diferencial bajo demanda. Mediante un botón en el panel de instrumentos bloqueamos el diferencial para que entregue una distribución de 50% a cada rueda de modo de poder superar estas dificultades, obviamente el bloqueo se debe desconectar en modo de conducción normal por lo descrito arriba, sin embargo este sistema es algo caro de implementar y muy pocos vehículos lo incluyen de serie, una solución mas barata pero no tan efectiva son los diferenciales LSD o de desplazamiento limitado, que en palabras simples bloquean la rueda a un 20%, es decir por cada 5 vueltas que da la rueda libre, da una la rueda contraria, que en algo ayuda a salir de un problema.

Para terminar este punto es importante recalcar que por ningún motivo se debe activar la tracción (4H y 4L) sobre asfalto ya que originará un daño profundo a todo el sistema, como del mismo modo es importante mantener neumáticos del mismo tamaño adelante y atrás, especialmente en los AWD.

Neumáticos

Toda la potencia del motor y las diferentes fórmulas de distribución de la tracción terminan en los neumáticos, convirtiéndose en elementos fundamentales en un vehículo 4×4.

• Neumático para barro MT (Mud Terrain): Están diseñados para barro principalmente, se caracterizan por tener grandes calugas en sus bandas y en el lateral del neumático. Su diseño permite al girarlos a gran velocidad desalojar el barro que se adhiere y mejorar la tracción. En arena tienden a escarbar más de la cuenta, pero en un vehículo potente se logran muy buenos desempeños. Son muy ruidosos en carretera y ofrecen poca adherencia en asfalto, siendo hasta peligrosos en pavimento al disminuir la capacidad de frenado del vehículo.
• Neumático para todo terreno AT (All Terrain): ...

Repuestos Caros

El precio de los repuestos de vehículos varía considerablemente dependiendo de diversos factores, partiendo por la complejidad del daño que se busca reparar. Los repuestos más caros del mercado automotor son aquellos que involucran sistemas vitales para el funcionamiento del vehículo, por lo que integran tecnologías avanzadas, materiales de calidad y diseños específicos por marca y modelo. Por otra parte, el tamaño de estos repuestos también puede afectar el costo de la pieza.

A continuación se presentan los siete repuestos más caros que puedes encontrar en Chile:

• Motor.
• Diferencial.
• Caja de cambios.
• Turbo.
• Sistema de suspensión neumática.
• Unidad de Control Electrónico (ECU).
• Árbol de levas.

Tabla de precios de repuestos (ejemplos)

Motor: El motor es el corazón del vehículo y su reemplazo es una de las reparaciones más costosas.

Diferencial: El diferencial permite que las ruedas motrices giren a diferentes velocidades, especialmente al tomar curvas. Para esto, el diferencial recibe la potencia del motor por medio de la transmisión y la distribuye a las ruedas, ajustando automáticamente la velocidad de cada rueda de acuerdo con las condiciones del camino y la conducción.

Turbo: El turbo es el sistema que aumenta la potencia del motor al comprimir el aire que ingresa en los cilindros, lo que permite una mejor combustión y mayor rendimiento.

Unidad de Control de motor (ECU):La ECU es la computadora central del vehículo y está implicada en diversas funciones. Si el motor es el corazón del auto, se podría decir que la ECU es el cerebro del vehículo, que controla las funciones de los distintos sistemas que forman parte del auto, y monitoriza su performance a partir de diversos sensores instalados en puntos clave.

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