Silniki V-hot i V-cold: działanie, różnice, zalety i wady każdego z systemów

Z pewnością kiedyś słyszałeś o silnikach V-hot, zwanych również „Hot inside V” lub, po hiszpańsku, silnikach „V gorących”. A jeśli powiem, że mówiąc o stronie „hot” czyli „gorącej” w silniku, zazwyczaj mamy na myśli stronę, po której znajduje się układ wydechowy, podczas gdy zimną stroną jest dolot, to myślę, że już masz wyobrażenie.

Różnice między silnikiem V-hot a V-cold

Rzeczywiście, w silniku widlastym każdy z dwóch rzędów cylindrów ma swoją stronę „hot” (gorącą) i „cold” (zimną). Zwykle, zwłaszcza w silnikach wolnossących, zimne strony łączy się wewnątrz litery V, a gorące pozostawia na zewnątrz. Dzięki temu można zastosować jeden kolektor dolotowy w środku litery V i łatwo poprowadzić kolektory wydechowe z boków V ku dolnej części silnika.

Ta konfiguracja „V-cold” nie jest zarezerwowana dla silników wolnossących; doskonale można też zastosować doładowanie za pomocą turbosprężarek, a wtedy zazwyczaj stosuje się po jednej turbosprężarce na każdy rząd cylindrów, umieszczone po bokach silnika, na zewnątrz litery V. Istnieje wiele przykładów silników widlastych, zarówno benzynowych, jak i wysokoprężnych, które stosują ten schemat „V-cold”.

Szczególnie pamiętam Audi RS 6 (generacja C6, z 2008 roku), wyposażonego w aż V10 TFSI. Przychodzi mi on do głowy, bo miał poważne problemy z odprowadzaniem ciepła, gdy jechało się „szybko” przy wysokich temperaturach otoczenia. Problem nie wynikał jednak bezpośrednio z umieszczenia turbosprężarek na zewnątrz V, lecz z faktu, że był to bardzo rozbudowany silnik, a wszystko było mocno ściśnięte w komorze silnika RS 6.

Rzeczywiście, w kolejnej generacji RS 6, zaprezentowanej w 2012 roku, zrezygnowano z 5-litrowego V10 TFSI na rzecz 4-litrowego V8, znacznie bardziej kompaktowego… i już w konfiguracji „V-hot”, z kolektorami wydechowymi i turbosprężarkami wewnątrz litery V. Nie jest to jednak bynajmniej wynalazek Audi: już w latach 80. XX wieku była ona stosowana przez Ferrari w jej bolidach Formuły 1. Z pierwszych silników V-hot, jakie pamiętam, najbardziej wyróżniał się ten z pierwszego BMW X6 xDrive 50i, około 2008 roku. Silnik z dwiema turbosprężarkami Twin-Scroll, zasilanymi spalinami z jednego kolektora. Nie zapominam też o innych V8 „hot”, takich jak te w Mercedes-AMG GT czy w pierwszym Porsche Panamera Turbo. Dokładnie w tym filmie możesz zobaczyć V8 AMT-GT w działaniu.

https://www.youtube.com/watch?v=kkNKNYNFflw&t=81s

Dlaczego układ „V-hot” jest lepszy?

Ale dlaczego układ V-hot jest lepszy w przypadku silników z turbodoładowaniem? Przede wszystkim dlatego, że, jak doskonale wiesz, to spaliny silnika napędzają turbosprężarki. Im bliżej kolektorów wydechowych znajdują się turbosprężarki, tym krótszą drogę muszą pokonać spaliny, by dotrzeć do turbiny, a więc mniej jest strat ciśnienia, temperatury i prędkości, czyli energii spalin. Poprawia się sprawność układu doładowania, co ogranicza turbo-lag, czyli opóźnienie reakcji turbo.

Sama ta zaleta byłaby już wystarczająco istotna. Istnieją jednak inne, techniczne, a nawet przemysłowe. Silnik V-hot z turbosprężarkami w środku litery V jest znacznie bardziej zwarty, co pozwala na większą swobodę w instalowaniu dodatkowych modułów w komorze silnika lub w konfigurowaniu układu kierowniczego, zawieszeń… Ponadto wyraźniej oddzielone są „zimna” i „gorąca” (nomen omen) część silnika. Z kolei łatwiej, głównie dzięki wspomnianej zwartości, zastosować silnik „V-hot” w szerszej gamie pojazdów, w przeciwieństwie do „V-cold” z turbinami na zewnątrz litery „V”, które wymaga większej komory silnika.

Co do ewentualnych problemów wiążących się z konfiguracją „V-hot”, to nic, czego nie dałoby się rozwiązać, jak już udowodniono, za pomocą materiałów odpornych na bardzo wysokie temperatury oraz układów chłodzenia i intercoolerów wodnych i olejowych, które pozwalają na precyzyjną kontrolę temperatury. Drugim minusem jest umiejscowienie ciężaru układu doładowania wyżej, co zwykle równoważy się stosowaniem smarowania z suchą miską olejową.

Galeria zdjęć silników V-hot i V-cold