Volkswagen apresenta mundialmente o novo XL1

A mobilidade no futuro é um dos mais empolgantes assuntos de nosso tempo. A pergunta-chave é: o quanto o consumo de energia dos automóveis pode ser reduzido se todos os empecilhos à eficiência forem removidos? Já existe uma resposta, o novo XL1: consumo de combustível no ciclo misto: 111,11 km/l. Nenhum outro carro híbrido, movido por uma combinação de motor elétrico e motor a combustão é mais eficiente.

O protótipo, cuja versão anterior, o L1, foi mostrada no Brasil no ano passado em outubro, no Salão Internacional do Automóvel de São Paulo, está sendo apresentado internacionalmente no Qatar Motor Show.

Direto ao Ponto

Conceitualmente, o XL1 representa o terceiro estágio da evolução da estratégia da Volkswagen para criar um carro da classe 1-litro (capaz de rodar 100 km com um litro de combustível). Na entrada do novo milênio, o Prof. Dr. Ferdinand Piëch, atualmente diretor do Conselho de Supervisão da Volkswagen AG, estabeleceu a visionária meta de levar ao mercado um veículo de série feito para o uso diário que consumisse um litro de combustível a cada 100 quilômetros. Com o novo XL1, a Volkswagen mostra que este objetivo já está ao nosso alcance.

O novo Volkswagen XL1 atinge um nível de emissão de CO2 de 24 g/km, graças à combinação de uma estrutura extremamente leve (monocoque e peças adicionais em fibra de carbono), arrasto aerodinâmico muito baixo (Cd = 0,186) e um sistema híbrido plug-in que consiste de um motor diesel TDI com dois cilindros (35 kW/48 cv), um motor elétrico (20 kW/27 cv), transmissão de sete marchas com dupla embreagem e baterias íon-lítio. O resultado: consumindo 0,9 litro por 100 km rodados, o novo Volkswagen XL1 emite 24 g/km de CO2. Como se trata de um híbrido plug-in (as baterias podem ser recarregadas na rede elétrica doméstica), o protótipo XL1 também pode percorrer até 35 quilômetros usando apenas eletricidade, isto é, sem emissão alguma do ponto de vista operacional. A bateria pode ser carregada a partir de uma tomada dom&eac ute;stica convencional. Naturalmente, também é empregado um sistema de regeneração, que recupera energia durante as desacelerações e armazena o máximo possível dela na bateria, para ser reutilizada. Nesse caso, o motor elétrico atua como um gerador.

Apesar do alto nível de eficiência, os projetistas conseguiram criar um desenho de carroceria muito prático para o dia-a-dia, com assentos posicionados lado a lado, em lugar do arranjo longitudinal utilizado tanto no primeiro carro “1-litro", em 2002, como no L1 apresentado em 2009.  No novo XL1, portas com abertura vertical, tipo asas, facilitam a entrada e saída do carro. Também contribuiu a manufatura de peças da carroceria com polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP), tecnologia empregada na construção dos carros da Fórmula 1. Mais uma vez, a Volkswagen conseguiu sucesso na redução significativa dos custos de produção, um passo importante para tornar possível a produção de uma série limitada do XL1. Juntamente com fornecedores, a Volkswagen desenvolveu e patenteou um novo sistema par a produção em CFRP, através do processo denominado aRTM (advanced Resin Transfer Moulding).

O novo XL1 mostra o caminho para obtenção de veículos extremamente econômicos e ambientalmente limpos. Ele também demonstra que esses carros podem ser agradáveis e divertidos. A sensação ao guiar o XL1 é verdadeiramente dinâmica, sem se basear em pura potência, mas em pura eficiência. Dois exemplos: 1) Para rodar à velocidade constante de 100 km/h, o protótipo necessita de apenas 6,2 kW/8,4 cv – uma fração do desempenho dos carros atuais (o Golf 1.6 TDI, com 77 kW e transmissão DSG com 7 marchas precisa de 13,2 kW/17,9 cv). 2) Rodando só com eletricidade, o XL1 precisa de menos de 0,1 kWh (82 Wh/km) para completar um percurso de um quilômetro. São valores-recorde.

Quando toda a potência do sistema híbrido é usada, o protótipo da Volkswagen acelera de 0 a 100 km/h em apenas 11,9 segundos. Sua velocidade máxima é de 160 km/h (limitada eletronicamente). E estes números não contam tudo: como o XL1 pesa apenas 795 kg, o sistema de propulsão não faz muito esforço para movimentá-lo. Quando é necessário usar toda a força, o motor elétrico, que pode fornecer 100 Nm de torque já ao arrancar, trabalha como reforço, ajudando o motor diesel TDI, que tem torque de 120 Nm . Juntos, os motores TDI e elétrico podem alcançar um torque máximo de 140 Nm.

Conceito híbrido plug-in

Com o novo XL1, a Volkswagen está implementando um conceito de híbrido plug-in que utiliza a eficiente tecnologia de consumo do turbodiesel common rail (TDI) e a transmissão de dupla embreagem (DSG). O TDI gera sua potência máxima, de 35 kW/48 cv, a partir de uma cilindrada de apenas 0,8 litro. Toda a unidade híbrida fica alojada acima do eixo motor, na traseira do veículo. O módulo híbrido, com o motor e a embreagem, está localizado entre o TDI e a transmissão DSG. Este conjunto foi integrado à caixa da transmissão DSG no lugar normalmente ocupado pelo volante do motor. A bateria de íon-lítio integrada fornece energia para o motor elétrico. O fluxo da corrente de alta voltagem nos dois sentidos, entre a bateria e o motor elétrico, é gerenciado por um sistema eletrônico, operando a 220 volts. O sistem a elétrico da carroceria do XL1 funciona com 12 volts, corrente obtida a partir de um conversor DC/DC.

Interação dos motores elétrico e TDI - O motor elétrico auxilia o TDI na aceleração (boosting) mas, como já descrito, também pode movimentar sozinho o XL1 por uma distância de até 35 km. Neste caso, o TDI é desligado do trem de força através de uma embreagem e desligado. Enquanto isso, a embreagem na caixa de marchas continua fechada, para que a transmissão permaneça ligada ao motor elétrico. Importante: O motorista pode optar  por usar o XL1 de forma totalmente elétrica (desde que a bateria tenha carga suficiente). Assim que o botão que comanda o modo elétrico é pressionado no painel, o carro passa a operar exclusivamente com eletricidade. Voltar a dar a partida no motor TDI é um processo suave e confortável: de forma equivalente a fazer o motor TDI “pegar no tranco" com o carro em movimento, o rotor do motor elétrico é acelerado e rapidamente acoplado à embreagem do motor diesel. Desta forma, o motor TDI é acelerado até a velocidade necessária para começar a funcionar. Todo o processo ocorre sem qualquer solavanco, de forma que o motorista dificilmente nota quando o motor a combustão volta a funcionar.

Quando o XL1 é freado, o motor elétrico atua como um gerador, utilizando a energia da frenagem para carregar a bateria (regeneração). Em certas condições de operação, a carga dividida entre os motores TDI e elétrico pode ser modificada, para que o turbodiesel trabalhe em seu nível de eficiência mais favorável. As engrenagens da transmissão automática DSG de sete marchas também são sempre selecionadas visando minimizar o uso de energia. O controlador do motor regula o fluxo de energia e as tarefas de gerenciamento da transmissão, levando em conta a força solicitada pelo condutor a cada instante. Alguns dos parâmetros usados para chegar ao modo de propulsão mais indicado para cada condição são: a posição do pedal do acelerador e a carga do motor, assim como o suprimento de energia e a propor&c cedil;ão entre energia cinética e elétrica a cada momento.

TDI com dois cilindros utiliza tecnologia de produção em massa - O TDI 0,8 litro (35 kW/48 cv) deriva do TDI 1,6 litro,  utilizado em carros como o Golf e o Passat. O TDI 0.8 tem as mesmas medidas do motor TDI 1.6 common rail em termos de espaçamento entre os cilindros (88 mm), diâmetro (79,5 mm) e curso (80,5 mm). Além disso, o motor dois-cilindros do XL1 e o quatro-cilindros de alto volume de produção compartilham internamente componentes-chave para reduzir as emissões. Eles incluem recessos nos pistões para injeção múltipla e orientação individual dos jatos de injeção individuais.

As excelentes qualidades de funcionamento dos motores common rail estão presentes na versão dois-cilindros. Adicionalmente, um eixo balanceador movimentado pelo virabrequim, rodando à mesma velocidade, otimiza a suavidade do motor.

O cárter de alumínio do TDI foi construído para alcançar alta rigidez e precisão, o que leva a baixas perdas por fricção. Com o objetivo de reduzir as emissões, o veículo é equipado com o recirculador de gases, conversor catalítico por oxidação e um filtro de partículas. Desta forma, o TDI 0.8 já se enquadra nos limites da norma de emissões Euro-6.

O sistema de arrefecimento também foi projetado visando a eficiência. O sistema de gerenciamento só passa a resfriar o TDI, ativando uma bomba d’água externa movida a eletricidade, quando as condições de uso exigem. O sistema de resfriamento inclui uma tomada de ar com abertura controlada automaticamente, na frente do veículo, para reduzir o arrasto aerodinâmico por ele provocado. Esta estratégia de controle térmico também ajuda a reduzir o consumo de combustível. Uma segunda bomba d'água elétrica, que também só é ativada quando necessário, movimenta um circuito separado de líquido refrigerador, de baixa temperatura, para resfriar o gerador-motor de partida e o sistema eletrônico.

Carroceria em CFRP é obra prima tecnológica

A equipe de desenvolvimento deu passos extraordinários na criação da carroceria em CFRP, tanto em sua construção extremamente leve como em sua aerodinâmica. Uma comparação com o Golf mostra quanta inovação está contida no conceito da carroceria do novo XL1:

O coeficiente aerodinâmico do Golf é muito bom para a categoria dos compactos: Cd(0,312) x A (área frontal = 2,22 m²), resultando num arrasto total de 0,693 (Cd.A), o que coloca o carro como uma das referências aerodinâmicas em sua classe. O XL1 supera essa performance, com um Cd = 0,186 e área frontal de apenas 1,50 m². O produto desses dois valores resulta num arrasto total (CD.A) igual a 0,277, ou seja, 2,5 vezes menor que o do Golf.

Design para uma nova era - O novo XL1 tem 3.888 mm de comprimento, 1.665 mm de largura e apenas 1.156 mm de altura. São dimensões radicais. O Polo tem comprimento (3.970 mm) e largura (1.162 mm) semelhantes, mas é bem mais alto (1.462 mm). A altura do novo XL1 é aproximadamente a mesma do Lamborghini Gallardo Spyder, 1.184 mm. Fica fácil imaginar como este Volkswagen vai parecer espetacular na estrada – tão longo e largo como um Polo, mas com um perfil tão baixo como um Lamborghini.

As portas em  asa do novo XL1 também lembram um carro esporte de alto desempenho. Elas são fixadas em dois pontos: na parte de baixo, na coluna A, e logo acima do parabrisa na moldura do teto. Assim, elas não se movimentam apenas para cima, mas também ligeiramente para frente. As portas também penetram bastante na área do teto. Quando abertas, deixam livre um espaço excepcional para facilitar a entrada e saída do carro.

Visualmente, o novo XL1 também adota as linhas de estilo do L1 apresentado em 2009. Apesar disso, o novo protótipo tem aparência mais dinâmica, graças a sua maior largura. O design de toda a carroceria foi desenvolvido levando em conta, incondicionalmente, as leis da aerodinâmica. Na dianteira, o novo XL1 mostra sua largura máxima; a partir dali, o carro vai estreitando até a parte traseira. Visto de cima, a forma do XL1 lembra a de um golfinho, especialmente na traseira, onde suas linhas se moldam para otimizar o fluxo de ar sobre a carroceria do carro, reduzindo o arrasto aerodinâmico.

No perfil lateral, o teto reflete linhas de estilo que desenham um arco da coluna dianteira até a traseira do carro. As rodas traseiras são totalmente cobertas, para evitar a turbulência do ar. O fluxo de ar nesta área também foi otimizado pela colocação de pequenos defletores, à frente e atrás das rodas. Quem procurar os retrovisores externos perderá tempo. Em seu lugar, nas portas, há pequenas câmeras que desempenham sua função, enviando imagens das cercanias, atrás do carro, para duas telas dentro do veículo.

A dianteira do novo XL1 não apresenta mais a típica grade do radiador, mas continua a refletir o estilo adotado pelo atual “DNA de design” da Volkswagen, com predominância de linhas horizontais. Especificamente, na área onde normalmente ficaria a grade do radiador, há uma faixa transversal negra, que combina com os eficientes faróis em de LED, prolongando-se numa tira contínua. A real entrada de ar para resfriar o motor TDI, a bateria e o interior do carro, está localizada na parte mais baixa da seção dianteira e possui persianas controladas eletricamente. As estreitas lanternas direcionais também utilizam LEDs, que formam um L que acompanha verticalmente as caixas de rodas e, na horizontal, uma linha abaixo dos faróis. Isto cria uma dianteira que, apesar de ser completamente nova visualmente e radical em suas dimensões, pode ser facilm ente reconhecida como um design da Volkswagen, graças à limpeza de suas linhas.

Na retaguarda, o design segue um caminho inteiramente diferente, reinterpretando os valores da marca com precisão e qualidade. Uma nova dimensão do estilo Volkswagen foi ali criada. Quatro características são visíveis:

1. Mais uma vez, o formato de golfinho da carroceria, que se estreita na direção da traseira com bordas muito precisas, para uma aerodinâmica perfeita.

2. A linha do teto estilo cupê, sem janela traseira. Incorporada à linha do teto está a grande tampa do compartimento traseiro, que cobre a unidade motora e o espaço para bagagens com capacidade de 100 litros.

3. Uma faixa de LEDs vermelhos que emoldura a área traseira no topo e laterais. Integradas nesta faixa estão as luzes de ré, lanternas traseiras, luz de neblina traseira e luzes de freio.

4. Um difusor negro, que executa uma transição contínua com a parte inferior do carro, que é totalmente enclausurada.

Construção leve, mais viável que nunca - Grande parte da carroceria do novo XL1 consiste de peças feitas de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP), material tão leve quanto forte. Especificamente, o monocoque, com os assentos ligeiramente assimétricos para o motorista e passageiro, assim como todos os componentes exteriores da carroceria, são feitos de CFRP. As camadas de fibra de carbono, que são alinhadas de acordo com a direção das forças em cada ponto do carro, são unidas por uma resina epóxi, formando as peças, no processo aRTM. Esta combinação de materiais gera um composto extremamente durável e leve. Por muito tempo, era considerado impossível produzir uma carroceria de CFRP como a do novo XL1, seguindo padrões industriais. Apesar disso, a Volkswagen conseguiu enco ntrar uma maneira economicamente viável de produzir peças de CFRP em volume suficiente já em 2009, ao trabalhar no desenvolvimento do projeto do XL1. O processo agora foi ainda mais aperfeiçoado.

CFRP é o material ideal para a carroceria do novo XL1 devido ao seu baixo peso. O protótipo XL1 pesa apenas 795 kg. Deste total, 227 kg correspondem ao trem de força, 153 kg à suspensão e transmissão, 80 kg ao equipamento (incluindo dois assentos em forma de concha) e 105 kg ao sistema elétrico. Restam 230 kg, o peso exato da carroceria, produzida em grande parte em CFRP e incluindo as portas, parabrisa dianteiro com nova tecnologia, com vidro de pouca espessura, como em carros de corrida, e o monocoque de alta segurança. Do peso total do XL1, 21,3 por cento, ou 169 kg, consiste de CFRP. Além disso, a Volkswagen utiliza metais leves em 22,5 por cento de todas as peças (179 kg). Apenas 23,2 por cento (184 kg) do novo XL1 utilizam aço e materiais ferrosos. O restante do peso é distribuído entre vário polímeros (como policarbonato, nas jan elas laterais), metais, fibras naturais, materiais processados e eletrônica.
Construção leve, mais segura que nunca - O novo XL1 não é apenas leve, mas também muito seguro. Como mencionado, isto se deve em parte ao uso do CFRP como material. Da mesma forma que os carros da Fórmula 1, este Volkswagen tem um monocoque de alta resistência. Mas, diferentemente da Fórmula 1, a capsula de segurança é fechada no topo, para maior segurança. Dependendo do tipo de colisão, a distribuição das forças pode ser direcionada diretamente através das colunas A e B, cantoneiras e soleiras, todas capazes de absorver a energia do impacto. Componentes laterais adicionais e estruturas transversais na dianteira e traseira tornam mais perfeita a segurança passiva do carro.

Chassi com ESP utiliza materiais de alta tecnologia

A suspensão é equipada com barras anti-rolamento na dianteira e traseira e se caracteriza pela construção leve, com máxima segurança. Na frente é usada uma suspensão independente tipo double wishbone, enquanto um sistema de suspensão semi-trailing é empregado na traseira. As suspensões dianteira e traseira têm construções bastante compactas e oferecem um alto nível de conforto de rodagem. Os componentes de chassi são conectados diretamente nas regiões integrantes no monocoque de CFRP.

O peso do chassi foi reduzido pela utilização de peças de alumínio (incluindo componentes da suspensão, pinças de freios, amortecedores e caixa de direção), CFRP (barras anti-rolamento), cerâmica (discos de freios), magnésio (rodas) e plástico (volante de direção). Rolamentos e braços de direção com fricção reduzida, assim como uma geração completamente nova de pneus de baixa resistência ao rolamento feita pela Michelin (dianteiros: 115/80 R 15; traseiros: 145/55 R 16), contribuem para reduzir o consumo de energia no novo XL1. Ganhos em segurança se devem ao sistema de freios antibloqueio (ABS) e ao programa eletrônico de estabilidade (ESP). Tudo isso porque se a sustentabilidade não for acompanhada do máximo em segurança, não representa um avanço real. O novo XL1 mos tra como esses dois parâmetros podem ser desenvolvidos harmonicamente.