...wzmacnianego włóknem węglowym (CFK) waży tylko 380 kilogramów. Ze średnim zużyciem paliwa 1,49 litra oleju napędowego to doskonale nadające się do codziennego użytku i ekstremalnie aerodynamiczne auto (Cw 0,195) Volkswagena awansuje do miana najoszczędniejszego samochodu świata. Emisja CO2 rozwijającego prędkość maksymalną 160 km/h L1 wynosi 39 g/km.
Krótka retrospekcja: Przed siedmiu laty dr Ferdinand Piech, wówczas Prezes Zarządu, a dzisiaj Przewodniczący Rady Nadzorczej Volkswagen AG przejechał z Wolfsburga do Hamburga prototypowym samochodem, jakiego jeszcze nie było: pierwszym na świecie samochodem zużywającym litr paliwa na 100 km. Człowiek i maszyna zapisali kolejną kartę w historię motoryzacji. W kwietniu 2002 roku było wiadomo, że zanim 1-litrowe samochody będą produkowane seryjnie, upłynie wiele czasu. Nawet wykonanie nadwozia z tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknem węglowym (CFK) było ze względów finansowych niewyobrażalne. Jednak już wtedy dr Ferdinand Piech prorokował, że czas 1-litrowych aut i CFK jako stosowanego na skalę przemysłową tworzywa jeszcze nadejdzie. W 2009 roku Volkswagen na IAA we Frankfurcie drugą generację tej genialnej koncepcji pokazuje jednoznacznie pod postacią L1. Samochód ten z całkowicie nowymi technologiami i nową stylistyką jest bez wątpienia rewolucyjny i bliski produkcji seryjnej.
„To gigantyczne wyzwanie, aby uczynić opłacalną produkcję nadwozia monocoque z CFK”
– powiedział dr Ulrich Hackenberg, Członek Zarządu Volkswagena ds. Rozwoju. Pod względem technicznym i optycznym nadwozie CFK jest już teraz uznawane za mistrzowskie dzieło w przemyśle motoryzacyjnym. Wyjątkowy jest przy tym stosunek wymiarów: podczas gdy długość L1 - 3.813 milimetrów – odpowiada mniej więcej długości Volkswagena Fox, a wysokość 1.143 milimetry jest prawie taka sama, jak Lamborghini Murcielage, dla zoptymalizowanej pod względem aerodynamiki szerokości (1.200 milimetrów) nie ma na świecie żadnego porównania.
Filozofia L1 – definicja nowego rodzaju samochodu
Przy projektowaniu obu generacji prototypów Volkswagen zakwestionował wszystko, co normalnie charakteryzuje samochód. Głównym punktem wyjścia była budowa nadwozia
i w związku z tym podstawowe pytanie: jak musi wyglądać i być wykonany pojazd, aby zużywał możliwie jak najmniej energii? Logiczna odpowiedź: ekstremalnie aerodynamiczny i lekki, ale pod jednym, nie podlegającym żadnym dyskusjom warunkiem: maksymalne bezpieczeństwo. Rozwiązaniem jest smukłe dwuosobowe auto z nadwoziem CFK!
Pasujący do niego układ siedzeń podsunęły aerodynamiczne szybowce: jeden fotel za drugim. Takie bowiem ułożenie redukuje powierzchnię stawiającą opór strumieniom powietrza. Podobnie jak w szybowcu, do studyjnego modelu wsiada się przez otwieraną na boki kopułę dachową. W drugiej generacji koncepcja została udoskonalona, każdy element skonstruowany od nowa, opracowano specjalne zawieszenie z aluminiowymi komponentami i przede wszystkim przeniesiono technologię CFK z Formuły 1 i budowy samolotów do produkcji samochodów i połączono z wyjątkowym w swojej formie napędem hybrydowym. Powstała wersja prawie gotowa do produkcji seryjnej. Na rok 2013 planowane jest wykonanie kroku w przyszłość.
Silnik elektryczny plus jednostka TDI zmniejszają emisję CO2 do 39 g/km
Jednostka TDI, silnik elektryczny i 7-biegowa DSG umieszczone są z tyłu i tworzą razem najoszczędniejszy napęd hybrydowy na świecie. Dowodem jest zużycie wynoszące 1,49 litra na 100 kilometrów i odpowiednio 39 g/km CO2. Głównym źródłem napędu jest całkowicie nowy, dwucylindrowy turbodiesel z bezpośrednim wtryskiem Common Rail (TDI). Zależnie od zapotrzebowania na moc będzie on pracował w dwóch różnych trybach. W trybie standardowym ECO silnik TDI o pojemności 800 cm3 rozwija moc 20 kW/27 KM (przy 4.000 obr./min.); w trybie Sport – używanym na przykład do osiągnięcia prędkości maksymalnej – moc wzrasta do 29 kW/39 KM (przy 4.000 obr./min.). Maksymalny moment obrotowy TDI wynosi 100 Nm (przy 1.900 obr./min). Naturalnie L1 posiada także system Start - Stop, który automatycznie wyłącza jednostkę napędową podczas postoju i ponownie uruchamia elektronicznym pedałem gazu.
{akapit}
W obudowę 7-biegowej DSG (dwusprzęgłowej przekładni) wbudowany został moduł hybrydowy. Znajduje się on zatem między TDI a DSG i składa się z silnika elektrycznego
o mocy 10 kW/14 KM i sprzęgła. Silnik elektryczny jest zasilany energią przez baterię
litowo – jonową znajdującą się w przedniej części samochodu. Elektronika mocy pracująca w zakresie napięcia 130 V zarządza przy tym wysokonapięciowym przepływem energii z baterii i do baterii względnie do silnika elektrycznego. Sieć pokładowa jest równolegle zasilana przetwornikiem DC/DC niezbędnym napięciem 12 V.
Silnik elektryczny w szczegółach
Silnik elektryczny wspiera TDI przy przyspieszaniu (boost) i przy normalnej pracy, między innymi przez elektroniczne przesunięcie punktu obciążenia. Dzięki silnikowi elektrycznemu w razie potrzeby – z reguły przy przyspieszaniu – moment obrotowy może być przez cały zakres prędkości obrotowych podniesiony o 40 procent. Ponadto silnik elektryczny L1 może na krótkich dystansach służyć za jedyne źródło napędu. W takim przypadku TDI zostaje oddzielony od układu napędowego przez otwarcie sprzęgła. Ponowne uruchomienie TDI przebiega bardzo komfortowo: w celu tak zwanego impulsowego startu TDI podczas jazdy, wirnik silnika elektrycznego wchodzi na wyższe obroty a sprzęgło po stronie silnika zostaje bardzo szybko zamknięte.
TDI będzie zatem bezpośrednio przyspieszony do potrzebnej prędkości obrotowej i uruchomiony. Całość przebiega całkowicie płynnie tak, że kierowca praktycznie nie odczuwa ponownego uruchomienia TDI.
W fazach hamowania silnik elektryczny przez rekuperację działa jak generator i ładuje baterię litowo – jonową. Biegi automatycznej DSG zostały tak dobrane, by maksymalnie obniżyć zużycie energii. Za całościowe zarządzanie energią i napędem odpowiedzialny jest moduł sterowania silnika, uwzględniający aktualną moc, jakiej żąda kierowca. Jako parametr do określania optymalnego rodzaju napędu służy tutaj między innymi położenie elektronicznego pedału gazu, obciążenie silnika, aktualnie pobierana ilość paliwa oraz zapas energii i mix energii kinetycznej i elektrycznej.
Silnik wysokoprężny TDI o pojemności 0,8 l w szczegółach
Silnik TDI w L1 jest nową konstrukcją. Specjaliści od silników z Volkswagen AG wykorzystali także w tym przypadku efekty synergii, aby stworzyć równie innowacyjny, co niedrogi napęd. TDI o pojemności 0,8 l wywodzi się zatem od zaprezentowanego dopiero przed kilkoma miesiącami 1,6 TDI. Aktualnie 1,6 TDI debiutuje na IAA między innymi w nowej wersji Golfa BlueMotion (3,8 l/100 km) i Passata BlueMotion (4,4 l/100 km) – w najoszczędniejszych obecnie samochodach w swoich klasach.
Silniki 0,8 TDI i 1,6 TDI ze względu na swoje pokrewieństwo mają taki sam rozstaw cylindrów (88 milimetrów), średnicę (79,5 milimetra) i skok (80,5 milimetra). Ponadto oba nowoczesne TDI posiadają takie same rozwiązania wewnętrzne obniżające emisję substancji szkodliwych. Są to między innym specjalne zagłębienia w górnej powierzchni tłoka, wielokrotny wtrysk i indywidualne kierowanie poszczególnych strumieni wtrysku. Przy jednym i drugim silniku zastosowano recyrkulację spalin, katalizator oksydacyjny i filtr cząstek stałych. Z takim wyposażeniem TDI w każdym Volkswagenie z łatwością spełniają wymagania normy emisji spalin Euro5. [AKAPIT} O tym, jak bardzo cały układ napędowy nastawiony jest na efektywność, świadczy również układ chłodzenia L1: zewnętrzna elektryczna pompa wodna jest tak kierowana przez moduł sterowania silnika, że chłodzi tylko wtedy, gdy wymagają tego warunki pracy. Takie zarządzanie temperaturą przyczynia się również do redukcji zużycia paliwa.
Druga,
także aktywowana tylko w razie potrzeby pompa wodna, w oddzielnym obwodzie chłodniczym o niższym poziomie temperatur, dba o niezbędne chłodzenie prądnicy rozruchowej i elektroniki mocy.
Przekładnia automatyczna – 7-biegowa DSG w szczegółach
Za zmianę przełożenia w L1 odpowiedzialna jest 7-biegowa DSG, jedna z najnowocześniejszych automatycznych skrzyń biegów na świecie. W porównaniu na przykład z wersją montowaną w Polo przekładnia dwusprzęgłowa została rozbudowana o układ sterowania sprzęgłem modułu hybrydowego. Ponadto poszczególne przełożenia zostały tak zoptymalizowane, aby mimo niskiego spalania możliwe było uzyskanie dobrych osiągów jezdnych.
Osiągi jezdne – oszczędny, a mimo to dynamiczny
Wyposażony w ABS i ESP model L1 może rozpędzić się do 160 km/h, co biorąc pod uwagę jego spalanie, jest fenomenalnym wynikiem. Przy maksymalnym przyspieszeniu to dwuosobowe auto osiąga 100 km/h w zaledwie 14,3 sekundy. Zbiornik paliwa ma pojemność tylko 10 litrów, jednak przy średnim spalaniu 1,49 litra pozwala na przejechanie 670 kilometrów.
Wnętrze L1
Mówienie o „pilotowaniu” samochodu może być uznane za lekko wyolbrzymione, jednak
w przypadku L1 nie ma w tym ani cienia przesady. Kierowca (w fotelu z CFK z ramą z rur)
i pasażer (w stałym fotelu CFK nadwozia monocoque) siedzą jeden za drugim. Pozycja siedząca obu jest ergonomiczna i bardzo wygodna. Wszystkie przyrządy i elementy obsługowe kierowcy są umieszczone w promieniu 180 stopni, a zatem w zasięgu wzroku. Sama tablica rozdzielcza została zintegrowana w monocoque z CFK. Aplikacje we wnętrzu wykonano z tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknem szklanym (GFK).
L1 uruchamia się przyciskiem z prawej strony kierownicy. Jednocześnie obrót okrągłego przycisku startera służy do zmiany przełożenia i aktywacji elektronicznego hamulca postojowego (Drive, Neutral, bieg wsteczny i Park). Kopuła służąca za wejście i tylna klapa są otwierane elektrycznie przy użyciu elementów dotykowych z lewej i prawej strony.
Również kompletna regulacja klimatyzacji wykonana jest jako sterowany czujnikami element dotykowy. Przyciskami wielofunkcyjnymi w kierownicy kierowca steruje komputerem pokładowym, nawigacją oraz systemem audio.
W L1 całkowicie zrezygnowano z klasycznych lusterek zewnętrznych i lusterka wewnętrznego. Zamiast nich kamery przenoszą obraz na aktywne wyświetlacze OLED (OLED = organic light emitting diode) z lewej i prawej strony na tablicy rozdzielczej. Parkowanie ułatwia także system Park Distance Control.
W razie zderzenia kierowca i pasażer są chronieni nie tylko przez nadwozie monocoque z CFK wykonane jako klatka bezpieczeństwa o dużej wytrzymałości ze zintegrowanymi pałąkami chroniącymi przed skutkami dachowania i aluminiowymi elementami wzmacniającymi w przedniej części samochodu. Dodatkowo również przez poduszkę powietrzną w kierownicy oraz poduszki chroniące głowy i poduszki boczne z lewej i prawej strony kopuły wejściowej.
Nadwozie L1
Pod względem technicznym i optycznym to nawozie ze wzmacnianego włóknem węglowym tworzywa sztucznego (CFK) już dzisiaj uznawane jest za mistrzowskie dzieło w dziedzinie motoryzacji. Wyjątkowy jest przy tym stosunek wymiarów: podczas gdy długość
L1 – 3.813 milimetrów – odpowiada mniej więcej długości Volkswagena Fox, a wysokość 1.143 milimetry jest prawie taka sama, jak Lamborghini Murcielage, dla zoptymalizowanej pod względem aerodynamiki szerokości (1.200 milimetrów) nie ma na świecie żadnego porównania.
Nadwozie z CFK – monocoque i powłoka zewnętrzna
Z CFK wykonany jest dwuosobowy monocoque wraz z opartym na ramie z rur fotelem kierowcy i fotelem pasażera oraz zewnętrzna powłoka nadwozia. Drzwi nie ma. Zamiast tego kierowca i pasażer wsiadają do L1 od góry. W tym celu nad fotelami otwiera i zamyka się elektrycznie kopuła wejściowa. W przednich reflektorach i tylnych światłach zastosowano diody, które zużywają dużo mniej energii. Tylne koła są całkowicie osłonięte; osłony kół można zdjąć w celu wymiany energooszczędnych opon Michelin (Energy Saver: z przodu 95/60 R16, z tyłu 115/70 R16).
Całkowicie osłonięty jest także spód nadwozia. Silnik 0,8 TDI jest chłodzony z boku przez wbudowane w nadwozie, adaptacyjne prowadnice powietrza, które w zależności od stanu pracy jednostki napędowej i szybkości automatycznie zamykają się i otwierają. Tylna pokrywa, jak w większości samochodów, otwierana jest manualnie. Także ona jest wykonana z CFK. Pod pokrywą znajduje się bagażnik (o pojemność 50 litrów).
Zalety CFK – właściwości i ciężar
Tworzywo sztuczne wzmacniane włóknem węglowym składa się – jak sama nazwa wskazuje – z wielu warstw włókien węglowych o wysokiej wytrzymałości włączonych w elastyczną matrycę. Takie zestawienie materiałów daje ekstremalnie wytrzymałe i lekkie tworzywo kompozytowe. Wykonanie karoserii L1 z CFK według przemysłowych standardów było kiedyś niemożliwe. Dlatego CFK pozostawało zastrzeżone do bardzo małych serii, jak na przykład w konstrukcji samolotów lub sporcie motorowym. Volkswagenowi udało się teraz znaleźć, nadający się do seryjnej produkcji, oszczędny sposób wykonywania części z CFK w większych ilościach.
Dlaczego CFK jest idealnym materiałem na nadwozie L1, pokazuje jego masa. L1 waży tylko 380 kilogramów, co odpowiada masie dobrego, w pełni wyposażonego motocykla turystycznego klasy 1200. Jednak L1 jest samochodem. Z 380 kilogramów masy całkowitej 122 kilogramy przypadają na kompletną jednostkę napędową, 79 kilogramy na zawieszenie, 35 kilogramy na wyposażenie i 20 kilogramów na elektrykę. Pozostają 124 kilogramy i dokładnie tyle waży nadwozie. [AKAPIT} 124 kilogramy, które można dalej dzielić: 64 kg przypada na monocoque z CFK wraz ze zintegrowanym fotelem pasażera, 28 kg waży cała powłoka zewnętrzna CFK, 19 kg – pokrywa wejściowa, 9 kg fotel kierowcy z CFK i 4 kilogramy - reflektory diodowe. A teraz porównanie: nadwozie legendarnego Lupo 3L – do dzisiaj najmniejszego produkowanego seryjnie Volkswagena, ważyło 306 kilogramów. Całe auto – 813 kg. O 433 kg więcej, niż L1. A są jeszcze inne zalety: ekstremalna obciążalność materiału oraz doskonała formowalność, co jest istotne dla cech stylistycznych tego auta.
Design – wszystko inne, a jednak typowy Volkswagen
Konstrukcyjny i stylistyczny projekt L1 – funkcja i forma – tworzą idealną całość. Jak powiedział Walter de Silva, główny stylista Volkswagen AG: „ Design L1 jest rezultatem nowej definicji klasycznych, estetycznych cech samochodu. Szczególnie rzuca się w oczy prawie przypominająca rakietę linia. Wszystkie części ruchome są tak blisko umieszczone, że nadwozie rzeczywiście przypomina kadłub rakiety lub odrzutowca. Jest to nadwozie, które rozcina powietrze z minimalnym oporem aerodynamicznym”. Doskonałą wartością Cw – 0,195 i 1,02 m2 powierzchni czołowej bryła z CFK potwierdza aerodynamiczną doskonałość.
„Typowe rozmieszczenie tradycyjnych reflektorów i osłony chłodnicy umieszczonej między nimi nie pasowałoby tutaj” – wyjaśnia de Silva. „Z tego powodu wybraliśmy bardziej minimalistyczną grafikę i wbudowaliśmy reflektory w neutralny, poziomy pas, który daje wrażenie dalekowzroczności i nowoczesności. W pewnym sensie zastosowaliśmy tę samą zasadę, jak dla przodu Scirocco, w którym reflektory też są połączone ze sobą czarnym błyszczącym pasem, a znaczek marki również znajduje się na pokrywie silnika. A to podkreśla dynamiczny charakter samochodu.”
Wyjątkowo aerodynamiczny jest również tył z dyfuzorem i całkowicie osłoniętymi kołami. Najbardziej interesującym elementem całości są diodowe światła tylne włączone w otwory wylotowe powietrza z silnika TDI. De Silva komentuje wygląd tyłu następująco: „Te same cechy stylistyczne, jak z przodu, znajdziemy także z tyłu nadwozia, przy czym tutaj tylne światła wbudowane w kratownicę otworów wylotowych powietrza mają jeszcze bardziej aerodynamiczny wygląd. Kolejną cechą charakterystyczną jest wylot powietrza bezpośrednio za kokpitem – prawie abstrakcyjny, graficzny element, który podkreśla surową estetykę samochodu.” Ze względu na niską pozycję siedzącą kierowcy w dachu umieszczone zostało dodatkowe okno, by mógł on dobrze widzieć na przykład światła sygnalizacji drogowej.
