大众XL1百公里耗油仅0.9升 技术全面解读

2011-06-28 19:21:50来源: 互联网

 

XL1 

  今时今日,未来交通方式已成为最引人关注的话题之一。关键问题在于如何提高燃油效率,那么汽车究竟能节约多少能耗?如今,这个问题有了答案,大众汽车凭借其全新XL1为我们提供了解答。该车的综合油耗为百公里0.9升,燃油效率超越了任何一款采用电动机或内燃机驱动的混合动力汽车。全新XL1在1月26日至29日举办的卡塔尔车展上面向全球首发。接下来我们就详细解读一下这款节能概念车的具体细节。

  I: 概述

  整体而言,XL1代表了大众汽车1升车开发战略的第三发展阶段。早在新千年来临之际,现任大众汽车股份有限公司监事会主席的皮耶希博士(Prof.Dr. Ferdinand Piëch)便已订立远景目标:推出一款百公里油耗仅1升、适合日常驾驶的实用量产车型。而大众汽车全新XL1的问世则充分表明,如今实现这一目标已指日可待。

XL1尾部  

  得益于轻量构造(单体车架结构和碳纤维材料附加部件)、极低的空气阻力(空气阻力系数为0.186)以及由双缸TDI发动机(35千瓦/48马力)、电动机(20千瓦/27马力)、7档双离合自动变速器(DSG)和锂离子电池组成的插电式混合动力系统,大众汽车全新XL1得以将二氧化碳排放量减少到24克/公里,并将油耗降至百公里0.9升。由于采用了插电式混合动力设计,XL1在纯电动模式下的最大行程可达 35公里,使用时可实现零排放。其电池可使用普通家用电源插座充电,同时采用电池再生能量回收技术在汽车减速时回收能量,并将其尽可能多地储存在电池中,以备再次利用。如此一来,电动机便起到了发电机的作用。

  除了出众的效率以外,开发人员还成功设计出了更具日常实用性的车身布局——不同于2002年推出的首款1升汽车和2009年推出的L1, 全新XL1采用了并排布局替代了原先的前后座椅布局。鸥翼车门非常方便进出车内。采用碳纤维强化材料(CFRP)制造车身部件是该车的另一项进步,f1赛车的许多部件都运用了此种制造工艺。此外,大众汽车在生产成本方面也再度实现了大幅缩减,在推动XL1投入小批量生产的道路上迈出了重要一步。

  II: 全球最高效的汽车

  新款XL1的问世不仅为超经济型车辆和清洁技术指明了前进方向,而且也证明了此类汽车同样能够创造丰富的驾驶乐趣。XL1能够带来动感十足的驾驶体验,这并非单纯依靠动力,而是有赖于卓越出众的效率。例如:以100公里的时速匀速行驶时,XLI所需的输出功率仅为6.2千瓦/8.4马力,远远小于现今车型(最大功率77千瓦、配备7档DSG的高尔夫1.6 TDI需要13.2千瓦/17.9马力)。在电动模式下,XL1行驶一公里所耗电量不到 0.1千瓦时(82瓦时/公里)。这两项数字均创下了行业新纪录。

  当混合动力系统全功率运转时,XL1从静止加速至100公里/时只需11.9秒,最高车速可达160公里/时(电子限速)。但是,单凭上述数据还不足以说明一切:由于XL1的车重仅795公斤,其驱动系统能够轻松推动车体前进。需要全功率运转时,静止状态下可产生100牛·米扭矩的电动机便能发挥助力作用,为 TDI发动机(扭矩为120牛·米)提供支持。在助推模式下,TDI和电动机共同输出的扭矩最高可达140牛·米。

  III: 插电式混合动力理念

  凭借新款XL1的推出,大众汽车运用共轨涡轮增压柴油机(TDI)的节油技术和DSG双离合自动变速器将插电式混合动力车设计概念付诸实践。该车的TDI发动机排量仅0.8升,最大功率则达到35千瓦/48马力。整个混合动力单元安装在汽车后驱动轴上方。由电动机及离合器组成的混合动力模块实际位于TDI发动机和7档DSG之间,该模块取代了目前常见的飞轮,集成在DSG变速箱内。电动机由集成型锂离子电池供电,并采用在 220伏电压下运行的电子器件,管理出入电池或电动机的高压电流。XL1车身电气系统所需的12伏供电电压则由一个直流与直流变换器提供。

油电混合动力,由柴油发动机和电动机组成驱动单元  

  电动机与TDI发动机相互配合

  电动机可在加速时为TDI发动机提供支持,如前文所述,它也可独立驱动XL1,最大行程可达35公里。在该模式下,通过打开离合器即可使TDI发动机与传动系分离开来,从而关闭TDI发动机。在此期间,变速箱一侧的离合器保持闭合,所以DSG双离合自动变速器能够与电动机充分接合。驾驶员可选择在纯电动模式下(电池必须电量充足)驾驶XL1。一旦按下仪表板上的电动模式按钮,汽车将仅靠电力驱动。重新启动TDI发动机也十分轻松简便:电动机的转子继续上旋,并快速连接发动机侧的离合器,以便在行驶期间使TDI发动机发生“冲转”。这样就可以使TDI发动机加速到所需的转速,进而启动。整个过程完全没有晃动现象,因此驾驶员根本感觉不到TDI发动机重新启动。

  制动期间,电动机将利用制动能量为电池充电(电池再生能量回收),从而起到发电机的作用。在某些运行状态下,TDI发动机与电动机共同承载的负荷会发生偏移,以便涡轮增压器在最佳效率下运行。7档DSG双离合自动变速器也会始终选择能耗最少的档位。发动机控制器负责调控所有能量流动和驱动管理任务,以随时满足驾驶员的动力需求。此时,油门踏板/电动踏板位置、发动机负载、能量供应以及动能与电能的能量混合等参数均可随时调节,从而实现最佳行驶状态。

  双缸TDI发动机采用批量生产技术

  XL1搭载的0.8升TDI(35千瓦/48马力)是由高尔夫和帕萨特等车型采用的1.6升TDI发动机演变而来。该款0.8升TDI发动机的缸距(88毫米)、缸径(79.5毫米)及冲程(80.5毫米)均与1.6升TDI共轨发动机相同。此外,XL1的双缸和量产四缸发动机还同时具备重要的内部减排特性,其中包括特别的多点喷射活塞凹槽和单个喷油嘴的个体定向调节。

  该车的双缸发动机继承了共轨发动机运转平顺的优良特性,而曲轴旋转带动的平衡轴也同时优化了发动机运转的平顺性。

  此外,TDI发动机铝质曲轴箱的构造也达到了极高的刚度与精度,从而大大降低了摩擦损失。为了实现减排目标,此款0.8TDI发动机还配备了废气再循环装置、氧化催化转换器和柴油机微粒过滤器,由此满足了欧6的排放标准。

  该车的冷却系统也体现了以效率为核心的设计宗旨。根据发动机运行条件,其发动机管理系统只有在必要时才会启动外部驱动的电动水泵对TDI发动机进行冷却。这一冷却系统还包含车辆前部用于降低冷却系统阻力的自动控制进气系统。此种热量管理策略也有助减少汽车油耗。另外一个电动水泵则是通过一个温度较低的独立冷却剂回路进行循环。该水泵同样仅在必要时启动,用于冷却、启动发电机和电力电子器件。

  IV:碳纤维强化材料车身,汽车工艺之杰作

  设计碳纤维强化材料车身的过程中,开发团队在轻量构造和空气动力学方面均取得了重大进展。与高尔夫略作对比,即可说明全新XL1车身概念的创新意义:

  

风阻系数仅为0.186  

  对于紧凑型汽车而言,大获成功的高尔夫拥有十分理想的阻力系数:Cd (0.312) x A(正面 2.22 m2)得出的阻力面积为 0.693 m2 (Cd.A),这一数字奠定了同级别车型的空气动力性能标杆。而 XL1 的 Cd 值为 0.186,正面面积为 1.50 m2,性能更胜一筹。两个系数相乘得出的阻力面积为 0.277 m2,不到高尔夫的 40%。

  新时代设计

  全新 XL1 长 3888 毫米,宽 1665 毫米,高仅 1156毫米,均达到汽车尺寸极限。Polo的长宽与之相近,分别为 3970 毫米和 1682 毫米,但其 1462 毫米的高度则大大超过 XL1。全新XL1 的高度和兰博基尼 Gallardo spyder(1184毫米)不相上下。不难想象,这样一辆大众汽车行驶在路面上该有多么的抢眼——长宽与Polo相仿,车身又如同兰博基尼一般低伏。

鸥翼式车门设计  

  鸥翼车门也为全新XL1营造出高端跑车的观感。车门铰接在 A 柱下端和车顶边框略高于挡风玻璃处的两个点上,所以车门向上展开时也会略微前倾。车门可以完全升到车顶上方,因此打开时可空出非常大的进出空间。

  外观方面,全新XL1仍然采用了 2009 款L1 的造型线条;但是由于宽度有所增加,该车的外形更显动感。整体车身设计处处体现了空气动力学原理。全新 XL1 的宽度在前端达到最大,向后逐渐变窄。俯视车身,其造型肖似海豚,车尾处尤其如此——其线条完全顺应流经车身的气流,减少了整车的空气阻力。

  从侧面来看,车顶轮廓线与 A 柱后方到车尾的弧线相呼应。后轮完全遮盖,防止空气扰流;车轮前后的小型扰流器也优化了此处的气流。车外没有后视镜,取而代之的是欧翼车门上的小型摄像头。摄像头充当车外数字后视镜,将车身后部周围的图像发送到车内的两个显示屏上。

  全新XL1 的前端省却了常见的散热格,但是横向线条仍然非常突出,体现了当前大众汽车的“设计 DNA”。具体来说,原本的散热器格栅处换成了一条黑色横条纹,左右连接高能效双 LED 头灯,形成一段连续的带状结构。用以冷却

  TDI 发动机、电池和内饰的进气口位于前端下方,并配有电控百叶窗。纤细的转向指示灯也是采用 LED 技术设计而成,呈现“L”造型。“L”的竖笔呼应轮罩,横笔位于头灯下方。如此一来,虽然前端完全经过重新设计,且尺寸极其宽大,但其分明的线条仍然清晰彰显了大众汽车的设计特色。

  车尾设计采用全新路线,重新诠释了大众汽车精准与高质量的品牌特性,从而为大众汽车造型设计开辟了全新的思路。车尾具有四个鲜明特征:

  1. 海豚形车身向后渐缩,后缘精确收尾,实现了完美的空气动力学性能。

  2. 车顶轮廓采用轿跑车造型,无后挡风玻璃。超大后行李箱盖与车顶线条一气呵成,内有驱动装置和 100 升的行李空间。

  3. 红色条状 LED 灯组勾勒出车尾顶部和侧边轮廓。集成在该灯组内的包括倒车灯、尾灯、后雾灯和刹车灯。

  4. 黑色扩散器,与完全遮盖的车身底板无缝衔接。

  轻量构造:整体性更胜以往:

  全新XL1 车身的大截面均采用碳纤维强化材料 (CFRP)

  打造而成,兼具重量轻、强度高的优点。具体来说,单体壳、略微偏置的驾驶员和乘客座椅以及整个外部车身零部件均由碳纤维强化材料制成。各层碳纤维皆与作用力方向平行,并采用aRTM工艺中的环氧树脂系统模塑成零部件。这种材料组合能够形成一种极为耐久、重量极轻的复合材料。过去,人们一直认为要造出像全新 XL1一样符合行业标准的碳纤维强化材料车身是根本不可能的。然而,早在 2009 年的 XL1 开发项目规划阶段,大众汽车就已成功摸索出了一种低成本大量制造碳纤维强化材料零部件的方法。如今,这项工艺又得到了进一步完善。

内饰  

  碳纤维强化材料重量轻,是为全新 XL1 打造身的理想材料。XL1仅重 795 公斤,其中包含了重227公斤的整个驱动装置、153 公斤的行驶机构,80公斤包括2个筒形座椅的设备,以及105公斤的电气系统。而余下的 230 公斤便是车身重量——车身主要由碳纤维强化材料制成,包含鸥翼车门、运用赛车超薄玻璃技术的前挡风玻璃和安全度极高的单体车架结构。全新 XL1 含有 169 公斤碳纤维强化材料,占整车重量的 21.3%。此外,大众汽车在 22.5% 的零部件(179 公斤)上使用了轻量材料,只有 23.2%(184 千克)的零部件使用钢铁材料构造。其余重量来自于其他各种聚合物(如聚碳酸酯侧窗玻璃)、金属、自然纤维、加工材料和电子元件。

  轻量构造:安全性更胜以往:

  全新XL1 不仅重量很轻,而且也非常安全。原因之一就是车身使用了碳纤维强化材料。这款车型采用了与 F1 赛车相同的高强度单体车架;但与之有别的是,为了安全起见,XL1 驾驶舱的顶部为封闭设计。根据碰撞类型的不同,传力路线可能通过 A 柱、B 柱、车顶侧梁和车门踏板,而这些组件都会吸收冲击能量。车身前后附加的侧梁和横梁也完善了 XL1 的主动安全性。

  V:行驶机构配备 ESP,采用高科技材料打造而成

  行驶机构前后均装有防滚架,并采用了安全性最佳的轻量构造。前方使用双叉臂式悬架,后方则配备半拖曳联杆系统。前后悬架构造紧凑,造就了较高的驾驶舒适度。行驶机构的组件直接安装在碳纤维强化材料单体车架的关键部位。

传动系  

      由于使用了铝制零部件(包括悬挂部件、刹车卡钳、阻尼器、转向器壳)、碳纤维强化材料(防滚架)、陶瓷(刹车碟)、镁(轮毂)和塑料(方向盘),行驶机构的重量得以减轻。经过摩擦优化的轮毂轴承和传动轴以及来自米其林的新一代优化低滚动阻力轮胎(前轮:115/80 R15;后轮:145/55 R 16)均提升了全新 XL1 的低油耗性能。而 ABS 防抱死系统和ESP电子稳定程序也进一步提升了 XL1 安全性。如果无法充分保证安全性,则无法取得可持续的进步,而全新 XL1将这两点完美结合到了一起。

  参数表

  大众节能车型历史发展脉络

  在汽车节油方面,大众从上世纪80年代开始,就一直从事相关的研究和开发工作。包括材料,动力以及新能源等方面都进行了尝试。同时也越来越关注二氧化碳排放等环保性能。可以说,全新XL1是大众这些年来在节油技术方面的集大成者。而现在0.9升能够行驶一百公里是由点滴的积累而完成的。

  各时期节油技术车型  

  1980年  ARVW

  1982年 SMVW

  1988年 高尔夫 柴油和电驱混合动力

  1988年  Polo 节能型

  1989年  高尔夫 节能型

  1990年  第三代高尔夫

  1999年  3升Lupo

  2002年 1升车型

  2009年 L1

  2011年 XL1

 

关键字:大众  技术  全面  解读

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0628/article_3950.html
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