Wzrastająca liczba samochodów osobowych w naszym kraju, znaczne za­gęszczenie pojazdów na ulicach miast, ograniczona dostępność paliw i ogólny wzrost kosztów nabywania i eksploatacji samochodów zmusza do bardziej kompleksowego spojrzenia na problem motoryzacji. Dawniejsza dostępność paliwa spowodowała „uśpienie" u użytkowników społecznej potrzeby oszczędzania paliwa. Minimalizacja zużycia paliwa może być osiągana nie tylko sposobem istotnych zmian konstrukcyjnych dokonywa­nych w nadwoziach samochodów i ich zespołach napędowych, lecz także poprzez ciągłe utrzymywanie samochodu w dobrym stanie technicznym oraz stosowanie właściwej techniki jazdy. Od współczesnego samochodu wymaga się dobrych przyspieszeń, szczególnie do zakresu maksymalnie dopuszczalnej prędkości w miastach (a więc do 60...70 km/h), możliwie naj­mniejszego zużycia paliwa na jednostkę przebytej drogi oraz ograniczonej ilości składników toksycznych w wydzielanych spalinach. Wśród wymagań nie można pominąć niezawodności działania zespołu napędowego, zespo­łów jezdnych i nadwozia oraz dużej ich trwałości i łatwości eksploatacji. Wy­magania te są oczywiste i realizowane przez wytwórców samochodowych w stopniu uzależnionym głównie od ich możliwości finansowych. Ogólnie znane względy zdrowotności społeczeństw, a nawet bytu na­stępnych pokoleń, spowodowały, że ogromna liczba państw wprowadziła normy, jako przepisy prawne, określające ilościowo dopuszczalną zawar­tość składników toksycznych w wydzielanych spalinach podczas specjalnie zaprogramowanej jazdy według tzw. testu miejskiego. Test ten ma znacze­nie porównawcze, a ma symulować przeciętne warunki jazdy w dużych miastach. W Polsce obowiązuje tzw. test europejski, podczas którego samochód przebywa drogę około 4 km wykonując wielokrotnie rozpędzanie i hamowanie samochodu, krótkotrwale jazdy z ustaloną prędkością i pracą silnika na biegu jałowym. Podczas takiej próby mierzy się zuży­cie paliwa, które, po przeliczeniu na 100 km przebytej drogi, podaje wytwórca jako zużycie w jeździe miejskiej. Przepisy państwowe nakazują wytwórcy prowadzenie kontrolnych badań produkowanych samochodów w celu określenia zawartości składników toksycznych w spali­nach. Wówczas badania testu miejskiego odbywają się na rolkowej hamowni podwoziowej, a wydalone spaliny są w całości przepuszczane przez odpowiednią aparaturę, która umożliwia pomiar ilości wydalanych składników: nie spalonych węglowodorów, tlenku węgla oraz tlen­ków azotu. Ich dopuszczalne ilości, wyrażone w gramach na test, są uzależnione od pojemno­ści skokowej silnika samochodu. Obecnie warunki krajowe wywołały zwiększone zainteresowanie omal każdego użytkownika możliwościami ograniczenia zużycia paliwa swego samochodu. W Polsce i w wielu krajach wykorzystuje się sposób ogólnego zmniejszenia zużycia paliwa samochodowego poprzez admini­stracyjne ograniczenie maksymalnej prędkości jazdy na drogach poza­miejskich i autostradach. Ograniczanie maksymalnej prędkości, jak i regla­mentacja paliw, jest jednak tylko środkiem doraźnym, gdyż ogranicza zdo­lności przewozowe i wydłuża czas transportu towarów i ludzi. Dlatego doce­lowo poszukuje się możliwości zmniejszenia zużycia paliwa przez zmiany konstrukcyjne silników umożliwiające poprawę ich sprawności oraz po­przez ukształtowania nadwozi umożliwiające zmniejszenie oporu aerody­namicznego. Na zużycie paliwa przez samochody mają także wpływ: masa pojazdu, wartości przełożeń skrzyni przekładniowej, rodzaj opon i ich bież­nika oraz szereg innych czynników o mniejszym znaczeniu. Na zużycie pa­liwa w samochodach ma też istotny wpływ jakość nawierzchni i profil dróg, a także organizacja ruchu drogowego: eliminacja przejazdów przez tory ko­lejowe i tramwajowe na korzyść wiaduktów i tuneli, rozjazdy przestrzenne, ronda, synchronizacja świateł na skrzyżowaniach itd. W istniejącej już sytuacji stanu dróg i organizacji ruchu oraz konkret­nego samochodu, jego prędkość jazdy ma decydujący wpływ na moc niez­będną do ruchu i zużycia paliwa na jednostkę przebytej drogi. Dla celów porównawczych zaz­naczono oddzielnie moc niezbędną do pokonania oporów toczenia. Naj­mniejszej mocy niezbędnej do ruchu z daną prędkością (np. 90 km/h) wy­maga samochód 2 o opływowej sylwetce (jak Citroen Cx czy Ford Fiesta), większej - samochód 1 o przeciętnej sylwetce (jak FSO czy Polonez), a naj­większej - samochód 3 o sylwetce odkrytego pojazdu terenowego. Na tym samym rysunku pokazano zależność mocy niezbędnej do ruchu od prędko­ści samochodu ciężarowego: pustego i w pełni załadowanego, odkrytego i zakrytego opończą. Wykresy wskazują duże zapotrzebowanie mocy pod­czas jazdy z większymi prędkościami (rzutujące na zużycie paliwa) oraz wpływ kształtu sylwetki samochodu i masy, co szczególnie uwidacznia się w samochodach ciężarowych. Wprawdzie przeciętny krajowy użytkownik samochodu osobowego ma ograniczony wybór nabywania samochodu, ale może wyciągnąć przy­najmniej dwa wnioski: nie wozić w bagażniku zbędnych rzeczy (masa!) oraz nie jeździć z nie wykorzystywanym bagażnikiem dachowym (opór aerody­namiczny!). Kierowca samochodu ciężarowego powinien pamiętać o celo­wości okrywania skrzyni ładunkowej opończą, zwłaszcza, jeśli skrzynia nie jest zapełniona, a także - o celowości wykorzystywania owiewki na dachu kabiny, osłaniającej aerodynamicznie ścianę czołową kontenera lub wyso­kiej skrzyni ładunkowej. Samochód jest wykorzystywany w bardzo zróżnicowanych warun­kach, na przykład: jazda po różnych nawierzchniach, pokonywanie wznie­sień i spadków, jazda przy bocznym (najczęściej) wietrze, na różnych bie­gach itd., co powoduje różne zapotrzebowanie mocy silnika. Największy udział w bilansie mocy niezbędnej do ruchu samochodu osobowego po płaskiej drodze ma jego opór aerodynamiczny. We współczesnych samocho­dach osobowych moc niezbędna do pokonania oporów aerodynamicznych jest 2...4-krotnie większa od mocy niezbędnej do pokonania oporów tocze­nia przy prędkości 90 km/h, a w samochodach ciężarowych 1,5...2-krotnie Opory aerodynamiczne znacznie wzrastają wraz ze zwięk­szeniem prędkości samochodu (względem otaczającego powietrza atmos­ferycznego), a więc zwłaszcza podczas jazdy pod wiatr. przedstawiono wpływ wiatru (zgodnego, przeciwnego i bocznego wzglę­dem kierunku jazdy) na moc niezbędną do ruchu samochodu. Na tym sa­mym rysunku zaznaczono moc rozporządzalna zespołu napędowego na biegu bezpośrednim i maksymalną prędkość samochodu. Od wartości mocy niezbędnej do jazdy, czyli „pobieranej" od silnika przez samochód, zależy zużycie paliwa. Na rysunku 1.3 przytoczono przykładowo zależność zużycia paliwa od prędkości samochodów osobowych. Widać na nim wyra­źny wzrost zużycia przy większych prędkościach. Jednak w samochodach ciężarowych przewożących terminowe przesyłki należy mieć na uwadze nie tylko zużycie paliwa, lecz czas (bo to też „pieniądz") niezbędny do prze­wozu ładunku. Ograniczanie prędkości średniej samochodów ciężarowych (poniżej wartości wynikającej z bezpieczeństwa ruchu) oznacza, że staty­stycznie do przewiezienia określonej masy towarów w zadanym czasie po­trzeba więcej samochodów. Istotny wpływ na zużycie paliwa ma technika jazdy. Na rozpędzenie samochodu do określonej prędkości potrzeba pewnej ilości energii, niezb dnej nie tylko do pokonania oporów toczenia i oporu aerodynamicznego sa mochodu, lecz także nadania przyspieszenia masie pojazdu. Dalszy ruc" ustalony pojazdu wymaga już tylko dostarczania energii na podtrzymani osiągniętej prędkości, a więc potrzebnej do pokonywania tylko oporów to czenia i oporu aerodynamicznego. Każde hamowanie jest związane z bez­powrotną stratą energii (rozproszenia jej w postaci ciepła do powietrza at­mosferycznego) osiągniętej podczas uprzedniego rozpędzania samocho­du. Wynika stąd oczywisty wniosek o celowości stosowania techniki płynnej jazdy, z unikaniem hamowania, co pozwala na oszczędności paliwa, ha­mulców, opon i uniknięcie zdenerwowania kierowcy i współużytkowników drogi. Największą zdolność do przyspieszeń i pokonywania wzniesień wykazuje samochód w przedziale największych wartości momentów nad­wyżkowych. Wartości liczbowe momentów oraz zakresy prędkości odpo­wiadają osobowym samochodom średniej klasy, takim jak polskie FSO czy Polonezy. Z wykresów wynika, że samochód na I biegu dysponuje około pięciokrotnie większym momentem nadwyżkowym niż na biegu bezpośre­dnim. W takich samych proporcjach pozostaje zdolność samochodu do przyspieszeń. Należy o tym pamiętać przy ruszaniu na mokrej, ośnieżonej lub oblodzonej nawierzchni, gdyż pełne wykorzystanie możliwości zespołu napędowego może doprowadzić do „zerwania" przyczepności i poślizgu. Dlatego zimę na oblodzonej nawierzchni doświadczeni kierowcy radzą ru­szać z miejsca na II biegu, czyli przy mniejszych wartościach momentu nad­wyżkowego. Wartości momentu nadwyżkowego na napędowych kołach jezdnych sa­mochodu decydują o jego zdolności do przyspieszeń oraz pokonywania wzniesień. zależność uzyskiwanej prędkości od czasu przy pełnym wykorzystywaniu możliwości zespołu na­pędowego, czyli przy całkowicie otwieranej przepustnicy na kolejnych bie­gach. Do wyznaczenia wykresów posłużono się danymi samochodu 126p. Na rysunku zaznaczono okresy „jałowe" (bez zwiększania prędkości) niez­będne na przełączanie biegów. Okresy te są w dużym stopniu zależne od cech psychofizycznych i doświadczenia kierowcy. Dlatego zaznaczono również przebieg rozpędzania samochodu na biegu bezpośrednim od prędkości 50 km/h do prędkości 80 km/h. Pomiar czasu odbywa się od chwili energicznego wciśnięcia pedału przyspieszenia do chwili osiągnięcia prędkości 80 km/h. Wyeliminowanie potrzeby zmiany biegów eliminuje tak­że wpływ cech osobistych kierowcy na wynik końcowy pomiaru. Na rysunku 1.6 przytoczono także zdolności pokonywania wzniesień na kolejnych biegach przez najpopularniejsze u nas samochody 126p oraz FSO.*' Każdy kierowca powinien sobie zdawać sprawę z możliwości przyspieszeń swojego samochodu przed zamierzonym manewrem wyprzedza­nia i wyborem właściwego biegu. Jest to konieczne, zwłaszcza podczas wy­przedzania na wzniesieniu drogi, gdyż wiąże się z bezpieczeństwem włas­nym i współużytkowników drogi. Zużycie paliwa przez samochód (określane powszechnie na 100 km przebytej drogi) jest ściśle związane z cechami konstrukcyjnymi samocho­du: jego wielkością (polem powierzchni czołowej i masą) oraz cechami ae­rodynamicznymi (współczynnikiem oporu aerodynamicznego CJ, ale prze­de wszystkim - z prędkością jazdy; opór aerodynamiczny zależy bowiem od kwadratu prędkości. Dla danego pojazdu, wartość: pierwszego członu zależy głównie od masy całkowitej członu, a więc zmieniać się może tylko wielkość ładunku, drugiego członu - od kwadratu prędkości, której wy­bór zależy w znacznym stopniu od kierowcy - przynajmniej u nas przy sto­sunkowo niewielkim zagęszczeniu ruchu na drogach, a trzeciego - od wzniesień i spadków drogi, na co może wpływać planista transkontynenta-Inego transportu drogowego. Moment obrotowy na napędowych kołach jezdnych jest, w warunkach ustalonych, proporcjonalny do siły określonej wzorem (1.1). Moc niezbędna do ruchu samochodu, czyli pobierana od zespołu napędowego (od wartości której zależy zużycie paliwa) jest proporcjonalna do wartości siły (momentu niezbędnego) oraz do prędkości jazdy. Zużycie paliwa jest uzależnione tak­że od typu i cech silnika, jego bieżącego obciążenia, a także od wartości re­gulacyjnych oraz od stanu technicznego silnika i pojazdu jako całości. Sto­pień obciążenia silników samochodowych jest bardzo zróżnicowany. Na przykład przy prędkości 90 km/h na biegu bezpośrednim silnik samochodu ciężarowego jest obciążony w 80... 90%, a silnik samochodu osobowego-w 25... 40% (jednym z wyjątków jest silnik samochodu 126p, obciążony w tych warunkach w około 60%). Należy tu zwrócić uwagę, że największą trwałość silników, przekładni zębatych, łożysk i wielu innych zespołów samochodu osobowego, a także wysoki komfort jazdy uzyskuje się podczas jazdy z prędkościami stanowią­cymi 1/2...3/4 maksymalnej wartości dla danego pojazdu.