Pferdestärke – Wikipedia

Leistungseinheit mit unterschiedlichen Werten

Pferdestärken
Einer mechanische PS hebt 550 Pfund (250 kg) in 1 Sekunde um 1 Fuß hoch.
Einheit von	Energie
Symbol	PS

Pferdestärken (PS) ist eine Maßeinheit für die Leistung oder die Geschwindigkeit, mit der Arbeit verrichtet wird, normalerweise in Bezug auf die Leistung von Motoren oder Motoren. Es gibt viele verschiedene Standards und Arten von PS. Zwei gängige Definitionen, die heute verwendet werden, sind die mechanische PS (oder kaiserliche Pferdestärken), das sind etwa 745,7 Watt und die metrische PS, was etwa 735,5 Watt entspricht.

Der Begriff wurde im späten 18. Jahrhundert vom schottischen Ingenieur James Watt übernommen, um die Leistung von Dampfmaschinen mit der Leistung von Zugpferden zu vergleichen. Später wurde es um die Leistung anderer Kolbenmotoren sowie Turbinen, Elektromotoren und andere Maschinen erweitert.^[1][2] Die Definition der Einheit variierte zwischen den geografischen Regionen. Die meisten Länder verwenden heute die SI-Einheit Watt für die Leistungsmessung. Mit Umsetzung der EU-Richtlinie 80/181/EWG zum 1. Januar 2010 ist die Nutzung von PS in der EU nur noch als Ergänzungsgerät zulässig.^[3]

Geschichte[edit]

Die Entwicklung der Dampfmaschine gab Anlass, die Leistung der Pferde mit der Leistung der Maschinen zu vergleichen, die sie ersetzen könnten. 1702 schrieb Thomas Savery in Der Freund des Bergmanns:^[4]

Damit eine Maschine, die so viel Wasser fördert, wie zwei Pferde, die gleichzeitig bei einer solchen Arbeit arbeiten, leisten kann, und für die ständig zehn oder zwölf Pferde gehalten werden müssen, um dasselbe zu tun. Dann sage ich, ein solcher Motor kann groß genug gemacht werden, um die Arbeit zu verrichten, die erforderlich ist, um acht, zehn, fünfzehn oder zwanzig Pferde zu beschäftigen, die ständig gewartet und gehalten werden müssen, um eine solche Arbeit zu verrichten …

Die Idee wurde später von James Watt verwendet, um seine verbesserte Dampfmaschine zu vermarkten. Er hatte zuvor zugestimmt, Lizenzgebühren von einem Drittel der Kohleeinsparungen der älteren Newcomen-Dampfmaschinen zu übernehmen.^[5] Dieses Lizenzsystem funktionierte nicht bei Kunden, die keine Dampfmaschinen hatten, sondern stattdessen Pferde verwendeten.

Watt stellte fest, dass ein Pferd ein Mühlrad 144 Mal in einer Stunde (oder 2,4 Mal pro Minute) drehen kann.^[6] Das Rad hatte einen Radius von 12 Fuß (3,7 m); deshalb reiste das Pferd 2,4 × 2π × 12 Füße in einer Minute. Watt schätzte, dass das Pferd mit einer Kraft von 180 Pfund-Kraft (800 N) ziehen konnte. So:

${displaystyle P={frac {W}{t}}={frac {Fd}{t}}={frac {180~{text{lbf}}times 2,4times 2,pi times 12~{text{ft}}}{1~{text{min}}}}=32{,}572~{frac {{text{ft}}cdot {text{lbf} }}{text{min}}}.}$

Watt definierte und berechnete die PS als 32.572 ft⋅lbf/min, die auf gerade 33.000 ft⋅lbf/min gerundet wurde.^[7]

Watt stellte fest, dass ein Pony in einer vierstündigen Arbeitsschicht durchschnittlich 200 lbf (0,98 kN) 100 ft (30 m) pro Minute heben kann.^[8] Watt schätzte dann ein, dass ein Pferd 50 % stärker war als ein Pony und erreichte damit die Zahl von 33.000 ft⋅lbf/min.^{[9][better source needed]}Ingenieurwissenschaften in der Geschichte erzählt, dass John Smeaton ursprünglich schätzte, dass ein Pferd 22.916 Fuß-Pfund (31.070 Nm) pro Minute produzieren könnte.^[10]John Desaguliers hatte zuvor 44.000 Fuß-Pfund (59.656 Nm) pro Minute vorgeschlagen, und Tredgold schlug 27.500 Fuß-Pfund (37.285 Nm) pro Minute vor. “Watt fand 1782 durch ein Experiment heraus, dass ein ‘Brauereipferd’ 32.400 Fuß-Pfund produzieren kann” [43,929 N⋅m] pro Minute.”^[11] James Watt und Matthew Boulton standardisierten diese Zahl im nächsten Jahr auf 33.000 Fuß-Pfund (44.742 Nm) pro Minute.^[11]

Eine weit verbreitete Legende besagt, dass die Einheit geschaffen wurde, als einer der ersten Kunden von Watt, ein Brauer, speziell einen Motor forderte, der zu einem Pferd passte, das stärkste Pferd wählte und es bis an seine Grenzen trieb. Watt, der sich des Tricks bewusst war, nahm die Herausforderung an und baute eine Maschine, die tatsächlich noch stärker war als die des Brauers, und aus der Leistung dieser Maschine wurden die PS.^[12]

1993 veröffentlichten RD Stevenson und RJ Wassersug Korrespondenz in Natur zusammenfassende Messungen und Berechnungen von Spitzen- und Dauerarbeitsraten eines Pferdes.^[13] Unter Berufung auf Messungen, die 1926 auf der Iowa State Fair durchgeführt wurden, berichteten sie, dass die Spitzenleistung über einige Sekunden mit bis zu 14,9 PS (11,1 kW) gemessen wurde.^[14] und beobachteten auch, dass bei anhaltender Aktivität eine Arbeitsleistung von etwa 1 PS (0,75 kW) pro Pferd mit den landwirtschaftlichen Ratschlägen aus dem 19. Wirbeltiere für anhaltende Aktivität.^[13]

Betrachtet man von Menschen betriebene Geräte, kann ein gesunder Mensch kurzzeitig etwa 1,2 PS (0,89 kW) erzeugen (siehe Größenordnungen) und etwa 0,1 PS (0,075 kW) auf unbestimmte Zeit aufrechterhalten; trainierte Sportler können kurzzeitig bis zu ca. 2,5 PS (1,9 kW) bewältigen^[15]

und 0,35 PS (0,26 kW) über mehrere Stunden.^[16] Der jamaikanische Sprinter Usain Bolt produzierte in seinem 9,58-Sekunden-Weltrekord über 100 Meter (109,4 yd) im Jahr 2009 maximal 3,5 PS (2,6 kW) 0,89 Sekunden.^[17]

Berechnung der Leistung[edit]

Wenn Drehmoment T ist in Pfund-Fuß-Einheiten, Drehzahl n ist in U/min, die resultierende Leistung in PS ist

${displaystyle P[{text{hp}}]={frac{T[{text{ft}}{cdot }{text{lbf}}]mal N[{text{rpm}}]}{5252}}.}$

^[18]

Die Konstante 5252 ist der gerundete Wert von (33.000 ft⋅lbf/min)/(2π rad/rev).

Wenn Drehmoment T ist in Zoll-Pfund,

${displaystyle P[{text{hp}}]={frac{T[{text{in}}{cdot }{text{lbf}}]mal N[{text{rpm}}]}{63{,}025}}.}$

Die Konstante 63.025 ist die Näherung von

${displaystyle 33{,}000~{frac {{text{ft}}{cdot }{text{lbf}}}{text{min}}}times {frac {12~{ frac {text{in}}{text{ft}}}}{2pi ~{text{rad}}}}approx 63{,}025{frac {{text{in}}{ cdot }{text{lbf}}}{text{min}}}.}$

Definitionen[edit]

Die folgenden Definitionen wurden oder werden häufig verwendet:

Mechanische PS PS(I)	≡ 33.000 ft·lbf/min = 550 ft⋅lbf/s ≈ 17.696 lb⋅ft2/S3 = 745,6998715822702 W ≈ 76.0402249068 kgf⋅m/s ≈ 76,04 kg ⋅ 9.80665 m/s2 ⋅ 1 m/s
Metrische Pferdestärken PS(M) – auch PS, KM, Lebenslauf, hk, NS, k oder CH	≡ 75 kgf⋅m/s ≡ 75 kg ⋅ 9.80665 m/s2 ⋅ 1 m/s 735,49875 W 542.476038840742 ft⋅lbf/s
Elektrische PS PS(E)	746 W
Kesselleistung PS(S)	33.475 BTU/h = 9.812,5 W
Hydraulische PS	= Durchflussrate (US gal/min) × Druck (lbf/in2) × 7/12.000 oder = Durchflussrate (US gal/min) × Druck (lbf/in2) / 1714 = 550 ft⋅lbf/s = 745,69987 W
Luft-PS	=Durchflussrate (Kubikfuß / Minute) × Druck (Zoll Wassersäule) / 6.356 oder = 550 ft⋅lbf/s = 745,69987 W

In bestimmten Situationen muss zwischen den verschiedenen Definitionen von PS unterschieden werden und daher wird ein Suffix hinzugefügt: PS(I) für mechanische (oder imperiale) PS, PS(M) für metrische PS, PS(S) für Kessel (oder Dampf) ) PS und PS(E) für elektrische PS.

Mechanische PS[edit]

Unter der Annahme der dritten CGPM (1901, CR 70) Definition der Standardschwerkraft, g_n = 9,80665 m/s², wird verwendet, um die Pfund-Kraft sowie die Kilogramm-Kraft zu definieren, und das internationale Avoirdupois-Pfund (1959), eine mechanische PS ist:

1 PS	≡ 33.000 ft·lbf/min	per Definition
	= 550 ft⋅lbf/s	schon seit	1 min = 60 s
	= 550 × 0,3048 × 0,45359237 m⋅kgf/s	schon seit	1 ft ≡ 0,3048 m und 1 lb ≡ 0,45359237 kg
	= 76.0402249 kgFm/s
	= 76.0402249 × 9.80665 kg⋅m2/S3	schon seit	g = 9,80665 m/s2
	= 745,699 W	schon seit	1 W ≡ 1 J/s = 1 N⋅m/s = 1 (kg⋅m/s2)⋅(m/s)

Oder angenommen, dass 1 PS = 550 ft⋅lbf/s, 1 ft = 0,3048 m, 1 lbf ≈ 4,448 N, 1 J = 1 N⋅m, 1 W = 1 J/s: 1 PS ≈ 746 W

Metrische PS (PS, cv, hk, pk, ks, ch)[edit]

Die verschiedenen Einheiten, die verwendet werden, um diese Definition anzugeben (PS, KM, Lebenslauf, hk, NS, k und CH) alles übersetzen nach Pferdestärke auf Englisch. Britische Hersteller vermischen je nach Herkunft des jeweiligen Motors oft metrische PS und mechanische PS.

Die DIN 66036 definiert eine metrische PS als die Kraft, eine Masse von 75 Kilogramm in einer Sekunde über eine Distanz von einem Meter gegen die Erdanziehungskraft anzuheben:^[19]75 kg × 9.80665 m/s² × 1 m / 1 s = 75 kgfm/s = 1 PS. Dies entspricht 735,49875 W oder 98,6% einer imperialen mechanischen PS. 1972 wurde in den EG-Richtlinien die PS durch das Kilowatt als offizielle Leistungsmesseinheit ersetzt.^{[20][failed verification]}

Andere Namen für die metrischen PS sind die Italiener Cavallo-Dampf (Lebenslauf), Niederländisch paardenkracht (pk), die Franzosen Cheval-Vapeur (ch), der spanische Caballo de Dampf und Portugiesisch Cavalo-Dampf (cv), der Russe лошадиная сила (л. с.), der schwedische Hästkraft (hk), der Finne hevosvoima (hv), die estnische hobujõud (hj), Norwegisch und Dänisch hestekraft (hk), der Ungar lóerő (LE), der Tscheche koňská síla und Slowakisch konská sila (k oder k), bosnisch/kroatisch/serbisch konjska snaga (KS), der Bulgare конска сила, der Mazedonier коњска сила (KC), der Lack koń mechaniker (KM), Slowenisch konjska moč (KM), der Ukrainer кінська сила (к. с.), der Rumäne kal-putere (CP), und der Deutsche Pferdestärke (PS).

Im 19. Jahrhundert hatten die Franzosen eine eigene Einheit, die sie anstelle des CV oder der PS einsetzten. Es wurde Poncelet genannt und abgekürzt P.

Pferdestärken besteuern[edit]

Steuer- oder Steuerpferdestärken sind eine nichtlineare Bewertung eines Kraftfahrzeugs für Steuerzwecke.^[21] Steuerliche PS-Zahlen waren ursprünglich mehr oder weniger direkt mit der Größe des Motors verbunden; aber ab 2000 haben viele Länder auf CO .-basierte Systeme umgestellt₂ -Emissionen, sind also nicht direkt mit älteren Ratings vergleichbar. Der Citroën 2CV ist nach seiner französischen steuerlichen PS-Einstufung “deux chevaux” (2CV) benannt.

Elektrische PS[edit]

Typenschilder auf Elektromotoren zeigen ihre abgegebene Leistung, nicht die aufgenommene Leistung (die an der Welle abgegebene Leistung, nicht die zum Antrieb des Motors verbrauchte Leistung). Diese Leistung wird üblicherweise in Watt oder Kilowatt angegeben. In den USA wird die Leistung in Pferdestärken angegeben, die zu diesem Zweck mit genau 746 W definiert sind.^[22]

Hydraulische PS[edit]

Hydraulische Pferdestärken können die in hydraulischen Maschinen verfügbare Leistung darstellen, Leistung durch die Bohrlochdüse einer Bohranlage,^[23] oder kann verwendet werden, um die mechanische Leistung abzuschätzen, die benötigt wird, um einen bekannten hydraulischen Durchfluss zu erzeugen.

Es kann berechnet werden als^[23]

${displaystyle {text{hydraulische PS}}={frac {{text{Druck}}times {text{Durchflussmenge}}}{1714}},}$

wobei der Druck in psi und die Flussrate in US-Gallonen pro Minute angegeben sind.

Bohrtürme werden mechanisch angetrieben, indem das Bohrgestänge von oben gedreht wird. Es wird jedoch weiterhin Hydraulikleistung benötigt, da zwischen 2 und 7 PS erforderlich sind, um Schlamm durch den Bohrmeißel zu drücken, um Altgestein zu beseitigen. Zusätzliche Hydraulikleistung kann auch verwendet werden, um einen Bohrloch-Schlammmotor anzutreiben, um ein Richtungsbohren anzutreiben.^[23]

Kesselleistung[edit]

Die Kesselleistung ist die Kapazität eines Kessels, Dampf an eine Dampfmaschine zu liefern, und ist nicht die gleiche Leistungseinheit wie die Definition von 550 ft lb/s. Eine Kesselleistung entspricht der thermischen Energiemenge, die erforderlich ist, um 15,6 kg Frischwasser bei 100 °C in einer Stunde zu verdampfen. In den Anfängen der Dampfnutzung war die Kesselleistung in etwa vergleichbar mit der Leistung der vom Kessel gespeisten Motoren.^[24]

Der Begriff “Kesselpferdestärke” wurde ursprünglich auf der Philadelphia Centennial Exhibition im Jahr 1876 entwickelt, wo die besten Dampfmaschinen dieser Zeit getestet wurden. Der durchschnittliche Dampfverbrauch dieser Motoren (pro Ausgangsleistung) wurde als die Verdampfung von 30 Pfund (14 kg) Wasser pro Stunde bestimmt, basierend auf Speisewasser bei 100 ° F (38 ° C) und gesättigtem Dampf, der bei 70 ° C erzeugt wurde psi (480 kPa). Diese ursprüngliche Definition entspricht einer Kesselwärmeleistung von 33.485 Btu/h (9,813 kW). Einige Jahre später, im Jahr 1884, definierte die ASME die Kesselleistung neu als die thermische Leistung, die der Verdampfung von 34,5 Pfund pro Stunde Wasser “aus und bei” 212 ° F entspricht. Dies vereinfachte die Kesselprüfung erheblich und ermöglichte genauere Vergleiche der damaligen Kessel. Diese überarbeitete Definition entspricht einer Kesselwärmeleistung von 33.469 Btu/h (9,809 kW). Die gegenwärtige industrielle Praxis besteht darin, “Kessel-PS” als eine Kesselwärmeleistung von 33.475 Btu/h (9,811 kW) zu definieren, was den ursprünglichen und überarbeiteten Definitionen sehr nahe kommt.

Die Kesselleistung wird in den USA noch immer zur Messung der Kesselleistung im industriellen Kesselbau verwendet. Die Kesselleistung wird im Folgenden als BHP abgekürzt, nicht zu verwechseln mit der Bremsleistung, die auch als BHP abgekürzt wird.

Deichsel PS[edit]

Deichsel-PS (dbhp) ist die Leistung, die einer Eisenbahnlokomotive zum Ziehen eines Zuges oder einem landwirtschaftlichen Traktor zum Ziehen eines Anbaugeräts zur Verfügung steht. Dies ist eine gemessene Zahl und keine berechnete. Ein hinter der Lokomotive gekuppelter spezieller Eisenbahnwagen, der sogenannte Prüfstandswagen, zeichnet kontinuierlich die ausgeübte Zugkraft und die Geschwindigkeit auf. Daraus lässt sich die erzeugte Leistung berechnen. Um die maximal verfügbare Leistung zu bestimmen, ist eine steuerbare Last erforderlich; es ist normalerweise eine zweite Lokomotive mit angezogenen Bremsen zusätzlich zu einer statischen Last.

Wenn die Deichselkraft (F) wird in Pfund-Kraft (lbf) und Geschwindigkeit (v) wird in Meilen pro Stunde (mph) gemessen, dann wird die Deichselleistung (P) in PS (PS) ist

${displaystyle P[{text{hp}}]={frac{F[{text{lbf}}]mal v[{text{mph}}]}{375}}.}$

Beispiel: Wie viel Kraft wird benötigt, um eine Stützlast von 2.025 Pfund-Kraft bei 8 km/h zu ziehen?

${displaystyle P[{text{hp}}]={frac{2025times 5}{375}}=27.}$

Die Konstante 375 ist, weil 1 PS = 375 lbf⋅mph. Wenn andere Einheiten verwendet werden, ist die Konstante anders. Bei Verwendung kohärenter SI-Einheiten (Watt, Newton und Meter pro Sekunde) wird keine Konstante benötigt und die Formel wird zu P = Fv.

Diese Formel kann auch verwendet werden, um die Leistung eines Strahltriebwerks zu berechnen, indem die Geschwindigkeit des Strahls und der Schub verwendet werden, der erforderlich ist, um diese Geschwindigkeit beizubehalten.

Beispiel: Wie viel Leistung wird mit einem Schub von 4.000 Pfund bei 400 Meilen pro Stunde erzeugt?

${displaystyle P[{text{hp}}]={frac {4000times 400}{375}}=4266.7.}$

RAC PS (steuerpflichtige PS)[edit]

Dieses Maß wurde vom Royal Automobile Club eingeführt und wurde verwendet, um die Leistung britischer Autos des frühen 20. Jahrhunderts zu kennzeichnen. Viele Autos erhielten ihre Namen von dieser Zahl (daher der Austin Seven und Riley Nine), während andere Namen wie “40/50 PS” trugen, die die RAC-Zahl gefolgt von der tatsächlich gemessenen Leistung angaben.

Steuerpflichtige Pferdestärken spiegeln nicht die entwickelten Pferdestärken wider; Vielmehr handelt es sich um einen berechneten Wert, der auf der Bohrungsgröße des Motors, der Anzahl der Zylinder und einer (jetzt archaischen) Annahme des Motorwirkungsgrads basiert. Da neue Motoren mit immer höherer Effizienz entwickelt wurden, war dies keine nützliche Maßnahme mehr, sondern wurde von britischen Vorschriften beibehalten, die die Bewertung für Steuerzwecke verwendeten. Das Vereinigte Königreich war nicht das einzige Land, das das RAC-Rating verwendet; Viele Bundesstaaten in Australien verwendeten RAC hp, um die Besteuerung zu bestimmen.^[25][26] Die RAC-Formel wurde manchmal auch in britischen Kolonien angewendet, beispielsweise in Kenia (British East Africa).^[27]

${displaystyle {text{RAC hp}}={frac {Dtimes Dtimes n}{2,5}}}$

wo

D ist der Durchmesser (oder die Bohrung) des Zylinders in Zoll,

n ist die Anzahl der Zylinder.^[28]

Da die steuerpflichtige Leistung auf der Grundlage der Bohrung und der Zylinderzahl und nicht auf der Grundlage des tatsächlichen Hubraums berechnet wurde, entstanden Motoren mit “unterquadratischen” Abmessungen (Bohrung kleiner als Hub), die dazu neigten, die Drehzahl künstlich zu niedrig zu begrenzen, was die potenzielle Leistung und Effizienz des Motors.

Die Situation blieb für mehrere Generationen britischer Vier- und Sechszylinder-Motoren bestehen: So hatte Jaguars 3,4-Liter-XK-Motor der 1950er Jahre sechs Zylinder mit einer Bohrung von 83 mm (3,27 in) und einem Hub von 106 mm (4,17 in .). ),^[29] wo die meisten amerikanischen Autohersteller längst zu überquadratischen (große Bohrung, kurzer Hub) V8-Motoren übergegangen waren (siehe zum Beispiel den frühen Chrysler Hemi).

Messung[edit]

Die Leistung eines Motors kann an mehreren Punkten der Leistungsübertragung von seiner Erzeugung bis zu seiner Anwendung gemessen oder geschätzt werden. Für die in verschiedenen Phasen dieses Prozesses entwickelte Leistung werden eine Reihe von Namen verwendet, aber keiner ist ein klarer Hinweis auf das verwendete Messsystem oder die verwendete Definition.

Im Allgemeinen:

Die Nennleistung ergibt sich aus der Motorgröße und der Kolbengeschwindigkeit und ist nur bei einem Dampfdruck von 48 kPa (7 psi) genau.^[30]

Angezeigte oder Brutto-PS (theoretische Leistungsfähigkeit des Motors) [PLAN/ 33000]

minus Reibungsverluste innerhalb des Motors (Lagerwiderstand, Stangen- und Kurbelwellen-Leckverlust, Ölfilmwiderstand usw.), gleich

Brems-/Netto-/Kurbelwellenleistung (direkt an der Kurbelwelle des Motors abgegebene und gemessene Leistung)

abzüglich Reibungsverluste im Getriebe (Lager, Zahnräder, Ölwiderstand, Luftwiderstand usw.), gleich

Wellenleistung (an die Abtriebswelle des Getriebes gelieferte und gemessene Leistung, sofern im System vorhanden)

abzüglich Reibungsverluste in Kreuzgelenk/en, Differential, Radlagern, Reifen und Kette, (falls vorhanden), gleich

Effektiv, wahr (thp) oder allgemein als Rad-PS (whp) bezeichnet

Bei allen obigen Ausführungen wird davon ausgegangen, dass keine Leistungsinflationsfaktoren auf einen der Messwerte angewendet wurden.

Motorenentwickler verwenden andere Ausdrücke als PS, um objektive Ziele oder Leistung zu bezeichnen, wie z. B. den mittleren effektiven Bremsdruck (BMEP). Dies ist ein Koeffizient der theoretischen Bremsleistung und des Zylinderdrucks während der Verbrennung.

Nennleistung[edit]

Die Nennleistung (NPS) ist eine Faustregel aus dem frühen 19. Jahrhundert, mit der die Leistung von Dampfmaschinen geschätzt wird.^[30] Es wurde ein Dampfdruck von 7 psi (48 kPa) angenommen.^[31]

Nennleistung = 7 × Kolbenfläche in Quadratzoll × äquivalente Kolbengeschwindigkeit in Fuß pro Minute/33.000.

Für Paddelschiffe lautete die Regel der Admiralität, dass die Kolbengeschwindigkeit in Fuß pro Minute als 129,7 × (Hub) angenommen wurde.^1/3,38.^[30][31] Bei Schraubendampfern wurde die vorgesehene Kolbengeschwindigkeit verwendet.^[31]

Der Hub (oder die Hublänge) war die vom Kolben zurückgelegte Strecke, gemessen in Fuß.

Damit die Nennleistung der tatsächlichen Leistung entspricht, müsste der mittlere Dampfdruck im Zylinder während des Hubs 7 psi (48 kPa) betragen und die Kolbengeschwindigkeit diejenige sein, die durch die angenommene Beziehung für Paddelschiffe erzeugt wird.^[30]

Die französische Marine verwendete die gleiche Definition der nominellen Pferdestärke wie die Royal Navy.^[30]

Angegebene PS[edit]

Die angegebene PS (ihp) ist die theoretische Leistung eines Hubkolbenmotors, wenn er die expandierende Gasenergie (Kolbendruck × Hubraum) in den Zylindern vollständig reibungsfrei umsetzt. Es wird aus den in den Zylindern entwickelten Drücken berechnet, die von einem Gerät namens an . gemessen werden Motoranzeige – daher angegebene PS. Wenn sich der Kolben während seines gesamten Hubs vorwärtsbewegt, nimmt der Druck gegen den Kolben im Allgemeinen ab, und die Anzeigevorrichtung erzeugt normalerweise ein Diagramm des Drucks gegenüber dem Hub innerhalb des Arbeitszylinders. Aus diesem Diagramm kann die während des Kolbenhubs geleistete Arbeit berechnet werden.

Die angegebene Leistung war ein besseres Maß für die Motorleistung als die Nennleistung (NPS), da sie den Dampfdruck berücksichtigte. Im Gegensatz zu späteren Messungen wie Wellenleistung (shp) und Bremsleistung (bhp) wurden jedoch keine Leistungsverluste aufgrund maschineninterner Reibungsverluste, wie z Kastenreibung usw.

Bremsleistung[edit]

Bremsleistung (PS) ist die Leistung, die mit einem Bremsleistungsprüfstand (Last) an einer bestimmten Stelle gemessen wird, z. B. an der Kurbelwelle, der Abtriebswelle des Getriebes, der Hinterachse oder den Hinterrädern. Bhp ist Bremsprüfstand abgeleitet und wird oft^[when?] falsch verwirrt^{[by whom?]} mit aufgewerteten Leistungszahlen, wie sie unter Verwendung eines Trägheitstyps (kein Lastprüfstand) erzeugt werden.

In Europa prüft die Norm DIN 70020 den Motor mit allen Nebenaggregaten und Auspuffanlagen, wie sie im Auto verwendet werden. Der ältere amerikanische Standard (SAE brutto PS, kurz PS genannt) verwendet einen Motor ohne Lichtmaschine, Wasserpumpe und andere Hilfskomponenten wie Servolenkungspumpe, gedämpfte Auspuffanlage usw., sodass die Werte höher waren als die europäischen Werte für der gleiche Motor. Der neuere amerikanische Standard (als SAE-Nettopferdestärke bezeichnet) testet einen Motor mit allen Hilfskomponenten (siehe unten “Motorleistungsteststandards”).

Bremse bezieht sich auf die Vorrichtung, die verwendet wird, um eine gleiche Bremskraft / Last bereitzustellen, um die Ausgangskraft eines Motors auszugleichen / gleich zu machen und ihn auf einer gewünschten Drehzahl zu halten. Während des Tests werden das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl gemessen, um die Bremsleistung zu bestimmen. Die Pferdestärken wurden ursprünglich anhand des “Indikatordiagramms” (eine Erfindung von James Watt aus dem späten 18. Moderne Dynamometer verwenden eine von mehreren Bremsmethoden, um die Bremsleistung des Motors, die tatsächliche Leistung des Motors selbst, vor Verlusten an den Antriebsstrang zu messen.

Wellenleistung[edit]

Shaft PS (shp) ist die Leistung, die an eine Propellerwelle, eine Turbinenwelle oder eine Abtriebswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes abgegeben wird.^[32] Die Wellenleistung ist eine übliche Nennleistung für Turbowellen- und Turboprop-Motoren, Industrieturbinen und einige Schiffsanwendungen.

Äquivalente Wellenleistung (eshp) wird manchmal verwendet, um Turboprop-Motoren zu bewerten. Sie enthält die äquivalente Leistung, die aus dem verbleibenden Strahlschub des Turbinenabgases abgeleitet wird.^[33] Es wird geschätzt, dass 2,5 Pfund-Kraft (11 N) Reststrahlschub von einer PS-Einheit erzeugt werden.^[34]

Prüfnormen für die Motorleistung[edit]

Es gibt eine Reihe verschiedener Standards, die bestimmen, wie die Leistung und das Drehmoment eines Automobilmotors gemessen und korrigiert werden. Korrekturfaktoren werden verwendet, um Leistungs- und Drehmomentmessungen an normale atmosphärische Bedingungen anzupassen, um einen genaueren Vergleich zwischen Motoren zu ermöglichen, da sie von Druck, Feuchtigkeit und Temperatur der Umgebungsluft beeinflusst werden.^[35] Einige Standards werden im Folgenden beschrieben.

Society of Automotive Engineers/SAE International[edit]

Frühe “SAE PS” (siehe RAC PS für die Formel)[edit]

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde für US-Automobile manchmal eine sogenannte “SAE-Pferdestärke” genannt. Dies ist lange älter als die PS-Messnormen der Society of Automotive Engineers (SAE) und war ein anderer Name für die branchenübliche ALAM- oder NACC-PS-Zahl und die gleiche wie die britische RAC-PS, die auch für Steuerzwecke verwendet wird. Alliance for Automotive Innovation ist der aktuelle Nachfolger von ALAM und NACC.

SAE-Bruttoleistung[edit]

Vor dem Modelljahr 1972 bewerteten und bewarben amerikanische Autohersteller ihre Motoren in Bremsleistung, bhp, die eine Version der Bremsleistung war, die als SAE-Brutto-PS bezeichnet wurde, weil sie gemäß den Standards der Society of Automotive Engineers (SAE) (J245 und J1995) gemessen wurde, die einen Serientestmotor ohne Zubehör (wie Dynamo / Lichtmaschine, Kühlerlüfter, Wasserpumpe),^[36] und manchmal mit langen Rohrprüfköpfen anstelle der OEM-Auspuffkrümmer ausgestattet. Dies steht im Gegensatz zu SAE-Nettoleistungs- und DIN 70020-Normen, die Motorzubehör (aber keine Übertragungsverluste) berücksichtigen. Die atmosphärischen Korrekturstandards für Luftdruck, Feuchtigkeit und Temperatur für SAE-Bruttoleistungstests waren relativ idealistisch.

SAE-Nettoleistung[edit]

In den Vereinigten Staaten ist der Begriff bhp wurde 1971-1972 nicht mehr verwendet, als die Automobilhersteller begannen, die Leistung in SAE-Netto-PS gemäß SAE-Standard J1349 anzugeben. Wie bei SAE-Brutto- und anderen Bremsleistungsprotokollen wird die SAE-Netto-PS an der Kurbelwelle des Motors gemessen und berücksichtigt daher keine Übertragungsverluste. Ähnlich wie bei der Norm DIN 70020 erfordert das SAE-Nettoleistungstestprotokoll jedoch riemengetriebenes Standardzubehör, Luftfilter, Emissionskontrollen, Auspuffanlage und anderes stromverbrauchendes Zubehör. Dies führt zu Bewertungen, die näher an der vom Motor erzeugten Leistung ausgerichtet sind, wenn er tatsächlich konfiguriert und verkauft wird.

SAE-zertifizierte Leistung[edit]

2005 führte die SAE mit SAE J2723 “SAE Certified Power” ein.^[37] Um eine Zertifizierung zu erhalten, muss der Test dem jeweiligen SAE-Standard entsprechen, in einer nach ISO 9000/9002 zertifizierten Einrichtung stattfinden und von einem SAE-zugelassenen Dritten bezeugt werden.

Einige Hersteller wie Honda und Toyota haben sofort auf die neuen Bewertungen umgestellt.^[38] Die Bewertung für Toyotas Camry 3.0 L 1MZ-FE V6 fiel von 210 auf 190 PS (160 auf 140 kW).^[38] Der Lexus ES 330 und der Camry SE V6 (3,3 L V6) des Unternehmens wurden zuvor mit 225 PS (168 kW) bewertet, aber der ES 330 sank auf 218 PS (163 kW), während der Camry auf 210 PS (160 kW) zurückging. Der erste Motor, der im Rahmen des neuen Programms zertifiziert wurde, war der 7.0 L LS7, der in der Chevrolet Corvette Z06 2006 verwendet wurde. Die zertifizierte Leistung stieg leicht von 500 auf 505 PS (373 auf 377 kW).

Während Toyota und Honda ihre gesamte Fahrzeugpalette erneut testen, testen andere Autohersteller im Allgemeinen nur diejenigen mit aktualisierten Antriebssträngen erneut.^[38] Zum Beispiel hat der Ford Five Hundred von 2006 eine Nennleistung von 203 PS (151 kW), genau wie das Modell von 2005. Die Bewertung von 2006 spiegelt jedoch nicht das neue SAE-Testverfahren wider, da Ford nicht die zusätzlichen Kosten für die erneute Prüfung seiner bestehenden Motoren trägt.^[38] Im Laufe der Zeit wird von den meisten Autoherstellern erwartet, dass sie sich an die neuen Richtlinien halten.

SAE verschärfte seine PS-Regeln, um den Motorenherstellern die Möglichkeit zu nehmen, leistungsbeeinflussende Faktoren wie Ölmenge im Kurbelgehäuse, Kalibrierung des Motorsteuerungssystems und ob ein Motor mit Kraftstoff mit hoher Oktanzahl getestet wurde, zu manipulieren. In einigen Fällen kann dies zu einer Änderung der PS-Zahlen führen.

Deutsches Institut für Normung 70020 (DIN 70020)[edit]

DIN 70020 ist eine deutsche DIN-Norm zur Messung der Leistung von Straßenfahrzeugen. Die DIN-PS wird an der Abtriebswelle des Motors als metrische PS gemessen und nicht als mechanische PS. Ähnlich wie bei der SAE-Nettoleistung und im Gegensatz zur SAE-Bruttoleistung misst die DIN-Prüfung den Motor, wie er im Fahrzeug eingebaut ist, mit Kühlsystem, Ladesystem und serienmäßiger Abgasanlage. DIN hp wird oft mit “PS” abgekürzt, abgeleitet vom deutschen Wort Pferdestärke (wörtlich “Pferdestärke”).

CUNA[edit]

Ein Teststandard der italienischen CUNA (Commissione Tecnica per l’Unificazione nell’Automobile, Technical Commission for Automobile Unification), eine föderierte Einheit der Normungsorganisation UNI, wurde früher in Italien verwendet. CUNA schreibt vor, dass der Motor mit allen zum Betrieb notwendigen Zubehörteilen (zB Wasserpumpe) geprüft wird, während alle anderen – wie Lichtmaschine/Dynamo, Kühlerlüfter und Auspuffkrümmer – entfallen können.^[36] Alle Kalibrierungen und Zubehörteile mussten wie bei Serienmotoren sein.^[36]

Wirtschaftskommission für Europa R24[edit]

ECE R24 ist eine UN-Norm für die Zulassung von Emissionen von Kompressionszündungsmotoren, den Einbau und die Messung der Motorleistung.^[39] Es ähnelt der Norm DIN 70020, jedoch mit anderen Anforderungen für den Anschluss des Lüfters eines Motors während der Prüfung, wodurch dieser weniger Leistung vom Motor aufnimmt.^[40]

Wirtschaftskommission für Europa R85[edit]

ECE R85 ist eine UN-Norm für die Zulassung von Verbrennungsmotoren hinsichtlich der Messung der Nettoleistung.^[41]

80/1269/EWG[edit]

80/1269/EWG vom 16. Dezember 1980 ist eine Norm der Europäischen Union für die Motorleistung von Straßenfahrzeugen.

Internationale Standardisierungsorganisation[edit]

Die International Organization for Standardization (ISO) veröffentlicht mehrere Standards zur Messung der Motorleistung.

• ISO 14396 legt die zusätzliche und methodische Anforderung zur Bestimmung der Leistung von Hubkolben-Verbrennungsmotoren fest, wenn sie für eine ISO 8178-Abgasemissionsprüfung vorgelegt werden. Sie gilt für Hubkolben-Verbrennungsmotoren für Land-, Schienen- und Schiffszwecke, ausgenommen Motoren von Kraftfahrzeugen, die hauptsächlich für den Straßenverkehr bestimmt sind.^[42]
• ISO 1585 ist ein Prüfcode für die Nettoleistung von Motoren für Straßenfahrzeuge.^[43]
• ISO 2534 ist ein Prüfcode für die Bruttoleistung von Motoren für Straßenfahrzeuge.^[44]
• ISO 4164 ist ein Prüfcode für die Motor-Nettoleistung, der für Mopeds bestimmt ist.^[45]
• ISO 4106 ist ein Prüfcode für die Nettoleistung von Motoren für Motorräder.^[46]
• ISO 9249 ist ein Prüfcode für die Nettoleistung von Motoren für Erdbewegungsmaschinen.^[47]

Japanischer Industriestandard D 1001[edit]

JIS D 1001 ist ein japanischer Netto- und Brutto-Motorleistungstestcode für Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen mit Funkenzündung, Dieselmotor oder Kraftstoffeinspritzung.^[48]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

Externe Links[edit]