Vize se proměňuje v realitu – prototyp Volkswagen XL1 spotřebuje pouhých 0,9 l/100 km!

Mobilita budoucnosti je jedním z nejnapínavějších témat naší doby. Vše se točí kolem centrální otázky, kam až lze snížit spotřebu energie automobilu, pokud se důsledně využije veškerých současných technických znalostí pro zvyšování hospodárnosti. Volkswagen nyní představil odpověď na tuto otázku: nový XL1. Spotřeba paliva: 0,9 l/100 km. Žádný jiný hybridní vůz vybavený spalovacím motorem a elektromotorem není úspornější. Prototyp lze poprvé spatřit ve světové premiéře v rámci autosalonu v Kataru (26. až 29. ledna).

XL1 je třetím evolučním stupněm jednolitrového vozu značky Volkswagen. Současný předseda dozorčí rady společnosti Volkswagen AG, Prof. Dr. Ferdinand Piëch, formuloval začátkem tohoto století vizionářský cíl zavést do sériové výroby plnohodnotný automobil pro každodenní dopravu se spotřebou 1,0 l/100 km. Nový XL1 posunuje nyní tento cíl na dosah ruky.

Technicky náročná lehká konstrukce (monocoque a vnější díly jsou z kompozitu vyztuženého uhlíkovými vlákny), dokonalá aerodynamika (cx = 0,186) a hybridní poháněcí ústrojí typu plug-in (s vnějším dobíjením), tvořené dvouválcovým motorem TDI (35 kW / 48 k), elektromotorem (20 kW), sedmistupňovou dvouspojkovou převodovkou DSG a akumulátorem Li-Ion, umožnily snížit spotřebu prototypu Volkswagen XL1 na 0,9 l/100 km a emise CO2 na 24 g/km. Hybridní koncepce typu plug-in znamená, že prototyp XL1 dokáže navíc ujet vzdálenost až 35 kilometrů s čistě elektrickým pohonem bez jakýchkoli emisí. Akumulátor lze dobíjet z běžné elektrické sítě připojením do konvenční zásuvky. K dobíjení akumulátoru dochází také prostřednictvím rekuperace (zpětné získávání kinetické energie) během brzdění, kdy elektromotor pracuje jako generátor.

Navzdory obrovské hospodárnosti se inženýrům podařilo zlepšit praktické vlastnosti karoserie v porovnání s oběma předchozími prototypy. Zatímco v jednolitrovém vozu představeném v roce 2002 a ve studii L1 vystavené poprvé v roce 2009 seděli řidič se spolujezdcem v zájmu aerodynamiky vozidla ještě v řadě za sebou, jsou v novém XL1 sedadla pro oba cestující umístěna jako obvykle vedle sebe. Nastupování a vystupování usnadňují poprvé křídlové dveře. Dalšího pokroku bylo dosaženo ve výrobě dílů z kompozitů vyztužených uhlíkovými vlákny, které se používají také ve Formuli 1. Inženýrům společnosti Volkswagen se znovu podařilo výrazně snížit výrobní náklady, což je nesmírná výhoda pro případnou malosériovou produkci vozů XL1. Společně s dodavateli byl vyvinut a patentován nový systém pro výrobu uhlíkových kompozitů v tzv. procesu aRTM (advanced Resin Transfer Moulding).

Nejúspornější automobil na světě

Nový XL1 dokazuje, že v budoucnosti na nás čekají fascinující technologie pro úsporné a čisté vozy. A dává jasně najevo, že řízení automobilu bude zdrojem potěšení i v budoucnosti. Jízda v XL1 je skutečně dynamická. Zdrojem dynamiky není ovšem hrubá síla motoru, nýbrž čistá účinnost. K tomu dva příklady s rekordními hodnotami:

1. Prototypu XL1 stačí k jízdě konstantní rychlostí 100 km/h výkon 6,2 kW / 8,4 k, což je zlomek výkonu potřebného u současných vozidel (Golf 1.6 TDI s výkonem 77 kW a sedmistupňovou převodovkou DSG: 13,2 kW / 17,9 k).

2. V elektrickém režimu ujede XL1 více než jeden kilometr se spotřebou elektrické energie nižší než 0,1 kWh (82 Wh/km).

Pokud řidič zmobilizuje plný výkon hybridního systému, zrychlí pokrokový prototyp značky Volkswagen z 0 na 100 km/h za necelých 11,9 sekundy a dosáhne elektronicky omezené nejvyšší rychlosti 160 km/h. Tato čísla neříkají ovšem zdaleka všechno. Protože XL1 váží jen 795 kilogramů, má poháněcí soustava s vozem relativně snadnou práci. Při požadavku plného výkonu je motor TDI dosahující točivého momentu 120 N.m navíc podporován elektromotorem, jehož maximální točivý moment 100 N.m je generován již při rozjezdu. Díky kombinované činnosti turbodieselu a elektromobilu má řidič k dispozici k dispozici maximální hodnotu točivého momentu 140 N.m.

Hybridní koncepce typu plug-in

Volkswagen realizuje v novém XL1 koncepci hybridního pohonu typu plug-in, která využívá účinnou techniku turbodieselu common rail (TDI) a dvouspojkové převodovky DSG. TDI dosahuje nejvyššího výkonu 35 kW / 48 k ze zdvihového objemu pouhých 0,8 litru. Kompletní hybridní jednotka se nalézá v zádi vozidla. Mezi motorem TDI a sedmistupňovou převodovkou DSG je uložen vlastní hybridní modul s elektromotorem a spojkou, který byl integrován do skříně převodovky DSG místo běžného setrvačníku. Napájení elektromotoru zajišťuje akumulátor Li-Ion. Výkonová elektronika pracuje s napětím 220 V a řídí vysokonapěťové energetické toky z a do akumulátoru, resp. k elektromotoru. Palubní síť prototypu XL1 získává potřebné napětí 12 V prostřednictvím měniče DC/DC.

Spolupráce mezi elektromotorem a motorem TDI: Elektromotor podporuje vznětový motor TDI při akceleraci, ale, jak již bylo zmíněno, dokáže pohánět prototyp XL1 také vlastními silami. Tímto způsobem překoná vzdálenost až 35 kilometrů. Při přechodu do elektrického režimu odpojí spojka motor TDI od hnacího řetězce a zároveň dojde k vypnutí turbodieselu. Převodovka DSG zůstává ovšem prostřednictvím sepnuté spojky na své straně spojená s poháněcím ústrojím. Důležitá je možnost řidiče svobodně rozhodovat o tom, kdy chce jet s XL1 v čistě elektrickém režimu (podmínkou je dostatečně nabitý akumulátor). Za tím účelem řidič jednoduše stiskne odpovídající tlačítko na přístrojové desce a vůz pokračuje od tohoto okamžiku v jízdě pouze s hnací sílou elektromotoru. Opětovné spuštění motoru TDI během jízdy probíhá hladce a pohodlně. Zdrojem spouštěcího impulzu je velmi rychlé sepnutí spojky spalovacího motoru poté, co byl rotor elektromotoru uveden do vyšších otáček. Motor TDI je díky tomu přímo roztočen do potřebných otáček. Celý proces probíhá naprosto plynule a řidič z opětovného spuštění motoru TDI necítí prakticky nic.

Během brzdění pracuje elektromotor jako generátor, který využívá kinetickou energii k dobíjení akumulátoru (rekuperace). Za určitých provozních podmínek lze v rámci celého hybridního systému měnit zatížení vznětového motoru TDI pomocí elektromotoru, aby turbodiesel pracoval s příznivější účinností a spotřeboval méně paliva. Také sedmistupňová automatizovaná převodovka DSG volí své převody s ohledem na co nejnižší spotřebu energie. Řídicí jednotka motoru reguluje energetické toky a činnost jednotlivých komponentů hnacího řetězce v závislosti na výkonu požadovaném ze strany řidiče. Jako parametry pro průběžné zajišťování optimálního způsobu pohonu používá mimo jiné polohu pedálu plynu/elektronicky ovládané škrticí klapky, zatížení motoru, zásobu energie a energetický mix z kinetické a elektrické energie.

Dvouválec TDI využívá velkosériovou techniku:

Motor TDI 0,8 litru (35 kW / 48 k) byl odvozen od motoru TDI 1,6 litru, který pohání například modely Golf a Passat. Rozteč válců (88 mm), vrtání (79,5 mm) a zdvih (80,5 mm) jsou proto u obou turbodieselů s přímým vstřikováním common rail zcela identické. Kromě toho sdílí dvouválec prototypu XL1 s velkosériově vyráběným čtyřválcem důležité prvky pro omezování tvorby emisí. Mezi ně patří mimo jiné speciální dno pístů, vícenásobné vstřikování a individuální nasměrování jednotlivých paprsků vstřikovaného paliva.

Dobré komfortní vlastnosti motorů common rail se podařilo přenést také na dvouválec. Klidný běh motoru navíc optimalizuje vyvažovací hřídel, který se otáčí stejně rychle jako klikový hřídel, od něhož je poháněn.

Hliníková kliková skříň motoru TDI byla navržena tak, aby bylo dosaženo maximální tvarové přesnosti a tím i velmi malých třecích ztrát. S ohledem na snižování emisí se používá recirkulace výfukových plynů, oxidační katalyzátor a filtr pevných částic. S touto výbavou splňuje motor 0.8 TDI emisní normu Euro 6.

S nejvyšší účinností pracuje také chladicí soustava. Externě ovládané elektrické vodní čerpadlo je aktivováno řídicí jednotkou motoru k chlazení motoru TDI jen v situacích, kdy to skutečně vyžadují provozní podmínky motoru. Za tím účelem je v přední části vozidla umístěn automaticky nastavitelný přívod vzduchu k chladicí soustavě motoru. Rovněž inteligentní řízení chladicí soustavy přispívá ke snížení spotřeby. Také druhé elektrické vodní čerpadlo je řízeno podle skutečné potřeby a obsluhuje samostatný nízkoteplotní kapalinový chladicí okruh, který zajišťuje nezbytné chlazení startéru-generátoru a výkonové elektroniky.

Karoserie z uhlíkových kompozitů je mistrovským dílem vrcholné techniky

Vývojový tým dosáhl mimořádných výsledků během vývoje karoserie z uhlíkových kompozitů, a to jak z hlediska lehké konstrukce, tak i aerodynamiky. Inovativnost koncepce karoserie nového XL1 ukazuje srovnání s modelem Golf:

Bestseller Golf se může pochlubit v kompaktní třídě velmi dobrou hodnotou aerodynamického odporu vzduchu cx (0,312) x A (čelní plocha 2,22 m2) = 0,693 m2, zatímco XL1 má hodnoty cx = 0,186 a A = 1,50 m2. Z toho vyplývá hodnota aerodynamického odporu vzduchu 0,277 m2, která je 2,5krát nižší než u Golfu!

Design nové doby: Nový XL1 je 3888 mm dlouhý, 1665 mm široký a jen 1156 mm vysoký. To jsou extrémní rozměry. Polo má podobnou délku (3970 mm) a šířku (1682 mm), je však mnohem vyšší (1462 mm). Nový XL1 je přibližně stejně nízký jako Lamborghini Gallardo Spyder (1184 mm). Lze si tedy snadno představit, jak neobyčejně vypadá Volkswagen, který je na silnici stejně dlouhý a široký jako Polo, ale nízký jako Lamborghini.

Supersportovní vůz připomínají také křídlové dveře nového XL1. Ta jsou ukotvena ve dvou bodech, dole ke sloupku A a nahoře k rámu střechy nad čelním oknem, a vyklápějí se proto nejen vzhůru, ale i mírně dopředu. Dveře navíc sahají daleko do střechy. V otevřené poloze uvolňují mimořádně velký otvor pro nastupování a vystupování.

Nový XL1 navazuje na stylistické pojetí studie L1 představené v roce 2009. Nový prototyp působí díky své větší šířce robustněji. Celý design karoserie byl nekompromisně podroben zákonům aerodynamiky. Vpředu je XL1 nejširší a směrem dozadu se vůz zužuje. Při pohledu seshora připomíná XL1 svým tvarem delfína. Zejména v zadní části se tvary přizpůsobují vzdušnému proudění a snižují tak aerodynamickým odpor.

Silueta střechy tvoří oblouk od sloupku A až k zádi. Zadní kola jsou kompletně zakrytá, aby zde nevznikaly turbulence. Vzdušné proudění optimalizují rovněž malé spoilery před a za koly. Kolemjdoucí budou navíc marně hledat vnější zpětná zrcátka. Místo nich jsou ve výklopných dveřích uloženy malé kamery, jejichž obraz prostoru za vozem je přenášen na dva displeje v interiéru.

Přední partie nového XL1 již nemá typickou masku chladiče. Její tvary přesto korespondují s aktuální DNA designu značky Volkswagen. Proto v této oblasti dominují horizontální linie. Černý pruh na místě klasické masky chladiče a energeticky úsporné dvojité světlomety LED tvoří průběžný pás. Vlastní přívod vzduchu pro chlazení motoru TDI, akumulátoru a interiéru je regulován elektricky ovládanými lamelami ve spodní části přídě. Techniku LED používají také tenké lišty směrových ukazatelů, které tvoří horizontální linii pod hlavními světlomety a před podběhy předních kol se zdvihají v úhlu šikmo vzhůru. Výsledná příď se vyznačuje jasným designem, který je typický pro značku Volkswagen, přestože zcela nový vzhled se vyznačuje extrémními rozměry a proporcemi.

Zcela novými cestami se designéři ubírali při návrhu zadní partie, v jejíchž tvarech jsou nově interpretovány charakteristické vlastnosti vozů Volkswagen, preciznost a kvalita. Mimořádně nápadné jsou následující čtyři znaky:

1. Znovu se zde objevuje tvar delfína a dozadu se zužující linie karoserie s velmi precizními odtrhovými hranami pro dokonalou aerodynamiku.

2. Linie střechy ve stylu kupé bez zadního okna. Do této linie bylo integrováno velké zadní víko, pod nímž se ukrývá poháněcí ústrojí a zavazadlový prostor o objemu 100 litrů.

3. Červený pás tvořený diodami LED, který ohraničuje záď seshora a z obou stran. Do pásu z diod LED jsou integrovány koncové svítilny, světlomet zpětného chodu, zadní mlhovky a brzdová světla.

4. Černý difuzor, který téměř hladce přechází do zcela zakryté spodní části vozu.

Důsledně lehká konstrukce: Karoserie nového XL1 je z velké části vyrobena z lehkého a stabilního kompozitu vyztuženého uhlíkovými vlákny. Konkrétně jsou z tohoto materiálu vyrobeny všechny vnější díly karoserie i samotná nosná skořepina (monocoque) se vzájemně mírně přesazenými sedadly pro řidiče a spolujezdce. Výroba kompozitových dílů probíhá procesem aRTM. Do matrice z epoxidových pryskyřic jsou přitom vkládány jednotlivé vrstvy uhlíkových vláken tak, aby výsledný díl získal požadovanou pevnost. Uvedená kombinace materiálů vytváří extrémně odolný a lehký kompozit. Průmyslová výroba karoserie, kterou se může pochlubit nový XL1, byla po dlouhou dobu považována za nemožnou. Volkswagen dokázal již v roce 2009 nalézt v rámci vývoje XL1 prakticky realizovatelný a ekonomicky schůdný způsob výroby dílů z uhlíkových kompozitů v potřebném množství. A tento proces byl nyní dále zdokonalen.

Uhlíkový kompozit je pro karoserii nového XL1 ideálním materiálem díky své nízké hmotnosti. Prototyp XL1 váží jen 795 kilogramů. Z toho připadá 227 kilogramů na kompletní poháněcí ústrojí, 153 kilogramů na podvozek, 80 kilogramů na výbavu (včetně dvou skořepinových sedadel) a 105 kilogramů na elektrickou výbavu. Zbývá 230 kilogramů a přesně tolik váží karoserie včetně křídlových dveří, čelního okna z tenkého skla a velmi bezpečné nosné skořepiny (monocoque), jejíž konstrukce se již skvěle osvědčila v motoristickém sportu. Celkem 21,3 procenta hmotnosti nového XL1, resp. 169 kilogramů, je vyrobeno z uhlíkového kompozitu. Kromě toho je 22,5 % hmotnosti (179 kilogramů) zhotoveno z lehkých kovů. Pouze 23,2 % (184 kg) nového XL1 připadá na materiály na bázi oceli a železa. Zbývající část hmotnosti je tvořena různými dalšími plasty (např. boční okna z polykarbonátu), kovy, přírodními vlákny, provozními kapalinami a elektronikou.

Bezpečná lehká konstrukce: Nový XL1 je nejen lehký, ale i velmi bezpečný. Na této skutečnosti se podílí opět uhlíkový kompozit. Podobně jako u monopostů Formule 1 je základem vozu velmi pevný monocoque. Na rozdíl od Formule 1 je tato bezpečnostní schránka ovšem nahoře uzavřená – jistota je jistota. V závislosti na druhu nárazu pohlcují a rozvádějí energii nárazu do struktury karoserie střešní sloupky A a B, střešní rám a prahy. Pasivní bezpečnost přivádějí k dokonalosti dodatečné podélné a příčné nosníky v přední a zadní části vozu.

Podvozek s ESP používá materiály ze světa high-tech

Na principu lehké konstrukce s nejvyšší úrovní bezpečnosti je založen také podvozek, jehož nápravy jsou vybaveny příčnými zkrutnými stabilizátory. Přední kola jsou zavěšena na dvojicích příčných ramen, vzadu je náprava s šikmými rameny. Obě nápravy jsou velmi kompaktní a nabízejí vysoký jízdní komfort. Většina komponentů podvozku je přichycena přímo k nosné skořepině (monocoque) z uhlíkových kompozitů.

Hmotnost byla v oblasti podvozku snížena prostřednictvím dílů z hliníku (např. zavěšení kol, brzdové třmeny, tlumiče, skříň převodky řízení), uhlíkového kompozitu (stabilizátory), keramiky (brzdové kotouče), hořčíku (kola) a plastu (kostra volantu). K nízké spotřebě energie nového XL1 přispívají svým dílem také ložiska kol a hnací hřídele s optimalizovaným třením a zcela nová generace pneumatik Michelin s optimalizovaným valivým odporem (vpředu: 115/80 R 15; vzadu: 145/55 R 16). Další přínos pro bezpečnost představují protiblokovací systém ABS a elektronický stabilizační systém ESP. Ochrana životního prostředí bez nejvyšší míry bezpečnosti by totiž byla krokem zpátky. Nový XL1 ovšem ukazuje, že oba požadavky lze plně uspokojit.

Technické údaje XL1