Volkswagen L1 Concept
Volkswagen L1 Concept je dnes ve světě naprosto výjimečný. Díky karoserii z uhlíkových vláken (CFRP) váží pouhých 380 kilogramů. Tento dvoumístný vůz pohání nový common rail turbodiesel (dvouválec TDI) spolu s elektromotorem. Díky průměrné spotřebě 1,49 litru nafty na 100 kilometrů je tento plně připravený do běžného provozu a extrémně aerodynamický L1 (Cd 0,195!) na cestě stát se nejúspornějším hybridním automobilem na světě. Emise CO2 u konceptu schopného dosáhnout 160 km/h činí pouhých 39 g/km. Pokud by Volkswagen L1 vstoupil do sériové výroby v roce 2013, znamenal by zcela nový koncept lehkého vozu a zahájil by novou éru automobilové výroby.
TDI, elektromotor a 7stupňová převodovka DSG jsou umístěny vzadu a společně tvoří nejúspornější hybridní pohon pro silniční vůz na světě. Důkazem jsou spotřeba 1,38 litru na 100 km a emise CO2 36 g/km. Primárním zdrojem pohonu je zcela přepracovaný dvouválcový turbodiesel s common rail přímým vstřikováním (TDI). Motor pracuje ve dvou režimech podle zatížení. V základním „ECO“ režimu 800cm³ TDI vyvíjí výkon 20 kW / 27 PS (při 4 000 ot./min); v režimu „Sport“ – například pro dosažení maximální rychlosti – výkon stoupá na 29 kW / 39 PS (při 4 000 ot./min). Maximální točivý moment TDI je 100 Nm (při 1 900 ot./min). Samozřejmostí je systém Stop-Start, který automaticky vypíná motor při zastavení a znovu jej spouští stiskem plynového nebo E-pedálu.
Hybridní modul je integrován do pouzdra 7stupňové převodovky DSG (Direct Shift Gearbox). Nachází se mezi motorem TDI a převodovkou DSG a sestává z elektromotoru o výkonu 10 kW / 14 PS a spojky. Elektromotor je napájen z lithium-iontové baterie umístěné vpředu vozu. Elektronický modul řízení výkonu pracující přibližně na 130 V řídí tok vysokonapěťové energie mezi baterií a elektromotorem. Paralelně je nízkonapěťový systém vozu zásobován potřebnými 12 V přes DC/DC měnič.
V běžném provozu může elektromotor podporovat TDI například elektronickým posunem zatížení nebo při akceleraci. V případě potřeby – obvykle při zrychlení – dokáže elektromotor dodat až o 40 % vyšší točivý moment v celém rozsahu otáček motoru. Navíc může elektromotor Volkswagen L1 krátkodobě pohánět i samostatně. V takovém případě pomocná spojka odpojí TDI od pohonu. Nastartování TDI je velmi jednoduché – při tzv. „pulzním startu“ elektromotor zrychlí a poté se spojí s TDI, čímž umožní téměř okamžité nastartování. Celý proces probíhá automaticky a bez škubnutí, takže řidič restartování motoru téměř nezaznamená.
Při brzdění funguje elektromotor jako generátor, který rekuperuje brzdnou energii a dobíjí lithium-iontovou baterii. Převodové stupně automaticky řazené DSG jsou vždy voleny s cílem dosáhnout co nejlepší úspory paliva. Řídicí jednotka motoru reguluje veškeré toky energie a řízení pohonu s ohledem na aktuální požadavky řidiče. Mezi parametry, které se používají k výpočtu optimálního režimu pohonu, patří poloha plynového pedálu, zatížení motoru, okamžitá spotřeba paliva, stav zásob energie a poměr kinetické a elektrické energie v daném okamžiku.
Motor TDI ve Volkswagen L1 Concept je novým vývojem. Přesto Volkswagen dokázal využít synergií a navrhnout motor, který je inovativní i cenově efektivní. Tento 0,8litrový TDI vychází z nedávno představeného 1,6 TDI. Ten debutoval na autosalonu IAA v modelech jako Golf BlueMotion (3,8 l/100 km) a Passat BlueMotion (4,4 l/100 km) – které jsou v současnosti nejúspornějšími sériovými vozy ve svých třídách.
Oba motory, 0,8 TDI i 1,6 TDI, mají stejný rozteč válců (88 mm), vrtání (79,5 mm) a zdvih (80,5 mm). Tyto vyspělé TDI motory sdílejí klíčové konstrukční prvky pro snížení emisí, jako jsou speciální tvar pístních korun, vícenásobné vstřikování a individuální orientace vstřikovacích trysek. Oba pohony jsou vybaveny recirkulací výfukových plynů, oxidačním katalyzátorem a filtrem pevných částic. Díky tomu splňují motory ve vozech Volkswagen bez problémů emisní normu Euro-5.
Díky common rail vstřikování je 1,6 TDI mimořádně tichý a s nízkými vibracemi. Tyto vlastnosti byly úspěšně přeneseny i do dvouválcového motoru. Hliníkový klikový hřídel TDI je vyroben s vysokou přesností, aby se minimalizovaly třecí ztráty. K efektivitě přispívá také olejové čerpadlo navržené pro maximální tlak 4,0 baru.
Dalším příkladem, jak je celý pohonný systém navržen pro vysokou účinnost, je chladicí systém Volkswagen L1. Vnější vodní čerpadlo je řízeno motorovou elektronikou tak, aby se aktivovalo pouze při skutečné potřebě chlazení. Tento termální management přispívá ke snížení spotřeby paliva. Druhé elektrické vodní čerpadlo, rovněž aktivované jen v případě potřeby, zajišťuje chlazení startér-generátoru a výkonové elektroniky v samostatném okruhu s nižší teplotou.
Automatická převodovka – detaily 7stupňové DSG
Řazení převodových stupňů ve Volkswagen L1 obstarává 7stupňová DSG, jedna z nejmodernějších automatických převodovek v sériové výrobě. Ve srovnání s verzí používanou například v novém Polu byla konstrukce DSG upravena tak, aby zahrnovala ovládání spojky hybridního modulu. Navíc byly optimalizovány jednotlivé převodové poměry, aby vůz nabízel agilní jízdní vlastnosti při extrémně nízké spotřebě paliva. Hybridní modul je, jak již bylo zmíněno, integrován do pouzdra DSG na místě, kde se obvykle nachází setrvačník.
Jízdní vlastnosti – úsporné a přitom živé
Volkswagen L1, vybavený ABS a ESP, dosahuje maximální rychlosti až 160 km/h – což je vzhledem k jeho spotřebě pozoruhodné. Z klidu na 100 km/h zrychlí tento dvoumístný vůz za pouhých 14,3 sekundy. Nádrž pojme jen deset litrů paliva, což při průměrné spotřebě 1,38 l/100 km teoreticky vystačí na zhruba 670 kilometrů.
Mluvit o řízení jako o „pilotování“ může znít zvláštně, ale u Volkswagen L1 je to zcela na místě. Řidič (v sedadle z CFRP trubkového rámu) a spolujezdec (v pevném sedadle z CFRP, které je součástí monokoku) sedí za sebou. Obě sedadla jsou ergonomická a velmi pohodlná. Všechny přístroje a ovládací prvky jsou uspořádány v úhlu 180 stupňů před řidičem, takže jsou dokonale přehledné a snadno dosažitelné. Přístrojová deska je integrována do monokoku a vyrobena z CFRP. Interiérové prvky jsou z laminátu vyztuženého skelnými vlákny (GFRP). Jedním z nových materiálů používaných pro vnitřní obložení je „Sport Esteem“ – materiál odolný a zároveň příjemný na dotek.
Volkswagen L1 se startuje tlačítkem na pravé straně volantu. Když se volant otočí, kulaté tlačítko slouží zároveň jako volič převodových stupňů a aktivátor elektronické ruční brzdy (Drive, Neutral, Reverse a Park). Elektricky se ovládají vstupní střešní kryt a zadní víko pomocí dotykových ovladačů vlevo a vpravo od řidiče. Dotykové senzory jsou také použity pro ovládání klimatizace. Pomocí multifunkčních tlačítek na volantu řidič ovládá palubní počítač, navigaci a zábavní systém.
Klasická vnější zpětná zrcátka a vnitřní zpětné zrcátko byla u Volkswagen L1 zcela odstraněna. Místo nich zobrazují kamery obraz na OLED displejích (OLED = organická světelná dioda) umístěných vlevo a vpravo na přístrojové desce. Parkovací asistent (PDC) usnadňuje parkování.
V případě nehody jsou řidič i spolujezdec chráněni monokokem, který je navržen jako vysoce tuhá bezpečnostní buňka z CFRP, dále hliníkovými nárazníkovými prvky vpředu vozu, airbagem ve volantu a hlavovými/bočními záclonovými airbagy na levé i pravé straně v prostoru vstupního krytu.
Technicky i vizuálně představuje karoserie z CFRP významný milník v automobilovém designu. Jedinečné jsou proporce rozměrů vozu. Zatímco délka Volkswagen L1 3 813 mm je srovnatelná s Volkswagen Fox a výška 1 143 mm téměř odpovídá Lamborghini Murciélago, aerodynamicky optimalizovaná šířka 1 200 mm nemá ve světě sériových vozů obdoby.
Dvoumístný monokok včetně trubkového rámu řidičova sedadla a pevného sedadla spolujezdce i vnější karoserie jsou celé z CFRP. Dveře chybí, řidič a spolujezdec nastupují shora. Pro tento účel se elektricky otevírá a zavírá vstupní střešní kryt nad sedadly. Přední i zadní světla využívají LED technologii, která výrazně snižuje spotřebu energie. Zadní kola jsou kompletně zakrytá; kryty kol lze sundat pro výměnu pneumatik Michelin s nízkým valivým odporem („Energy Saver“: vpředu 95/60 R16, vzadu 115/70 R16). Podvozek je rovněž zcela uzavřený. Motor 0,8 TDI je chlazen adaptivními vzduchovými kanály integrovanými do boků karoserie, které se automaticky otevírají a zavírají podle stavu hybridního pohonu a rychlosti vozu. Zadní víko se otevírá manuálně a je také z CFRP. Uvnitř je úložný prostor o objemu 50 litrů.
Uhlíková vlákna v CFRP tvoří několik vrstev vysokopevnostních vláken, která jsou zapuštěna do velmi pevné matrice. Výsledkem je extrémně pevný a lehký kompozitní materiál. Dosud bylo výroba karoserie z CFRP podle průmyslových standardů nesmírně náročná. CFRP se používalo jen v malých sériích, například v letectví nebo motorsportu. Volkswagen však nyní našel způsob, jak vyrábět díly z CFRP v průmyslovém měřítku a za přijatelnou cenu.
Důvod, proč je CFRP ideálním materiálem pro karoserii Volkswagen L1, ukazuje jeho hmotnost a pevnost. Volkswagen L1 váží pouhých 380 kilogramů, což odpovídá hmotnosti špičkového, plně vybaveného cestovního motocyklu třídy 1200 ccm. Volkswagen L1 je však plnohodnotný automobil. Z celkové hmotnosti 380 kg připadá 122 kg na pohonné ústrojí, 79 kg na podvozek, 35 kg na interiér a 20 kg na elektrický systém. Zbývajících 124 kg tvoří právě karoserie.
Těchto 124 kilogramů lze dále rozdělit: 64 kilogramů připadá na CFRP monokok včetně integrovaného sedadla spolujezdce, 28 kilogramů váží celá CFRP vnější karoserie, 19 kilogramů připadá na CFRP vstupní kabinu, 9 kilogramů na CFRP sedadlo řidiče a 4 kilogramy na LED osvětlení. Pro srovnání: karoserie legendárního Lupo 3L – dodnes nejmenšího sériově vyráběného vozu Volkswagen – vážila 306 kilogramů a celý vůz měl hmotnost pouhých 813 kilogramů. To je o 433 kilogramů více než Volkswagen L1.
A jsou tu i další výhody: extrémně vysoká mez pevnosti materiálu a jeho ideální tvářitelnost i pro ty nejnáročnější designové prvky.
Design – vůbec ne typický, přesto typický Volkswagen
Design a styl Volkswagen L1 Concept – funkce a forma – tvoří jeden nekompromisní celek. Walter de Silva, šéfdesignér skupiny Volkswagen, říká: „Design Volkswagen L1 předefinuje klasické a estetické znaky automobilu. Zvlášť výrazné jsou samozřejmě téměř raketové linie, které okamžitě upoutají pozornost. Všechny pohyblivé části jsou integrovány tak přesně, že karoserie připomíná raketu nebo proudové letadlo. Je to karoserie, která prořezává vzduch s minimálním aerodynamickým odporem.“ Nejlepší hodnota Cd 0,195 a čelní plocha 1,02 m2 (Cd x A = 0,199 m2) jsou výsledkem, který je doslova vytesán do CFRP.
A tak vypadá nejvíce aerodynamický předek na světě: „Typické uspořádání klasických světlometů s mřížkou chladiče uprostřed by zde bylo zcela nevhodné,“ vysvětluje de Silva. „Proto jsme zvolili minimalističtější řešení a světlomety jsme integrovali do neutrální horizontální linky, která vyzařuje dalekozraký a současný dojem.“ Šéfdesignér pokračuje: „V jistém smyslu jsme použili stejný princip jako u předku Scirocca, kde jsou světlomety spojeny lesklým černým pruhem a logo značky je umístěno na kapotě motoru. To podtrhuje dynamický charakter tohoto vozu.“
Extrémně aerodynamický design formuje i zadní část s difuzorem a zcela zakrytými koly. Nejvýraznějším prvkem celkového vzhledu vzadu jsou LED zadní světla, která jsou zakomponována do výdechů vzduchu TDI. De Silva dodává: „Stejné stylistické prvky jako vpředu se opakují i vzadu, v zadních světlech – která jsme integrovali do mřížek dvou výdechů vzduchu; mají ještě aerodynamičtější vzhled. Dalším rozpoznávacím znakem je výdech vzduchu přímo za kokpitem – téměř abstraktní, grafický prvek, který zdůrazňuje účelnou estetiku tohoto vozu.“ Díky nízké pozici řidiče je v střeše navíc další okno, ideální například pro sledování semaforů.
