Volkswagen

Technischer Durchbruch für das 1-Liter-Auto: Volkswagen präsentiert auf der Internationalen Automobil- Ausstellung (IAA) in einer Weltpremiere die Studie des künftigen L1. Es ist der erste Ausblick auf die Serienversion. Das Full-Hybrid-Fahrzeug wiegt dank seiner mit Carbonfasern verstärkten Kunststoff-Karosserie (CFK) nur 380 Kilo. Mit einem Durchschnittsverbrauch von 1,38 Litern Diesel avanciert dieser alltagstaugliche und extrem aerodynamische (Cw 0,195!) Volkswagen zum sparsamsten Automobil der Welt. Die CO2-Emissionen des 160 km/h schnellen L1 betragen analog 36 g/km.

Dieses Fahrzeug ist ein Prototyp. Es kann nicht gekauft werden!

Retrospektive: Vor sieben Jahren pilotierte Dr. Ferdinand Piëch, damals Vorstandsvorsitzender und heute Aufsichtsratsvorsitzender der Volkswagen AG, einen Prototypen von Wolfsburg nach Hamburg, wie es ihn nie zuvor gegeben hatte: das Volkswagen 1-Liter-Auto – weltweit das erste Auto mit einem Verbrauch von einem Liter Kraftstoff. Mann und Maschine schrieben Automobilgeschichte. Im April 2002 jedoch war auch klar, dass die Zeit für eine Serienfertigung des 1-Liter-Autos weit in der Zukunft liegen würde. Allein die Herstellung der Karosserie aus einem mit Carbonfasern verstärktem Kunststoff (CFK) war aus Kosten gründen nicht darstellbar. Doch schon 2002 prophezeite Dr. Ferdinand Piëch, dass die Zeit für das 1-Liter-Auto und CFK als industriell ein setzbarem Werkstoff kommen würde. 2009 nun ist es so weit: Volkswagen macht auf der IAA in Frankfurt (17. bis 27. September) mit der zweiten Generation des Geniestreichs eindeutig klar: Der L1 wird entwickelt; als Update der Zukunft. Mit komplett neuer Technologie und neuem Design. Revolutionär und seriennah.

„Es ist eine gigantische Herausforderung, die Fertigung des Monocoque aus CFK im Hinblick auf die Kosten in den Griff zu bekommen“, so Dr. Ulrich Hackenberg, Volkswagen Markenvorstand des Bereichs Entwicklung. Technisch wie optisch gilt die CFK-Karosserie bereits jetzt als eine Meisterleistung im Automobilbau. Einmalig dabei: das Verhältnis der Dimensionen. Während die Länge des L1 mit 3.813 Millimetern noch in etwa der eines Volkswagen Fox und die Höhe von 1.143 Millimetern fast der eines Lamborghini Murciélago entspricht, gibt es für die aerodynamisch optimierte Breite (1.200 Millimeter)weltweit keine Vergleichsgröße. L1-Philosophie – Definition einer neuen Automobilart Volkswagen hatte bei der Entwicklung beider Prototypen-Generationen schlichtweg alles in Frage gestellt, was für gewöhnlich ein Auto auszeichnet. Zentraler Ausgangspunkt war dabei der Karosserieaufbau und damit eine Kernfrage: Wie muss ein Auto aussehen und beschaffen sein, das so wenig Energie wie nur möglich verbraucht? Die logische Antwort: extrem aerodynamisch und leicht. Das allerdings unter einer nicht zu diskutierenden Bedingung: maximale Sicherheit. Der Lösungsansatz: ein schmaler Zweisitzer mit CFK-Karosserie! Die dazu passende Sitzanordnung steuerten die kompromisslos aerodynamischen Segelflugzeuge bei: hintereinander. Denn das reduziert die Widerstandsfläche. Ähnlich wie bei einem Segler, erfolgt denn auch der Einstieg in die Studie über die seitlich öffnende Dachhaube. Mit der zweiten Generation wurde das Konzept weiter geschärft, jedes Bauteil neu konstruiert, ein spezielles Fahrwerk mit Alukomponenten ent wickelt und vor allem die entscheidende CFK-Technologie aus der Formel 1 und dem Flugzeugbau in die Automobilfertigung trans feriert und mit dem in dieser Form einmaligen Hybridantrieb seriennah kombiniert. 2013 wäre eine gutes Jahr für den Beginn der Zukunft.

Der TDI, der E-Motor und das 7-Gang-DSG befinden sich im Heck und bilden den sparsamsten Hybridantrieb der Welt. 1,38 Liter Verbrauch auf 100 Kilometer und analog 36 g/km sind der Beweis. Als Hauptantriebsquelle fungiert der völlig neu entwickelte Zweizylinder-Turbodiesel mit Common-Rail-Direkteinspritzung (TDI). Er wird, je nach Lastanforderung, in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi gefahren. Im Standard-Modus „ECO“ entwickelt der 800 cm3 große TDI eine Leistung von 20 kW / 27 PS (bei 4.000 U/min); im Modus „Sport“ – genutzt etwa zum Erreichen der Höchst geschwindigkeit – steigt die Leistung auf 29 kW/ 39 PS (bei 4.000 U/min). Das maximale Drehmoment des TDI beträgt 100 Newtonmeter (bei 1.900 U/min). Selbstverständlich verfügt der L1 zudem über ein Start-Stopp-System, durch das die Antriebseinheit beim Fahrzeugstillstand automatisch abgeschaltet und per Gas-/E-Pedal erneut gestartet wird. In das Gehäuse des 7-Gang-DSG (Doppelkupplungsgetriebe) wurde das Hybridmodul integriert. Es befindet sich also zwischen TDI und DSG und besteht aus dem 10 kW/ 14 PS starken Elektromotor und einer Kupplung. Mit Energie versorgt wird der E-Motor über eine Lithium-Ionen- Batterie in der Frontpartie. Eine im Spannungsbereich von 130 Volt arbeitende Leistungselektronik managt dabei den Hoch voltenergiefluss von und zur Batterie respektive zum E-Motor. Das Bordnetz wird parallel über einen DC/DC-Wandler mit der notwendigen 12-Volt-Spannung versorgt.

Der Elektromotor unterstützt den TDI beim Beschleunigen (Boosten) und im Normalbetrieb unter anderem durch eine elektronische Lastpunkt verschiebung. Via E-Motor kann das Drehmoment im Bedarfs fall – in der Regel beim Beschleunigen – über den gesamten Drehzahlbereich um 40 Prozent angehoben werden. Darüber hinaus kann der E-Motor den L1 aber auch über kurze Distanzen allein antreiben. In diesem Fall wird der TDI durch das Öffnen der zwischengeschalteten Kupplung vom Antriebsstrang getrennt. Der erneute Start des TDI vollzieht sich hochkomfortabel: Zum sogenannten Impulsstart des TDI während der Fahrt wird der Rotor des Elektromotors weiter hochgedreht und die motorseitige Kupplung sehr schnell geschlossen. Der TDI wird so direkt auf die benötigte Drehzahl beschleunigt und gestartet. Das Ganze läuft völlig ruckfrei ab, so dass der Fahrer den Neustart des TDI praktisch nicht spürt. In Bremsphasen lädt der E-Motor per Rekuperation als Generator die Lithium-Ionen-Batterie auf. Ebenfalls stets im Hinblick auf einen möglichst niedrigen Energieverbrauch gewählt werden die Gänge des automatisch schaltenden DSG. Das gesamte Energie- und Antriebsmanagement wird vom Motorsteuergerät unter Berücksichtigung der jeweiligen Lastanforderung des Fahrers geregelt. Als Parameter fließen hier unter anderem die Gas-/E-Pedal-Stellung, die Motorbelastung, die aktuell abgerufene Kraftstoffmenge sowie der Energievorrat und Energie mix aus kinetischer und elektrischer Energie ein, um die augenblicklich optimale Vortriebsart umzusetzen. Der TDI des L1 ist eine Neuentwicklung. Die Volkswagen Motorenspezialisten nutzten jedoch auch in diesem Fall Synergieeffekte, um einen ebenso innovativen wie kostengünstigen Antrieb zu konzipieren. Abgeleitet wurde der 0.8 TDI deshalb vom erst vor wenigen Monaten vorgestellten 1.6 TDI. Aktuell debütiert der 1.6 TDI auf der IAA unter anderem in einer neuen Version für den Golf BlueMotion (3,8 l/100 km) und Passat BlueMotion (4,4 l/100 km) – die fortan weltweit sparsamsten Autos ihrer Klassen. 0.8 TDI und 1.6 TDI weisen aufgrund ihrer Verwandtschaft die identischen Daten des Zylinderabstands (88 Millimeter), der Bohrung (79,5 Millimeter) und des Hubs (80,5 Millimeter) auf. Darüber hinaus teilen sich die Hightech-TDI wichtige innermotorische Features zur Emissions senkung. Dazu zählen unter anderem spezielle Kolbenmulden, die Mehrfacheinspritzung und die individuelle Ausrichtung der jeweiligen Einspritzstrahlen. Hier wie dort kommen zudem Abgasrückführung, Oxidationskatalysator und Dieselpartikelfilter zum Einsatz. So ausgerüstet, erreichen die TDI in jedem Volkswagen mit Leichtigkeit die Grenzwerte der Euro-5-Abgasnorm. Der 1.6 TDI gilt dank Common-Rail-Einspritzung zudem als besonders leiser und vibrationsarmer Dieselmotor. Diese guten Komforteigenschaften konnten auf den Zweizylinder übertragen werden. Das Aluminium-Kurbelgehäuse des TDI wurde zudem so konstruiert, dass hohe Formgenauigkeit und damit sehr geringe Reibverluste erreicht werden. Zur hohen Motoreffizienz trägt zudem die auf einen maximalen Öldruck von 4,0 bar ausgelegte Ölpumpe bei. Wie sehr das gesamte Antriebssystem auf Effizienz ausgelegt ist, zeigt auch das Kühlsystem des L1: Die externe elektrische Wasserpumpe wird vom Motormanagement so gesteuert, dass nur dann gekühlt wird, wenn die Motorbetriebsbedingungen das erforderlich machen. Dieses Thermo management trägt ebenfalls zur Verbrauchsreduzierung bei. Eine zweite, ebenfalls nur bei Bedarf aktivierte elektrische Wasserpumpe sorgt in einem separaten Wasserkreislauf auf niedrigerem Temperatur niveau für die notwendige Kühlung des Startergenerators und der Leistungselektronik.

Die Schaltarbeit übernimmt an Bord des L1 mit dem 7-Gang-DSG eines der innovativsten Automatikgetriebe der Welt. Gegenüber der zum Beispiel im neuen Polo eingesetzten Version wurde das Doppelkupplungsgetriebe um die Kupplungsansteuerung des Hybridmoduls erweitert. Darüber hinaus wurden die einzelnen Übersetzungen so optimiert, dass trotz des extrem niedrigen Verbrauchs ansprechende Fahr leistungen realisiert werden konnten. In das DSG-Gehäuse integriert wurde, wie skizziert, das Hybridmodul; es befindet sich dort an der Stelle des üblichen Schwungrades. Der mit ABS und ESP ausgestattete L1 ist bis zu 160 km/h schnell – in Anbetracht des Verbrauchs eine Sensation. Aus dem Stand heraus maximal beschleunigt, erreicht der Zweisitzer nach nur 14,3 Sekunden 100 km/h. Lediglich 10 Liter groß ist der Kraftstofftank. Der allerdings ermöglicht bei 1,38 Litern Durchschnittsverbrauch eine theo retische Reichweite von rund 670 Kilometern.

Bei einem Auto von pilotieren zu sprechen, mag vermessen klingen; beim L1 trifft es die Sache jedoch auf den Punkt. Fahrer (im CFK-Rohrrahmen-Sitz) und Beifahrer (im festen CFK-Sitz des Monocoque) sitzen hintereinander. Die Sitzposition ist in beiden Fällen zudem ergonomisch und sehr komfortabel. Für den Fahrer gilt: Alle Instrumente und Bedienungselemente sind in einem Radius von 180 Grad angeordnet, damit perfekt im Blick und erreichbar. Die Instrumententafel selbst wurde in das Monocoque aus CFK integriert. Aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) werden die Interieur applikationen gefertigt. Gestartet wird der L1 via Knopfdruck rechts vom Lenkrad. Gleich zeitig fungiert der runde Starttaster – per Drehung – als Gangwahlschalter und zur Aktivierung der elektronischen Feststellbremse (Drive, Neutral, Rückwärts und Park). Die Einstiegshaube und Heckklappe werden über Touch-Elemente links und rechts vom Fahrer elektrisch geöffnet. Ebenfalls als sensorgesteuertes Touch-Element ausgelegt ist die komplette Klimaregelung. Via Multifunktionstasten im Lenkrad steuert der Fahrer Bordrechner, Navigation und Entertainment. Komplett abgeschafft wurden beim L1 die klassischen Außenspiegel und der Innenspiegel. Statt ihrer übertragen Kameras entsprechende Bilder auf links und rechts in der Instrumententafel angeordnete OLEDAktivdisplays (OLED = organic light emitting diode). Das Einparken erleichtert zudem eine Park Distance Control (PDC). Im Crashfall werden Fahrer und Sozius nicht nur durch das als hochfeste CFK-Sicherheitszelle ausgelegte Monocoque mit integrierten Überrollbügeln und Aluminium-Crashelementen im Vorderwagen geschützt, sondern zusätzlich über ein Lenkradairbag sowie Kopf-/ Seitenairbags links und rechts in der Einstiegshaube.

Technisch wie optisch gilt diese Karosserie aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) bereits jetzt als eine Meisterleistung im Automobilbau. Einmalig dabei: das Verhältnis der Dimensionen. Während die Länge des L1 mit 3.813 Millimetern noch in etwa der eines Volkswagen Fox und die Höhe von 1.143 Millimetern fast der eines Lamborghini Murciélago entspricht, gibt es für die aerodynamisch optimierte Breite (1.200 Millimeter) weltweit keine Vergleichsgröße. Aus CFK bestehen das zweisitzige Monocoque inklusive Rohrrahmenfahrersitz und Soziussitz sowie die Karosserieaußenhaut. Türen gibt es keine. Stattdessen steigen Fahrer und Sozius von oben in den L1 ein. Dazu wird über den Sitzen eine elektrisch betätigte Einstiegshaube geöffnet und geschlossen. Scheinwerfer und Rückleuchten greifen ausnahmslos auf LED-Technik zurück, die sehr viel weniger Energie verbraucht. Komplett verkleidet sind die hinteren Räder; die Radabdeckungen lassen sich zum Wechseln der Michelin-Leichtlaufreifen („Energy Saver“: vorn 95/60 R16, hinten 115/70 R16) abnehmen. Komplett verkleidet ist zudem der Unterboden. Die Kühlung des 0.8 TDI erfolgt durch seitlich in die Karosserie integrierte, adaptive Luftführungen, die je nach Betriebszustand der Hybrid-Einheit und Geschwindigkeit automatisch geöffnet und geschlossen werden. Manuell geöffnet wird wie gewohnt die Heckklappe. Auch sie besteht aus CFK. Unter ihr verbirgt sich der Handgepäckraum (50 Liter Volumen).

Carbonfaserverstärkter Kunststoff besteht, der Name sagt es, aus mehreren Lagen hochfester Carbonfasern, die in eine hochzähe Matrix eingebunden sind. Dieser Materialmix ergibt einen extrem tragfähigen und leichten Verbundwerkstoff. Eine Karosserie wie die des L1 aus CFK nach industriellen Maßstäben zu fertigen, war bis dato nicht dar stellbar. Deshalb blieb CFK Kleinstserien, wie es sie im Flugzeugbau oder Motorsport gibt, vorbehalten. Volkswagen ist es nun gelungen, einen serientauglichen und wirtschaftlichen Weg zu finden, CFK-Teile in relevanten Mengen herzustellen. Weshalb CFK für die L1-Karosserie der ideale Werkstoff ist, zeigt das Thema Gewicht. Der L1 wiegt lediglich 380 Kilogramm, das entspricht dem Gewicht eines sehr hochwertigen, voll ausgestatteten Touren-Motorrades der 1200er-Klasse. Beim L1 allerdings handelt es sich nach wie vor um ein Auto. Von den 380 Kilo Gesamtgewicht entfallen 122 Kilo auf die komplette Antriebseinheit, 79 Kilo auf das Fahrwerk, 35 Kilo auf die Ausstattung und 20 Kilo auf die Elektrik. Bleiben 124 Kilogramm, und genau so viel wiegt die Karosserie. 124 Kilo, die sich weiter sezieren lassen: 64 Kilo gehen auf das Konto des CFK-Monocoque inklusive integriertem Sozius-Sitz, 28 Kilo wiegt die gesamte CFK-Außenhaut, 19 Kilo die CFK-Einstiegshaube, 9 Kilo der CFK-Fahrersitz und 4 Kilo die LED-Scheinwerfer. Nur zum Vergleich: Die Karosserie des legendären Lupo 3L – dem bis heute kleinsten, je in Serie gebauten Volkswagen – wog 306 Kilo, das gesamte Auto leichte 813 Kilo. 433 Kilo mehr als der L1. Und es gibt weitere Vorteile: die extreme Belastbarkeit des Materials sowie die ideale Formbarkeit im Hinblick auf anspruchsvollste Design-Merkmale. Design – alles anders und doch typisch Volkswagen. Das konstruktive und gestalterische Layout des L1 – Funktion und Form – bilden kompromisslos eine Einheit. Dazu Walter de Silva, Chef designer der Volkswagen AG: „Das Design des L1 ist das Ergebnis einer Neudefinition der klassischen, ästhetischen Fahrzeugmerkmale. Besonders signifikant sticht dabei natürlich die fast raketenförmige Linien führung ins Auge. Alle beweglichen Teile sind so bündig integriert, dass die Karosserie wirklich an den Rumpf einer Rakete oder eines Jets erinnert. Es ist eine Karosserie, die die Luft mit minimalem aerodynamischen Widerstand zerteilt.“ Ein Cw-Spitzenwert von 0,195 und 1,02 m2 Stirnfläche (Cw x A = 0,199 m2) meißeln diese Aussage in das CFK.  Und so sieht sie aus, die aerodynamischste Frontpartie der Welt: „Die typische Anordnung der herkömmlichen Scheinwerfer und des in der Mitte befindlichen Kühlergrills wären hier gänzlich ungeeignet gewesen“, so de Silva. „Aus diesem Grund haben wir ein minimalistischeres Layout gewählt und die Scheinwerfer in einen neutralen horizontalen Streifen integriert, der ein Gefühl von Weitsicht und Modernität vermittelt.“ Der Chefdesigner weiter: „In gewisser Hinsicht haben wir das gleiche Prinzip wie für die Front des Scirocco angewandt, bei dem die Scheinwerfer ja durch einen schwarzen glänzenden Streifen miteinander verbunden sind und sich das Markenzeichen auch auf der Motorhaube befindet. Und das unterstreicht den dynamischen Charakter dieses Autos.“ Die extreme Aerodynamik formt auch den Heckbereich mit seinem Diffusor und den hier komplett verkleideten Rädern. Auffälligstes Feature in der Totalen von hinten: Die in die Luftaustrittsöffnungen des TDI eingearbeiteten LED-Rückleuchten. De Silva: „Die gleichen stilistischen Merkmale wie vorne finden sich auch am Heck wieder, wobei wir hier durch die im Grill der beiden Austrittsöffnungen integrierten Rückleuchten eine noch aerodynamischere Erscheinung haben. Ein weiteres, prägendes Merkmal ist der Luftauslass direkt hinter dem Cockpit – ein fast abstraktes, graphisches Element, das die nüchterne Ästhetik dieses Fahrzeugs unterstreicht.“ Aufgrund der niedrigen Sitzposition des Fahrers gibt es ein zusätzliches Fenster im Dach, um insbesondere Ampeln ideal einsehen zu können. 

Technische Daten

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Fotos

Quelle: Volkswagen