Hybrydowy Volkswagen XL1 zużywa tylko 0,9 l/100 km

Pojazdy przyszłości to jeden z najbardziej interesujących tematów naszych czasów. Podstawowe pytanie brzmi: jak bardzo uda się obniżyć zużycie energii przez samochody, jeżeli konsekwentnie będzie się wykorzystywać zestaw rozwiązań zwiększających efektywność? Na to pytanie odpowiedź znalazł już Volkswagen. W nowym XL1 zużycie paliwa wynosi 0,9 l/100 km. Żaden inny pojazd hybrydowy z silnikiem elektrycznym i spalinowym nie jest tak oszczędny.

Pod względem koncepcyjnym XL1 to trzeci etap ewolucji strategii 1-litrowych samochodów Volkswagena. Obecny Przewodniczący Rady Nadzorczej Volkswagen AG, prof. dr Ferdinand Piëch na początku wieku sformułował wizjonerski cel, zakładający doprowadzenie do produkcji seryjnej pełnego, nadającego się do codziennej eksploatacji samochodu zużywającego jeden litra paliwa. Nowy XL1 sprawił, że dzisiaj cel ten jest już na wyciągnięcie ręki.

Nowy XL1 udowadnia, że przyszłość przyniesie niezwykle oszczędne i czyste technologie, przy czym nie pozbawi kierowców przyjemności z jazdy. Prowadząc XL1 ma się poczucie dynamiki, i to nie dzięki mocy, lecz efektywności. Temu prototypowi wystarczy 6,2 kW/ 8,4 KM, czyli tylko ułamek mocy dzisiejszych samochodów, aby utrzymać stałą prędkość 100 km/h (Golf 1.6 TDI o mocy 77 kW z 7-biegową DSG: 13,2 kW/ 17,9 KM). Ponadto w trybie elektrycznym XL1 potrzebuje mniej, niż 0,1 kWh (82 Wh/km), aby przejechać odcinek jednego kilometra. To rzeczywiście rekordowe wartości!

Wykorzystując pełną moc systemu hybrydowego prototyp Volkswagena przyspiesza od 0 do 100 km/h w zaledwie 11,9 sekundy. Prędkość maksymalna (ograniczona elektronicznie) wynosi 160 km/h. Ale te liczby nie mówią jeszcze wszystkiego: ponieważ XL1 waży tylko 795 kilogramów, układ napędowy nie musi się zbytnio męczyć.

Koncepcja hybrydy plug-in 

W nowym XL1 Volkswagen zastosował koncepcję hybrydy plug-in, wykorzystującą oszczędną technikę turbodiesla z Common Rail (TDI) i przekładnię dwusprzęgłową (DSG). Jednostka TDI uzyskuje maksymalną moc 35 kW/48 KM z zaledwie 0,8 litra pojemności skokowej. Kompletny zespół hybrydowy umieszczono w tylnej części nadwozia. Między TDI i 7-biegową DSG znajduje się właściwy moduł hybrydowy z silnikiem elektrycznym i sprzęgłem. Moduł ten został wbudowany w korpus DSG w miejscu tradycyjnego koła zamachowego. Silnik elektryczny jest zasilany energią ze zintegrowanej baterii litowo – jonowej. Elektronika mocy pracująca w zakresie napięć 220 V zarządza przepływem wysokowoltowej energii z baterii i do baterii, względnie do silnika elektrycznego. Wewnętrzna sieć elektryczna XL1 jest zasilana 12-woltowym napięciem przez przetwornicę DC/DC.

Współpraca silnika elektrycznego i TDI: Silnik elektryczny wspiera TDI przy przyspieszaniu (boostowanie), lecz również może samodzielnie napędzać XL1 na odcinku do 35 kilometrów. W tym trybie TDI jest odłączany od układu napędowego przez otwarcie sprzęgła. Natomiast sprzęgło po stronie przekładni pozostaje zamknięte, tak więc DSG może być w pełni wykorzystywana. Ważne jest, że kierowca może sam zdecydować, czy chce jechać tylko na prąd (o ile bateria jest wystarczająco naładowana). W tym celu wciska odpowiedni przycisk na tablicy rozdzielczej i od tego momentu pracuje tylko silnik elektryczny. Ponowny rozruch silnika TDI następuje w bardzo komfortowy sposób: aby umożliwić tak zwany impulsowy start TDI podczas jazdy, wirnik silnika elektrycznego zostaje doprowadzony do wysokiej prędkości obrotowej, a sprzęgło po stronie silnika bardzo szybko zamyka się. W ten sposób TDI jest przyspieszany do potrzebnej prędkości obrotowej i uruchamiany. Całość przebiega absolutnie płynnie, tak że kierowca praktycznie nawet nie poczuje, że silnik spalinowy został uruchomiony.

Dwucylindrowy TDI wykorzystuje technikę stosowaną w samochodach produkowanych seryjnie. Jednostka XL1 o pojemności 0,8 l (35 kW/48 KM) opiera się na 1,6-litrowym TDI, napędzającym między innymi Golfa i Passata. Zatem TDI 0,8 l ma taki sam rozstaw cylindrów (88 milimetrów), średnicę (79,5 milimetra) i skok (80,5 milimetra) jak silnik TDI 1,6 z Common Rail. Ponadto dwucylindrowy silnik z XL1 i czterocylindrowy wielkoseryjny mają takie same rozwiązania wewnętrzne zmniejszające emisję substancji szkodliwych, między innymi specjalne rowki w tłokach, wielokrotny wtrysk i indywidualne sterowania strumieniami wtryskiwanego paliwa.

Konstrukcja aluminiowego korpusu silnika TDI pozwoliła na uzyskanie wysokiej dokładności kształtu, a tym samym bardzo małych strat na tarcie. Jeżeli chodzi o redukcję emisji, zastosowano recyrkulację spalin oraz katalizator oksydacyjny i filtr cząsteczek stałych. Tak wyposażony silnik spełnia już dzisiaj normę emisji spalin Euro6.

Również układ chłodzenia został zoptymalizowany pod kątem zwiększenia efektywności. Sterowana elektrycznie pompa wody jest aktywowana przez moduł zarządzania tylko wtedy, gdy wymagają tego warunki pracy silnika. W tym celu w przedniej części pojazdu znajduje się automatycznie otwierany kanał powietrza chłodzącego silnik. Taki sposób zarządzania temperaturą również przyczynia się do redukcji zużycia paliwa. Druga, aktywowana także tylko w razie potrzeby, elektryczna pompa wodna z oddzielnym obiegiem wody z niższym poziomem temperatury służy do chłodzenia generatora rozruchowego i elektroniki mocy.

Lekka konstrukcja: Nadwozie nowego XL1 w znacznej części składa się z lekkiego i wytrzymałego tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknem węglowym (CFK). Z tworzywa tego wykonany jest monocoque z lekko przesuniętymi względem siebie siedzeniami kierowcy i pasażera oraz wszystkie części dołączane do karoserii. Warstwy włókien węglowych z systemem żywic epoksydowych są formowane w poszczególne części metodą aRTM. Z takiego połączenia materiałów otrzymywany jest ekstremalnie wytrzymały i lekki materiał kompozytowy. Wykonanie według przemysłowych standardów nadwozia z CFK, takiego jak w nowym XL1, przez długi czas uznawane było za niemożliwe. Volkswagenowi już w 2009 roku, w ramach prac nad XL1 udało się znaleźć względnie tanią i nadającą się do zastosowania w produkcji seryjnej metodę wytwarzania części z CFK w większych ilościach; metoda ta była sukcesywnie udoskonalana.

O tym, dlaczego CFK jest idealnym materiałem na nadwozie nowego XL1, świadczy jego masa. Prototyp XL1 waży zaledwie 795 kilogramów. Z tego 227 kilogramów przypada na całą jednostkę napędową, 153 kilogramy na zawieszenie, 80 kilogramów na wyposażenie (wraz z dwoma siedzeniami kubełkowymi) i 105 kilogramów na elektrykę. Pozostaje 230 kilogramów, i dokładnie tyle waży nadwozie z CFK wraz z podnoszonymi drzwiami, przednią szybą ze specjalnego cienkiego szkła oraz znaną ze sportu motorowego, bardzo bezpieczną kabiną typu monocoque. Łącznie 21,3 procent nowego XL1, czyli 169 kilogramów to CFK. Do produkcji 22,5 procent wszystkich części (179 kilogramów) Volkswagen zastosował metale lekkie. Tylko 23,2 procent (184 kilogramy) nowego XL1 to stal i stopy żelaza. Pozostałe kilkanaście procent rozdziela się na różne inne tworzywa sztuczne (np. boczne szyby z poliwęglanu), metale, włókna naturalne oraz płyny robocze i elektronikę.

Nowy XL1 jest nie tylko lekki, lecz również bardzo bezpieczny. Volkswagen zastosował w tym modelu nadwozie typu monocoque, znane z bolidów Formuły 1. W przeciwieństwie do F1 kapsuła jest jednak zamknięta od góry – bezpieczeństwa nigdy za wiele. Zależnie od rodzaju zderzenia energia przenoszona jest przez słupki A, słupki B, ramy dachu i progi. Dodatkowe belki podłużne i poprzeczne w przedniej i tylnej części nadwozia jeszcze bardziej zwiększają bezpieczeństwo bierne.

Zawieszenie z ESP wykorzystuje supernowoczesne materiały

Lekką konstrukcją przy maksymalnym bezpieczeństwie charakteryzuje się także zawieszenie wyposażone w stabilizatory przy przedniej i tylnej osi. Z przodu zastosowano oś z podwójnymi wahaczami poprzecznymi, z tyłu oś z wahaczami ukośnymi. Obie osie mają bardzo zwartą konstrukcję i zapewniają wysoki komfort jazdy. Podzespoły zawieszenia w wielu punktach są połączone bezpośrednio z monocoque.

Masę zawieszenia zredukowano dzięki zastosowaniu elementów z aluminium (m.in. szkielet osi, zaciski hamulców, amortyzatory, obudowa przekładni kierowniczej), CFK (stabilizatory), ceramiki (tarcze hamulcowe), magnezu (koła) i tworzywa sztucznego (szkielet kierownicy). Zoptymalizowane pod względem tarcia łożyska kół i wały napędowe oraz zoptymalizowane pod względem oporów toczenia opony MICHELIN zupełnie nowej generacji (z przodu 115/80 R 15, z tyłu: 145/55 R 16) również przyczyniają się do mniejszego zużycia energii przez XL1. Dodatkowe bezpieczeństwo zapewnia natomiast system zapobiegający blokowaniu się kół (ABS) oraz elektroniczny program kontroli stabilności toru jazdy (ESP) Nowy XL1 jednoznacznie pokazuje, że obie kwestie – ekologia i bezpieczeństwo – nie wykluczają się wzajemnie.