Volkswagen Formula XL1 Concept verbruikt 0.9 l/100 km

Zuinige conceptauto

Volkswagen wil al een hele tijd een auto op de markt brengen die minder dan een liter brandstof nodig heeft om 100 km te rijden. De afgelopen jaren is de Formula XL1 Concept al verschillende malen de revue gepasseerd, maar dit maal lijkt de auto bijna productie-klaar te zijn. In feite is de Formula XL1 Concept een plug-in hybride. Het gemiddelde brandstofverbruik bedraagt op papier 0,9 l/100 km. De Volkswagen-ingenieurs zijn helemaal losgegaan bij de ontwikkeling van deze zuinige conceptauto. Zo is bijvoorbeeld de carrosserie vervaardigd uit lichtgewicht materialen en de ontwerpers hebben hun best gedaan om een optimale luchtweerstand te realiseren.

Aandrijflijn

De aandrijflijn werkt als volgt. Een 38 kW sterke 0,8-liter tweecilinder TDI-dieselmotor krijgt tijdens het accelereren ondersteuning van een 20 kW sterke elektromotor die op de plek van het vliegwiel is gemonteerd. De krachtbronnen zijn gekoppeld aan een automatische zeventraps versnellingsbak met dubbele koppeling die de voorwielen aandrijft. Achterin de auto hebben de VW-ingenieurs een lithiumion-accupakket gemonteerd die energie opslaat zodra de auto afremt. Het accupakket is dankzij plug-in-techniek ook met het huisstopcontact op te laden. Volledig opgeladen kan de Formula XL1 Concept 40 km op puur elektrische kracht rijden.

[yframe url=’https://www.youtube.com/watch?v=mLBvoa3ouTk’]

Persbericht:

INNOVATIEVE VOLKSWAGEN XL1: RUIM 1 OP 100

Zuinigste auto ooit met verbrandingsmotor dankzij TDI en elektromotor, lichtgewicht constructie, lage luchtweerstand

Leusden, 25 januari 2011 – Op de autotentoonstelling van Qatar (26 – 29 januari) introduceert Volkswagen de toekomst van de auto met verbrandingsmotor: de XL1. In deze tweezitter is alle innovatiekracht van het merk gebundeld. Het gemiddelde verbruik van slechts 1 liter diesel op 111 km is te danken aan een combinatie van intelligente plug-in dieselhybridetechniek, een lichtgewicht constructie en een optimale stroomlijn.

Om het belang van de XL1 voor Volkswagen te onderstrepen is de auto onthuld door de twee hoogste mannen binnen het concern: Volkswagen Groep-voorzitter Prof. Dr. Martin Winterkorn en voorzitter van de Raad van Commissarissen Dr. Ferdinand Piëch. Volkswagen volgt sinds de start van het nieuw millennium de zogenaamde één liter–strategie. Het doel daarvan is het op de markt brengen van een praktische auto die gemiddeld slechts één liter brandstof per 100 km verbruikt. Met het XL1-prototype komt dit doel nu binnen handbereik.

Zuinigste ter wereld

De Volkswagen XL1 is een plug-in hybride. Een 0,8-liter tweecilinder TDI-motor (35 kW/48 pk) werkt daarbij samen met een E-motor met een vermogen van 20 kW / 27 pk. De elektromotor is samen met een koppeling tussen de TDI-motor en de zeventraps DSG-transmissie geplaatst; deze hybridemodule neemt daarbij de plaats in van het gebruikelijke vliegwiel.
Het hybridesysteem omvat daarnaast een lithium-ion batterij die de E-motor voedt. Deze batterij is via het normale stroomnet te laden.
Bij het afremmen fungeert de elektromotor als generator. De elektriciteit die daarbij wordt opgewekt, gaat rechtreeks naar de batterij. Het is mogelijk om met de XL1 maximaal 40 km volledig elektrisch aangedreven en dus (lokaal) emissievrij te rijden. Het gemiddelde verbruik van de geavanceerde aandrijflijn bedraagt mede dankzij het lage totaalgewicht (795 kg) en de zeer gunstige stroomlijn (Cw-waarde: 0,186) een imposante 1 op 111 (0,9 l/100 km) op de standaard testcyclus. Dit komt overeen met een CO₂-uitstoot van 24 g/km.

Dynamiek en rijplezier

Naast zijn lage verbruik biedt de tweezits XL1 ook veel rijplezier. Deze dynamiek is niet gebaseerd op pure power maar vooral op efficiency. Om met een constante snelheid van 100 km/h te rijden, heeft de XL1 bijvoorbeeld slechts 6,2 kW / 8,4 pk nodig. Een toch al efficiënte auto als de Golf TDI (105 pk) met DSG zet daar 13,2 kW / 17,9 pk tegenover. In elektrische modus heeft de XL1 slechts 82 Wh nodig om een kilometer af te leggen.
Met inzet van het volledige vermogen van het hybridesysteem sprint de XL1 in 11,9 s van 0-100 km/h. Bij voluit accelereren fungeert de E-motor met zijn direct beschikbare koppel van 100 Nm als ‘booster’ voor de TDI-motor (maximaal koppel: 120 Nm). In deze ‘boost-modus’ bedraagt het gecombineerde koppel 140 Nm. De topsnelheid van de XL1 is begrensd op 160 km/h.

Slim samenspel van TDI- en E-motor

De E-motor in de XL1 kan de tweecilinder TDI ondersteunen, maar hij kan ook in zijn eentje voor de aandrijving zorgen. Het inschakelen van de elektrische modus gebeurt heel eenvoudig: middels een druk op de knop. In elektrische modus bedraagt de actieradius 40 km. De TDI-motor wordt daarbij uitgeschakeld en door een speciale koppeling ‘apart gezet’. De koppeling aan de zijkant van de versnellingsbak blijft gesloten waardoor de DSG-transmissie kan samenwerken met de E-motor.
Het overschakelen naar de hybridemodus gebeurt uitermate soepel dankzij het zogenaamde pulse-start systeem. Tijdens het rijden wordt de snelheid van de rotor van de E-motor sterk opgevoerd. De rotor wordt dan snel verbonden met de motorkoppeling waardoor de TDI-motor wordt gestart. Dit is nauwelijks waarneembaar.
Het vermogen dat wordt geleverd door de E-motor en de TDI kan zodanig worden verdeeld, dat de TDI-motor op de meest efficiënte manier functioneert. Uiteraard worden de versnellingen van de DSG-transmissie ook gekozen op basis van een zo laag mogelijk energieverbruik. Een speciaal motormanagement stuurt alle energiestromen nauwgezet aan. Daarbij wordt te allen tijde rekening gehouden met de hoeveelheid vermogen die de bestuurder ‘vraagt’. Om de optimale aandrijfmethode te bepalen, wordt met een enorm aantal variabelen rekening gehouden. Daartoe behoren onder meer de stand van het gaspedaal, de motorbelasting, de energietoevoer en de mix van kinetische en elektrische energie.

Tweecilinder TDI afgeleid van productiemotor

De 0,8-liter TDI in de XL1 is afgeleid van de 1.6 TDI die dienst doet in bijvoorbeeld de Golf en de Passat. Boring (79,5 mm) en slag (80,5 mm) zijn identiek. Daarnaast delen de TDI’s de belangrijkste interne motorcomponenten die bijdragen aan een zo laag mogelijk verbruik. De tweecilinder TDI van de XL1 dankt zijn soepele en rustige loop ook aan de toepassing van een balans-as. Mede door de toepassing van een uitlaatgas-recirculatiesysteem, een oxidatiekatalysator en een dieselroetfilter, voldoet de 0,8 TDI aan de Euro 6 emissienorm die in 2014 van kracht wordt.

De zuinigheid van de XL1 komt terug in allerlei details. Zo is ook het koelsysteem van de 0,8 TDI uitermate efficiënt. Het koelsysteem met een (extern) elektrisch aangedreven waterpomp wordt aangestuurd door het motormanagement. Deze waterpomp werkt vraaggestuurd. Een tweede elektrische waterpomp voert – eveneens ‘on demand’ – koelvloeistof naar de startgenerator en de hoogspanningsinstallatie. Nog een voorbeeld van maximale efficiency: de luchtinlaten in het front van de auto worden afhankelijk van de vraag naar koellucht geopend. Bij geringe vraag is de luchtweerstand hierdoor optimaal.

Carrosserie van CFRP

De carrosserie van de XL1 is gemaakt van CFRP (Carbon Fiber Reinfored Plastic) ofwel met koolstofvezel versterkte kunststof. Het gebruik hiervan heeft grote voordelen op het gebied van gewicht en luchtweerstand. Een vergelijking met een andere Volkswagen: de Golf heeft een Cw-waarde van 0,312 en een frontaal oppervlak van 2,22 m2. De totale luchtweerstandwaarde bedraagt daardoor 0,693 m2 (Cw x frontaal oppervlak). Dat maakt de Golf tot de maatstaf in zijn klasse. De XL1 heeft een Cw-waarde van 0,186 en een frontaal oppervlak van 1,50 m2 . Zijn totale luchtweerstandwaarde is slechts 0,277 m2 – 2,5 maal zo laag als die van de Golf dus.

Spraakmakend design

De XL1 is 3,888 meter lang, 1,665 m breed en slechts 1,156 m hoog. Een Polo bijvoorbeeld heeft een vergelijkbare lengte (3,970 m) en breedte (1,682 m), maar is duidelijk hoger (1,462 m). De hoogte van de XL1 komt overeen met die van een supersportwagen als de Lamborghini Gallardo (1,184 m). Door zijn afmetingen is de XL1 een spectaculaire verschijning. Dat effect wordt nog eens versterkt door de vleugeldeuren. Deze scharnieren niet alleen naar boven maar ook iets naar voren. Samen met de diepe uitsnede in het dak zorgt dat voor een makkelijke in- en uitstap.
De styling van de XL1 borduurt voort op die van een eerder Volkswagen zuinigheidsprototype: de L1 uit 2009. Dankzij de grotere breedte komt de XL1 echter nog dynamischer over. Het ontwerp staat volledig in het teken van een zo gunstig mogelijk luchtweerstand. Daarom is de XL1 van voren breed en loopt de koest naar achteren steeds smaller toe. Van bovenaf gezien is de gelijkenis met een dolfijn treffend.
Het profiel van de XL1 kenmerkt zich door een boogvormige lijn die van de A-stijl naar de achterzijde loopt. De achterwielen zijn volledig afgedekt om turbulentie te voorkomen – kleine spoilers voor en achter de wielen optimaliseren de stroomlijn verder. Buitenspiegels ontbreken: hun taak wordt overgenomen door camera’s en een beeldscherm op het dashboard.
Hoewel de XL1 geen traditionele grille heeft, is hij door de horizontale lijnvoering van het front duidelijk herkenbaar als Volkswagen. De XL1 beschikt over energiezuinige LED-verlichting (hoofdverlichting en knipperlichten). De lamellen van de luchtinlaten worden elektronisch aangestuurd.
De achterzijde van de XL1 valt op door een styling waarin typische Volkswagen kernwaarden als kwaliteit en precisie perfect tot uiting komen. Vier elementen springen direct in het oog:
1. De aerodynamische ‘dolfijnvorm’ van de carrosserie.
2. De coupéachtige daklijn zonder achterruit. Onder de achterklep is 100 liter bagageruimte beschikbaar.
3. Een rode strip met LED’s markeert de bovenzijde en de zijkanten van de carrosserie. In deze strip zijn alle lichtfuncties opgenomen.
4. Een zwarte diffuser die naadloos aansluit op de vlakke bodem van de auto.

Lichtgewicht constructie

Zoals gezegd is een groot gedeelte van het koetswerk van de XL1 gemaakt van CFRP. Dit met koolstofvezel verstekte plastic is zeer licht én sterk. De complete monocoque (met ten opzichte van elkaar licht versprongen stoelen) is evenals alle carrosseriedelen van dit composietmateriaal gemaakt. De koolstofvezel lagen zijn zo geplaatst dat ze in lijn zijn met de krachten die op het materiaal werken.
De carrosseriedelen worden gevormd in mallen, waarbij epoxyhars wordt gebruikt volgens een zogenaamd aRTM-proces. De combinatie koolstofvezel/epoxyhars is niet alleen zeer licht, maar ook uitermate duurzaam. Hoewel het lang onmogelijk leek om in serieproductie koetswerken van CFRP te maken, heeft Volkswagen een kostenvriendelijke methode ontwikkeld om dat wel te realiseren. Deze methode stamt al uit 2009. Inmiddels is het proces verder verbeterd.
Mede door de toepassing van CFRP weegt de XL1 slechts 795 kg. Daarbij komt 227 kg voor rekening van de aandrijflijn, 153 kg voor het onderstel, 80 kg voor de uitrusting (waaronder twee stoelen) en 105 kg voor het elektrische systeem. De resterende 230 kg zijn voor de complete carrosserie. De XL1 bestaat voor 21,3% (169 kg) uit CFRP. Het aandeel lichtgewicht materialen bedraagt 22,5% (179 kg). Slechts 23,2% (184 kg) bestaat uit staal. Het resterende gewicht komt op het conto van polymeren, metalen, natuurlijke vezels, fabricagematerialen en elektronica.

Maximale veiligheid

Mede dankzij de toepassing van CFRP is de XL1 zeer veilig. Net als bij een Formule 1-auto is de passagierscel extreem stijf. Het energieabsorberende vermogen van de moncoque is bijzonder groot. Afhankelijk van de aard van een aanrijding wordt de botsenergie via de A- en B-stijlen afgevoerd. Vervolgens wordt deze energie geabsorbeerd door speciaal daarvoor ontworpen delen.

Onderstel met ESP en hightech materialen

De XL1 heeft een ophanging met dubbele driehoekige draagarmen vóór en een semi-geleide as achter. Beide ophangingen (met stabilisator) zijn compact en licht. De constructie is direct met de monocoque verbonden. Het lage gewicht van de onderstelconstructie is te danken aan de toepassing van aluminium (dempers, remklauwen, stuurinrichting), CFRP (stabilisatoren), keramische componenten (remschijven) en kunststof (stuurhuis).
Ook andere elementen leveren een belangrijke bijdrage aan de efficiency van de XL1. Dit geldt bijvoorbeeld voor de geoptimaliseerde wiellagers en aandrijfassen (minimale wrijving) en een nieuwe bandengeneratie met een zeer lage rolweerstand (vóór: 115/80 R 15; achter: 145/55 R16). Tot de standaard veiligheidsvoorzieningen horen ABS en ESP. Duurzaamheid betekent namelijk alleen een stap voorwaarts in combinatie met een hoog veiligheidsniveau.

The XL1 is making its debut at the Qatar Motor Show this week, and while it might look familiar to previous iterations, this latest version is more production read than its predecessors. Check it out from every angle in the gallery below and click past the jump for the full details.