Du hast sicher eine gewisse Vorstellung von der Leistung eines Autos, wenn du erfährst, dass es 100 PS hat. Weißt du aber auch, wie stark der Motor ist, wenn dir ein Leistungsvermögen von 75 kW vorgelegt wird? Die meisten müssen diese Frage wahrscheinlich mit “Nein” beantworten. Das ist eigentlich seltsam, wenn man bedenkt, dass kW die Angabe ist, die als Standard-Einheit genutzt werden soll.
Der Grund dafür lässt sich in der Herkunft des Wortes “Pferdestärke” finden: Der Erfinder James Watt gab den PS 1788 ihren Namen. Er suchte damals nach einer Einheit für seine Dampfmaschine und griff zur Berechnung auf die Stärke von Pferden zurück. Da diese Stärke aber von Pferd zu Pferd unterschiedlich ist und niemand weiß, welche Pferde Watt damals nutzte, ist diese Einheit etwas ungenau. Zwar hat sich die Berechnung mittlerweile von den eigentlichen Pferden entfernt, für mehr Transparenz und Einigkeit sollte aber eine andere Einheit her.
Seit 1978, also seit mehr als 40 Jahren, ist das als SI abgekürzte internationale Einheitensystem rechtsgültige Grundlage, werden für ein Produkt Leistungswerte, Bemaßungen oder Volumen genannt. Dem SI folgend, müssen Hersteller, Verkäufer, Behörden und Werbetreibende die Leistung eines Motors gleich welcher Art in Kilowatt, also in kW angeben. Verschärft wurde die Vorgabe am 1. Januar 2010 mit dem Inkrafttreten der EU-Richtlinie 80/181/EWG. Diese verbietet die Nennung von anderen Maßeinheiten wie PS, sofern die rechtsgültige SI-Einheit nicht gleichberechtigt mitgenannt wird. Oder deutlicher gesagt: Es ist verboten, für ein Fahrzeug nur die Motorleistung in PS anzugeben.
Die Leistung in kW ist immer mitzunennen. Genau deshalb finden sich in den Broschüren und Formularen der Autohersteller, Versicherungen, der Zulassungsstelle oder des Finanzamtes immer die Leistungsangaben für Motoren in kW statt in PS. Allerdings wird im Volksmund auch über 40 Jahre nach der Einführung von kW im SI die Leistungseinheit PS deutlich bevorzugt.
Mit der Angabe der kW und der so beliebten PS ist aber noch lange nicht das Ende der Definitionen von Leistung erreicht. Insbesondere wer einen Auto-Import aus dem Ausland durchführt, kann auf vollkommen andere Angaben zur Motorleistung stoßen. Sind in den Fahrzeugpieren Einheiten wie hp oder bhp genannt, stammt das Fahrzeug fast immer entweder aus Großbritannien, Kanada oder den USA. Speziell bei den Briten ist die Angabe in bhp etwa ebenso beliebt, wie hierzulande die Leistungsangabe in PS. Die Geschwindigkeit wird in Miles per Hour statt im Kilometern pro Stunde angegeben und das Drehmoment statt in Newton-Metern in Pound-Feet.
Einzig bei der Bremswirkung scheinen sich die Ingenieure international verständigt zu haben. Üblich ist hier die Angabe der Verzögerung in Meter pro Quadratsekunde.
Leistungseinheiten wie PS oder kW sind immer die markanten Fakten, die zur Vorstellung eines neuen Fahrzuges zu Hilfe genommen werden. Außerdem lassen sich über diese Daten interessante Vergleiche zwischen Fahrzeugen aus dem gesamten Spektrum der Automobilproduktion ziehen. Die Leistung ist deshalb so wichtig, weil sie das Maß dafür ist, wie schnell und wie weit ein Motor das Fahrzeug vorwärtstreiben kann. Fast ebenso wichtig ist das Drehmoment. Also die Kraft, die durch das Verbrennen von Kraftstoff oder den Verbrauch elektrischer Energie im Motor entsteht. In der Technik allgemein als Arbeit bezeichnet, beschreibt das Drehmoment die Leistung, die benötigt wird, um das Fahrzeug zu bewegen. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Beschleunigung, denn je größer das Drehmoment, desto schneller beschleunigt ein Fahrzeug.
Für die Beschreibung der Leistung eines Motors durch physikalische Einheiten werden landesübliche Einheiten ebenso genutzt, wie solche aus dem SI.
Wird eine Energiemenge von 1 Joule je Sekunde verbraucht, beträgt die Leistung exakt 1 Watt. 1 kW entspricht dabei 1,341 PS.
Technisch gesehen ist diese Maßeinheit die einheitlichste Methode zur Leistungsmessung und Berechnung. Deshalb wird die Einheit Watt, respektive Kilowatt von Ingenieuren weltweit verwendet. Watt ist auch eine SI-Einheit. Diese basiert auf dem Meter, dem Kilogramm, dem Joule und der Sekunde, die das metrische System bilden. Es ist ein Maß für die Energieübertragung über die Zeit, was physikalisch gesehen genau die Aufgabe eines Verbrennungsmotors ist.
Um die Leistung eines Motors in Kilowatt festzulegen, muss zuerst das Drehmoment ermittelt werden. Ist dies geschehen, lässt sich die Leistung berechnen.
n steht hier für die Drehzahl. Sie berechnet sich, indem du eins durch 60 Sekunden teilst. Die Einheit Kilowatt ist in der südlichen Hemisphäre als Maßeinheit für Autos durchaus üblich und akzeptiert. In Anbetracht der Tatsache, dass zunehmend mehr Elektrofahrzeuge gekauft werden, wäre es sinnvoll, weltweit kW als Leistungsangabe verbindlich zu nutzen und alle anderen Einheiten zu vergessen. Zumal sich die so wichtigen Batteriekapazitäten in kWh, also in Kilowattstunden messen und beschreiben lassen.
Diese von James Watt erfundene Leistungseinheit hat sich bis heute als Grundeinheit für die Messung der Leistung von Fahrzeugen gehalten. Die Horsepower entspricht der Leistung, die benötigt wird, um ein Gewicht von 33.000 Pfund in einer Minute um einen Fuß fortzubewegen. Nun weiß aber eben niemand, wie groß das Pferd von James Watt war, welches er zur Berechnung nutzte. Es weiß auch niemand, welcher Rasse es zugehörte oder ob es ein besonders kräftiges Exemplar war.
Dies war auch nicht wirklich wichtig. Bedeutend war aber, dass Vergleiche zwischen der Leistung von Maschinen angestellt werden konnten. Und es war möglich, in Zahlen den Unterschied zwischen einer Dampfmaschine und einem Lastenpferd deutlich zu machen.
Horsepower, hp abgekürzt, ist nach wie vor die Einheit, die Autoliebhaber im Vereinigten Königreich, den USA und anderen Ländern des Commonwealth nutzen, wenn Gespräche über die Leistung von Fahrzeugen geführt werden. Auch diese Leistungseinheit kann durch eine Drehmomentumrechnung mit einer ähnlichen Gleichung wie die des Watts ermittelt werden.
Die Pferdestärken können jedoch trotzdem zu einer kniffligen Angelegenheit werden, da die Werte auf unterschiedliche Weise gemessen werden. Die Einheit bhp für Brake Horsepower bezieht sich auf die Ausrüstung, die benötigt wird, um die Motoren auf ihre Leistung zu testen. Dabei wird eine große Trommel mit einer Wasserbremse darin genutzt, um die Bremskraft zu messen, sobald der Motor mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht. In den USA wird diese Leistung nur bei einigen Nebenaggregaten des Antriebsstrangs gemessen. In Großbritannien hingegen ist es durchaus üblich, die Motorleistung eines Fahrzeuges in bhp anzugeben. Da sich die Messverfahren in den USA und in UK unterscheiden, werden in den USA höhere hp-Werte errechnet.
Eine Alternative wäre das whp oder Wheel Horsepower. Diese selten genutzte Einheit ist ein besserer Indikator für die nutzbare Leistung eines Motors, da diese anhand des exakten Drehmoments berechnet wird, das durch den Antriebsstrang geleitet wird und die Räder antreibt.
PS steht für Pferdestärke. Es wurden einige metrische Anpassungen vorgenommen, um die alten PS aus England an unser europäisches System anzupassen. Diese metrischen PS wurden in ganz Europa als Standard für die Leistungsmessung eingeführt. Gelegentlich stolpern Autofahrer über die Bezeichnung CH, was für cheval-vapeur steht. Diese französische Einheit entspricht zu 100 Prozent den deutschen PS. 1 PS entspricht 0,986 Horsepower/hp.
Die offizielle technische Norm für metrische PS ist die Leistung, die erforderlich ist, um eine Masse von 75 Kilogramm in einer Sekunde einen Meter in die Höhe zu heben. Nach der Umrechnung von imperialen in metrische Einheiten ergibt sich eine um 1,4 Prozent höhere Zahl als bei den alten imperialen Einheiten. Die Automobilhersteller wählen mitunter zwischen PS und hp, je nachdem, welche Zahl runder und ansehnlicher erscheint.
Wie diese drei Leistungseinheiten die Motorleistung eines Fahrzeuges auf ihre Weise beschreiben, zeigen ein paar Beispiele.
Die einfachste Art, die Leistung von kW in PS oder hp umzurechnen, ist die Nutzung eines Online-Rechners. Wenn du lieber selbst umrechnen möchtest, wie viel PS dein Auto hat, kannst du dir diese Tabelle zur Hand nehmen:
| 1 PS | 1 kW | 1 hp |
|---|---|---|
| 0,735 kW | 1,36 PS | 1,014 PS |
| 0,986 hp | 1,341 hp | 0,746 kW |
Als einfache Regel gilt: Je mehr PS oder kW ein Auto hat, desto schneller kann es auf einer geraden Linie fahren. Eine einfache Möglichkeit, sich die Auswirkungen von mehr Leistung vor Augen zu führen, ist, sich ein liegengebliebenes Auto vorzustellen. Schiebt nur eine Person den Wagen an, ist dies harte Arbeit. Viel einfacher geht es, wenn zwei oder mehr Personen anschieben. Je mehr Kraft verfügbar ist, desto schneller, leichter und weiter lässt sich das Auto schieben.
Dies ist simpel beschrieben, ist aber auch nur ein einfaches Gedankenexperiment. Wird ein Auto mit 100 PS auf 200 PS aufgerüstet, wird es nicht doppelt so schnell. Es gibt noch andere Faktoren zu berücksichtigen - die wichtigsten sind Gewicht, Grip und Aerodynamik.
Die Pferdestärken oder Kilowatt wirken sich umso weniger aus, je höher die Geschwindigkeit ist, und die aerodynamische Effizienz spielt eine immer wichtigere Rolle, je schneller das Auto unterwegs ist.
Sowohl beim Drehmoment als auch bei der Pferdestärke geht es um die Messung der Kraft. Das Drehmoment beschreibt die Drehfähigkeit des Motors, also seine Fähigkeit, das Schwungrad zu drehen. PS beschreibt die Gesamtleistung des Fahrzeuges.
Sie haben gelernt, dass es möglich ist, die Leistungscharakteristiken zu beeinflussen: Ein Motor mit langem Hub liefert in der Regel mehr Drehmoment als ein Motor mit kurzem Hub. Auf der gleichen Grundlage können wir mit der Nockenwellensteuerung spielen, um die Leistungsentfaltung zu beeinflussen - eine Vorverlegung der Nockenwellensteuerung sollte mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich liefern, während eine Rückverlegung der Nockenwellensteuerung zu mehr Leistung im oberen Drehzahlbereich führt.
Allerdings streben die meisten modernen Motoren nach einem ausgewogenen Verhältnis zwischen Drehmoment und Leistung. Ausnahmen sind hier Sportwagen und vor allem Geländewagen sowie SUV, denn im Gelände ist Kraft mehr gefragt als Endleistung.
Ein weiteres zu berücksichtigendes Element ist die Zwangsansaugung (FI). Die Turboaufladung des Motors ist eine großartige Möglichkeit, die Leistung ohne mehr PS zu steigern, in der Regel auf recht kostengünstige Weise. Auch hier gibt es zwei Wege, die beide unterschiedliche Möglichkeiten bieten. Mit einer Kompressoraufladung wird in der Regel ein höheres Motordrehmoment erzeugt, während mit einem Turbo zusätzliche Pferdestärken freigesetzt werden.
Mithilfe der entsprechenden Formeln kannst du die verschiedenen Einheiten umrechnen. Zugegeben: Manchmal ist das ziemlich kompliziert. Wenn du dir die Rechnerei sparen möchtest, kannst du auch einfach auf einen Online-Dienst zurückgreifen, der die Mathematik für dich übernimmt. In einem kw in PS-Rechner trägst du einfach nur die entsprechenden Zahlen ein, der Rechner kümmert sich um die Umrechnung.
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