Pferdestärke: Unterschied zwischen den Versionen
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- Veraltete Einheit (Physik)
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- Pferd als Zugtier
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[[Datei:Pferdestaerke.svg| | [[Datei:Pferdestaerke.svg|mini|Illustration der Einheit Pferdestärke]] | ||
Die '''Pferdestärke''' ist eine | Die '''Pferdestärke''' ist eine Maßeinheit des [[Technisches Maßsystem|Technischen Einheitensystems]] für die Größe [[Leistung (Physik)|Leistung]]. Als Einheitenzeichen wird ''PS'' verwendet. | ||
Die | Sie ist als die Leistung definiert, die auf der Erde zum Heben einer Masse von 75 Kilogramm innerhalb eines Zeitraumes von einer Sekunde um eine Höhe von einem Meter nötig ist und entspricht ca. 0,735 [[Watt (Einheit)|Kilowatt]]. | ||
Heute gilt die Maßeinheit Pferdestärke als veraltet. | |||
Die Pferdestärke geht auf die von [[James Watt]] eingeführte Maßeinheit [[Horsepower]] zurück. Die Definition von Horsepower und Pferdestärke ähneln sich, mit dem Unterschied, dass beim Horsepower 550 lb pro Sekunde um 1 ft angehoben werden, was rund 0,746 Kilowatt entspricht. | |||
Im [[Internationales Einheitensystem|Internationalen Einheitensystem]] (SI) ist heute statt der ''Pferdestärke'' die Einheit [[Watt (Einheit)|Watt]] (nach James Watt) genormt. Das ''Watt'' wurde am 1. Januar 1950 in der [[Schweiz]],<ref>Bundesgesetz betreffend die Abänderung des Bundesgesetzes über Mass und Gewicht (Vom 1. April 1949) [https://www.amtsdruckschriften.bar.admin.ch/viewOrigDoc/30000091.pdf?id=30000091 AS 1949 1531].</ref> 1970 in der [[Deutsche Demokratische Republik|Deutschen Demokratischen Republik]] und am 1. Januar 1978 in der [[Geschichte der Bundesrepublik Deutschland (bis 1990)|Bundesrepublik Deutschland]]<ref>Ausführungsverordnung zum Gesetz über Einheiten im Meßwesen vom 26. Juni 1970, §51 Absatz 2 Ziffer 5, veröffentlicht im Bundesgesetzblatt, Teil l (1970) Nr. 62, S. 981–991.</ref> als Maßeinheit für Leistung vorgeschrieben. In der Elektrotechnik wird das Watt bereits seit dem frühen 20. Jahrhundert verwendet.<ref>U.S. Government Printing Office (Hrsg.): ''The Relation of the Horsepower to the Kilowatt'', Nr. 34 und 35, 1915, S. 9.</ref> | |||
== Verwendung == | == Verwendung == | ||
Obwohl die Pferdestärke durch die [[Richtlinie 80/181/EWG]] in Deutschland seit 1978 keine offizielle gesetzliche Einheit im Messwesen mehr ist, wird sie vor allem bei [[Verbrennungskraftmaschine]]n, speziell bei [[Kraftfahrzeug]]en, immer noch verwendet. Durch die Richtlinie 2009/3/EG ist die zusätzliche Verwendung von ''PS'' weiterhin zulässig. Die alleinige Aufführung von ''PS'' und allen anderen Nicht-SI-Einheiten sind in der gesamten [[Europäische Union|EU]] im geschäftlichen und amtlichen Verkehr nicht mehr zulässig.<ref> | Obwohl die Pferdestärke durch die [[Richtlinie 80/181/EWG]] in Deutschland seit 1978 keine offizielle gesetzliche Einheit im Messwesen mehr ist, wird sie vor allem bei [[Verbrennungskraftmaschine]]n, speziell bei [[Kraftfahrzeug]]en, immer noch verwendet. Durch die Richtlinie 2009/3/EG ist die zusätzliche Verwendung von ''PS'' weiterhin zulässig. Die alleinige Aufführung von ''PS'' und allen anderen Nicht-SI-Einheiten sind in der gesamten [[Europäische Union|EU]] im geschäftlichen und amtlichen Verkehr nicht mehr zulässig.<ref>{{EU-Richtlinie|2009|3}}</ref> | ||
Die SI-Einheit (hier Watt oder seine [[Vorsätze für Maßeinheiten|dezimalen Vielfachen]]) muss hier hervorgehoben werden. Im deutschen Recht wurde diese Vorgabe in {{§|3|einhv|juris}} der [[Einheiten- und Zeitgesetz|Einheitenverordnung]] umgesetzt. | Die SI-Einheit (hier Watt oder seine [[Vorsätze für Maßeinheiten|dezimalen Vielfachen]]) muss hier hervorgehoben werden. Im deutschen Recht wurde diese Vorgabe in {{§|3|einhv|juris}} der [[Einheiten- und Zeitgesetz|Einheitenverordnung]] umgesetzt. | ||
== Geschichtliche Entwicklung == | |||
Historisch gesehen wurde als ''Pferdestärke'' die durchschnittliche nutzbare Dauerleistung eines [[Arbeitspferd]]es verstanden. Im Zuge der Einführung der Dampfmaschinen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine mit dem Pferdeantrieb vergleichbare Leistungseinheit einzuführen, damit die neuen Antriebe entsprechend ausgelegt werden konnten. | |||
In der Literatur finden sich unterschiedliche Angaben darüber, was James Watt als Bezug für seine Einheit wählte. Weit verbreitet ist die Angabe, dass er die Leistung eines [[Grubenpferd]]es als Bezugsgröße wählte, da er seine Dampfkraftmaschinen an [[Bergwerk]]sbetreiber vermieten wollte.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.wissenschaft-aktuell.de/artikel/Kalenderblatt_19_01_2011__Vor_275_Jahren_wurde_James_Watt_geboren1771015587333.html |titel=Kalenderblatt 19.01.2011: Vor 275 Jahren wurde James Watt geboren |werk=Wissenschaft Aktuell |zugriff=2013-08-20}}</ref> Aus der Annahme, dass ein starkes Pferd doppelt so stark sei wie ein Grubenpony, schlussfolgerte er, dass ein starkes Pferd 550 [[Avoirdupois|angloamerikanische Pfund]] über eine Höhe von einem [[Fuß (Einheit)|Fuß]] in einer Sekunde ziehe, bzw. 33.000 [[Foot-pound]] pro Minute.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.ronlebar.com/formulae.html |titel=Formulae |zugriff=2013-08-20}}</ref> Eine andere Version der Geschichte besagt, dass er die Pferde, die über Tage über Seile und Umlenkrollen Kohlesäcke aus den Gruben zogen, als Grundlage heranzog. Ein Pferd würde im Schnitt in seiner zehnstündigen Schicht Kohlesäcke zu 330 angloamerikanische Pfund mit einer Geschwindigkeit von 100 Fuß pro Minute heben, was ebenfalls 33.000 Foot-pound pro Minute entspricht.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.wissenschaft-online.de/artikel/620269 |titel=Wie viel PS hat ein Pferd? |werk=Wissenschaft Online |zugriff=2013-08-20}}</ref> Andere Quellen gehen davon aus, dass Watt seine Einheit anhand eines typischen [[Göpel|Pferdegöpels]] ermittelte. Bei einem Durchmesser von 24 Fuß (entspricht 7,30 m) ziehe das Pferd mit einer Kraft von 180 Pfund ([[Pound-force|lb<sub>f</sub>]]) und schaffe 144 Umläufe, also 2,4 pro Minute. Das Pferd lief somit mit einer Geschwindigkeit von 181 Fuß pro Minute (55 Meter pro Minute). Watt multiplizierte diese Strecke mit den 180 Pfund Kraft und kam auf 32.580 ft × lb<sub>f</sub>/min. Das wurde auf 33.000 ft × lb<sub>f</sub>/min aufgerundet. | |||
33.000 ft × lb<sub>f</sub>/min entspricht 550 ft × lb<sub>f</sub>/s oder umgerechnet 76,04 kp·m/s (kp ist [[Kilopond]], d. h. die Gewichtskraft von 1 kg). Mit der Einführung des metrischen Systems in Kontinentaleuropa wurde die Pferdestärke auf einen Wert von 75 kp·m/s geändert, weshalb sich ''Pferdestärke'' vom ''Horsepower'' unterscheidet.<ref>U.S. Government Printing Office (Hrsg.): ''The Relation of the Horsepower to the Kilowatt'', Nr. 34 und 35, 1915, S. 11</ref> | |||
== Definition == | |||
1 PS ist in [[DIN-Norm|DIN]] 66036 definiert als die Leistung, die erbracht werden muss, um einen Körper der [[Masse (Physik)|Masse]] m = 75 kg entgegen dem Schwerefeld der Erde (bei [[Schwerefeld#Normfallbeschleunigung|Normfallbeschleunigung]] 9,80665 m/s²) mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s zu bewegen.<ref name="PTB-Faltblatt" /> | |||
{{Kasten|1=<math>\left[ P \right] = \left[ \frac{W}{t} \right] = \left[ m \cdot g \cdot v \right] = 1\,\rm{PS} = 75\,\rm{kg} \cdot 9{,}80665\,\frac{\rm{m}}{\rm{s^2}} \cdot 1\,\frac{\rm{m}}{\rm{s}} = 735{,}49875\,\frac{\rm{kg}\,\rm{m}^2}{\rm{s}^3}</math> | |||
'''1 PS = 75 [[Kilopondmeter|kpm]]/[[Sekunde|s]] = 735,49875 W''' | |||
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Ein [[Zugtier]] müsste hierzu bei [[Schrittgeschwindigkeit]] (5,4 km/h) eine Zugkraft von 490 N aufbringen. | |||
Zum Vergleich wird die Dauerleistung eines erwachsenen, durchschnittlich großen Menschen mit 0,14 PS (100 Watt) angegeben, wobei auch hier bei entsprechendem Training durchaus über eine Stunde 440 Watt und 6 Sekunden lang 910 Watt (entspricht etwa 1,2 PS) möglich sind.<ref>[http://www.spitta.de/fileadmin/tt_news/shop/pdf/916820/Seite_75-77.pdf ''Sportmedizinische Grundlagen.''] (PDF; 156 kB)</ref><ref>''Human power output during repeated sprint cycle exercise: the influence of thermal stress''. PMID 10090637</ref> | |||
Die Maximalleistung eines [[Hauspferd]]es kann je nach [[Liste von Pferderassen|Rasse]], Trainingszustand oder Situation erheblich abweichen: Es kann kurzzeitig 24 PS leisten, während es einen Arbeitstag lang durchschnittlich tatsächlich etwa 1 PS an Nutzleistung erbringen kann.<ref>[http://www.wissenschaft-online.de/artikel/620269 ''Wie viel PS hat ein Pferd?'']</ref> | |||
== Umrechnung PS ↔ kW == | == Umrechnung PS ↔ kW == | ||
{{Kasten|1=1 PS = 75 | {{Kasten|1=1 PS = 75 m × kp/s = 0,73549875 kW<ref name="PTB-Faltblatt">{{Internetquelle |url=http://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/publikationen/broschueren/Einheiten_deutsch.pdf |titel=Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland |hrsg=Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Nationales Metrologieinstitut |datum=2015-06 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20150924083126/http://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/publikationen/broschueren/Einheiten_deutsch.pdf#page=7 |archiv-datum=2015-09-24 |abruf=2020-01-01 |format=PDF; 1600 kB |kommentar=mit Seitennummern 12/13 gekennzeichnete S. 7 des PDFs}}</ref>}} | ||
Für die übliche Umrechnung gilt: | Für die übliche Umrechnung gilt: | ||
* 1 kW = 1,36 PS; 1 PS = 0,735 kW. | * 1 kW = 1,36 PS; 1 PS = 0,735 kW. | ||
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* 1 kW = 4/3 PS; 1 PS = 3/4 kW.<ref>Curt Hanfland: ''Der Neuzeitliche Maschinenbau.'' Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Band 1, Leipzig 1928, S. 87.</ref> | * 1 kW = 4/3 PS; 1 PS = 3/4 kW.<ref>Curt Hanfland: ''Der Neuzeitliche Maschinenbau.'' Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Band 1, Leipzig 1928, S. 87.</ref> | ||
== | == Normen zur Leistungsermittlung == | ||
Die Leistungsangaben, speziell bei Fahrzeugmotoren, sind international nicht immer vergleichbar, da unterschiedliche Messverfahren vorgenommen wurden. So wurde in Deutschland die Leistung angegeben, die der [[Motor]] im eingebauten Zustand an das [[Getriebe]] abgab („DIN-PS“, gemessen nach DIN 70020). In [[Italien]] wurde die „[[Motorleistung nach CUNA|Cuna-PS]]“ (ohne Luftfilter und Schalldämpfer) verwendet, die damit um 5 bis 10 % höher lag als die DIN-Leistung. In den [[Vereinigte Staaten|Vereinigten Staaten]] und zum Teil auch in der [[Sowjetunion]], [[Japan]] und anderen Ländern wurde bis in die 1970er-Jahre die Motorleistung nach den Normen SAE J1995 und J245 bestimmt. Dabei wurden die Motorleistung ohne den Betrieb von [[Lüfter]], [[Wasserpumpe]], [[Lichtmaschine]], [[Luftfilter]] und [[Schalldämpfer]] ermittelt. Eine nach SAE-Normen ermittelte Leistung ist zwischen 10 und 25 % größer als die nach DIN 70020 ermittelte Leistung.<ref>''Fachkunde Kraftfahrtechnik.'' Holland und Josenhans Verlag, Stuttgart 1982, ISBN 3-7782-3520-6, S. 17.</ref> | |||
Die Leistung | === DIN 70020 === | ||
Die Leistung von Kraftfahrzeugmotoren wurde gemäß [[DIN-Norm|DIN]] 70020 am [[Schwungrad]] gemessen und in PS (DIN-PS) oder später kW angegeben. | |||
Nach DIN 70020 „Kraftfahrzeugbau; Allgemeine Begriffe; Festlegung und Erläuterung“ vom August 1954 wurde die Nutzleistung „an der Kupplung des in allen Teilen einschließlich der Ansaug- und Auspuffanlage reihenmäßigen Motors unter normalen Betriebsbedingungen“ gemessen und in PS angegeben. Als Dauerleistung wurde die größte Nutzleistung angegeben, die der Motor ohne Überschreitung der zulässigen Wärmebeanspruchung dauernd abgeben kann, als Kurzleistung diejenige, die der Motor mindestens 15 Minuten lang abgeben kann; danach muss er bei Dauerleistung einwandfrei weiterarbeiten können. Zu den normalen Betriebsbedingungen gehören reihenmäßige Einstellungen und handelsüblicher Kraftstoff; Lüfter, Wasserpumpe, Kühlluftgebläse, Kraftstoffpumpe, Einspritzpumpe und die unbelastete Lichtmaschine müssen bei der Prüfung vom Motor angetrieben werden. Die gemessene Leistung wird auf 760 [[Torr]] (= 1013 mbar) und 20 °C umgerechnet, die Luftfeuchtigkeit wird nicht berücksichtigt. Bei Nachprüfungen ist eine Abweichung von ± 5 % zulässig. Nutzleistungen sind stets in Verbindung mit der zugehörigen Drehzahl in 1/min anzugeben. | |||
Im Februar 1957 wurde diese Norm aufgeteilt, die Festlegungen zu Leistungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigung kamen in den Teil 3. Die Messbedingungen der Nutzleistung blieben unverändert, die Dauerleistung wurde in „größte Nutzleistung“ umbenannt und muss im „thermischen Beharrungszustand“ erreicht werden, die Kurzleistung ist weggefallen. | |||
; | Im Dezember 1973 wurde der Abschnitt „Leistungen“ von DIN 70020-3 durch die Vornorm DIN 70020-4, Ausgabe Juni 1972 ersetzt, die als Bezugszustand 25 °C und 1000 mbar statt 20 °C und 1013 mbar = 760 Torr vorsieht. Diese neuen Bezugsbedingungen ergaben eine Verminderung der Nennleistung um 2 bis 4 %. Um diesen Wettbewerbsnachteil und Nachteile bei der Einhaltung einer in § 35 der [[Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung|StVZO]] geforderten Mindestmotorleistung zu vermeiden, kehrte das DIN im November 1976 mit Ausgabe der Norm DIN 70020-6 „Kraftfahrzeugbau; Leistungen“ zu den alten Bezugswerten zurück, empfohlen wurden darin die Einheiten kW oder PS für die Nutzleistung und min<sup>−1</sup> für Drehzahlen. Diese Norm wurde im April 1997 zwecks internationaler Angleichung durch die DIN [[Internationale Organisation für Normung|ISO]] 1585 „Straßenfahrzeuge – Verfahren zur Ermittlung der Nettoleistung von Motoren (ISO 1585:1992)“ ersetzt. | ||
=== ECE-PS === | |||
ECE R 24 ist eine weitere Norm, die der DIN 70020 sehr nahekommt. Die Messungen gelten jedoch nur für Dieselmotoren und variieren durch den Anschluss des Kühlerlüfters. | |||
=== Cuna-PS === | |||
Die italienische [[Motorleistung nach CUNA|Cuna-PS]] wurde vor der Einführung von kW in Italien verwendet und basiert auf kg und m (somit metrisch). Bei einer Ermittlung von Motorleistung nach der Cuna-Norm wird die Leistung des Motors ohne Luftfilter und Schalldämpfer angegeben. | |||
== | === {{Anker|Amerikanische SAE-HP}} SAE-HP (USA) === | ||
==== Brutto SAE ==== | |||
Bis 1972 wurden ''SAE gross horsepower'' („brutto SAE-HP“) nach den Standards J245 und J1995 der [[Society of Automotive Engineers]] angegeben, die auf dem [[Motorenprüfstand]] ohne den Betrieb von [[Lüfter]], [[Wasserpumpe]], [[Lichtmaschine]], [[Luftfilter]] und [[Schalldämpfer]] gemessen wurden. Aufgrund dieser praxisfernen Methode, die mit bis zu 25 % über den europäischen Leistungswerten lag,<ref>''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch.'' 19. Auflage. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0, S. 331.</ref> konnte durch die reinen Zahlenwerte die Motorleistung überhöht dargestellt werden.<ref>Der Motor des 1969 für [[Beschleunigungsrennen|Dragracing]] in geringen Stückzahlen gebauten Camaro ZL-1 COPO wurde mit 430 bhp angegeben, ohne Schalldämpfung leistete er über 500 bhp. Im Auslieferungszustand betrug die Leistung realistische 376 bhp. (siehe Camaro Research Group: [http://www.camaros.org/copo.shtml ''COPO 427: The Relentless Pursuit of Acceleration''])</ref><ref>[http://www.tuev-sued.de/auto_fahrzeuge/zulassungen_import/import_von_fahrzeugen Spezielle Hinweise zum Gebrauchtwagenkauf in den USA.] [[TÜV Süd]] – „Leistungsangabe: Die PS-Leistung amerikanischer Fahrzeuge wird seit 1972 in netto SAE.PS angegeben. Sie entspricht seitdem halbwegs genau unseren DIN-PS, davor galten die so genannten brutto SAE PS, die erheblich über unseren DIN-Angaben liegen.“</ref> | |||
==== Netto SAE ==== | |||
Seit 1972 gelten in den USA die ''SAE net horsepower'' („netto SAE-HP“) nach den Richtlinien SAE J1349 und SAE J2723, die eine Ähnlichkeit mit der DIN 70020 aufweisen. Die Zahlenwerte der ''SAE gross'' sanken dabei deutlich, beispielsweise beim Chrysler 426 Hemi von 1971 von ''425 hp gross'' auf ''350 hp net''. In der SAE J2723 ist die Methode beschrieben, wie die Leistung des Verbrennungsmotors ermittelt werden soll und wie die Nebenaggregate beziehungsweise welche Nebenaggregate betrieben werden müssen. Die SAE J1349 gibt die Berechnungsgleichungen vor, wie die am Prüfstand ermittelte Motorleistung auf eine nach SAE standardisierte Bezugsbedingung umgerechnet werden muss. Die Bezugszustände der europäischen Richtlinie und der SAE-Richtlinie unterscheiden sich nicht. Der SAE-Korrekturfaktor beinhaltet allerdings einen Wirkungsgrad-Korrekturwert, so dass sich geringfügige Unterschiede der Leistungswerte ergeben. | |||
In Europa wird zur Korrektur der Motorleistung von PKW die EU-Richtlinie 80/1269 vom 16. Dezember 1980 angewendet, die entsprechende Richtlinie für Motorräder ist die 95/1/EG vom 2. Februar 1995. | |||
== Maße zur Besteuerung von Kraftfahrzeugen == | |||
=== Hubraum-PS === | === Hubraum-PS === | ||
Mit dem Reichsstempelgesetz vom 7. Juni 1906 wurde in § 53 festgelegt, dass Kraftfahrzeuge „zum Befahren öffentlicher Wege und Plätze nur in Gebrauch genommen werden [dürfen], wenn zuvor bei der zuständigen Behörde gegen Zahlung des Abgabebetrags eine Erlaubniskarte der im Tarife bezeichneten Art gelöst worden | Mit dem Reichsstempelgesetz vom 7. Juni 1906 wurde in § 53 festgelegt, dass Kraftfahrzeuge „zum Befahren öffentlicher Wege und Plätze nur in Gebrauch genommen werden [dürfen], wenn zuvor bei der zuständigen Behörde gegen Zahlung des Abgabebetrags eine Erlaubniskarte der im Tarife bezeichneten Art gelöst worden ist“.<ref>[[s:Bekanntmachung, betreffend die Fassung des Reichsstempelgesetzes (1906)#VI. Erlaubniskarten für Kraftfahrzeuge.|Reichsstempelgesetz]]</ref> Der zu entrichtende jährliche Abgabebetrag von 25 [[Mark (1871)|Mark]] bis 150 Mark<ref>[[s:Bekanntmachung, betreffend die Fassung des Reichsstempelgesetzes (1906) / Tarif|Tarif zum Reichsstempelgesetz]]</ref> richtete sich in Deutschland nach der Motorstärke, für die der Hubraum in ein feststehendes Verhältnis zur Leistung gebracht wurde. | ||
Im [[Straßenverkehrsgesetz]] vom 3. Mai 1909 wurde in § 7 die [[Gefährdungshaftung]] für den Betrieb von Kraftfahrzeugen aufgenommen. Für die Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs bestand nun auch eine Versicherungspflicht, die durch ein Kennzeichen und das Mitführen der Erlaubniskarte nachgewiesen wurde. | Im [[Straßenverkehrsgesetz]] vom 3. Mai 1909 wurde in § 7 die [[Gefährdungshaftung]] für den Betrieb von Kraftfahrzeugen aufgenommen. Für die Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs bestand nun auch eine Versicherungspflicht, die durch ein Kennzeichen und das Mitführen der Erlaubniskarte nachgewiesen wurde. | ||
Dem technischen Fortschritt folgend, klafften bei moderneren Konstruktionen die errechnete und die technisch wirksame Leistung bald weit auseinander. In der Fahrzeugwerbung wurden dann Doppel-Angaben üblich. So wurde der Mercedes 28/60 PS (von 1912 bis 1920) mit 7240 cm³ Hubraum mit 28 Hubraum- und 60 Leistungs-PS angeboten.<ref>[[Werner Oswald (Automobilhistoriker)|Werner Oswald]]: ''Mercedes-Benz Personenwagen 1886–1945.'' Band 1, Motorbuch Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-613-02167-6, S. 107.</ref><ref>Carl Theodor Wiscott: ''Die Besteuerung der Kraftfahrzeuge und Kraftstoffe. Zur Schaffung eines zeitgemäßen Straßennetzes.'' VDI, Berlin 1928, (Dissertation TH Braunschweig)</ref> | Dem technischen Fortschritt folgend, klafften bei moderneren Konstruktionen die errechnete und die technisch wirksame Leistung bald weit auseinander. In der Fahrzeugwerbung wurden dann Doppel-Angaben üblich. So wurde der Mercedes 28/60 PS (von 1912 bis 1920) mit 7240 cm³ Hubraum mit 28 Hubraum- und 60 Leistungs-PS angeboten.<ref>[[Werner Oswald (Automobilhistoriker)|Werner Oswald]]: ''Mercedes-Benz Personenwagen 1886–1945.'' Band 1, Motorbuch Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-613-02167-6, S. 107.</ref><ref>Carl Theodor Wiscott: ''Die Besteuerung der Kraftfahrzeuge und Kraftstoffe. Zur Schaffung eines zeitgemäßen Straßennetzes.'' VDI, Berlin 1928, (Dissertation TH Braunschweig)</ref> | ||
{| class="wikitable" | Beispiele der Hubraum-PS für Motorräder und Pkw in Deutschland von 1906 bis 1922 (Auszüge):<ref>Kurt Mair: ''Das Kraftrad.'' Heel Verlag, Reprint der 2. Auflage 1937, ISBN 978-3-86852-307-2, S. 97.</ref><ref>Curt Hanfland: ''Der Neuzeitliche Maschinenbau.'' Band 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Leipzig 1928, S. 313.</ref> | ||
|- | {| class="wikitable" style="text-align:center" | ||
!Hubraum in cm³ | |- | ||
!PS (Motorrad) | !Hubraum<br />in cm³ | ||
!PS (Pkw) | !PS<br />(Motorrad) | ||
|- | !PS<br />(Pkw) | ||
|- | |||
|175 | |175 | ||
|1 1 | |{{Bruch|1|1|2}} | ||
| | | | ||
|- | |- | ||
|250 | |250 | ||
|2 1 | |{{Bruch|2|1|4}} | ||
| | | | ||
|- | |- | ||
|500 | |500 | ||
|3 1 | |{{Bruch|3|1|2}} | ||
| | | | ||
|- | |- | ||
|750 | |750 | ||
|6 | |6 | ||
| | | | ||
|- | |- | ||
|1000 | |1000 | ||
|8 | |8 | ||
|4 | |4 | ||
|- | |- | ||
|1500 | |1500 | ||
| | | | ||
|6 | |6 | ||
|- | |- | ||
|2000 | |2000 | ||
| | | | ||
|8 | |8 | ||
|- | |- | ||
|2600 | |2600 | ||
| | | | ||
|10 | |10 | ||
|- | |- | ||
|4000 | |4000 | ||
| | | | ||
|16 | |16 | ||
|} | |} | ||
{{Anker|ALAM|ALAM}}{{Anker|ALAM|NACC}} | |||
Der britische [[Royal Automobile Club]] nahm für die [[RAC Horsepower]] (ab 1906 bis Januar 1947) ebenso wie die amerikanische ''Association of Licensed Automobile Manufacturers'' (A.L.A.M.) (ab etwa 1907) und deren Nachfolgeorganisation, die ''National Automobile Chamber of Commerce'' (NACC) (ab 1913), allein das Quadrat des Zylinderdurchmessers und die Zylinderanzahl als Grundlage zur abstrakten Berechnung der Leistung: | Der britische [[Royal Automobile Club]] nahm für die [[RAC Horsepower]] (ab 1906 bis Januar 1947) ebenso wie die amerikanische ''Association of Licensed Automobile Manufacturers'' (A.L.A.M.) (ab etwa 1907) und deren Nachfolgeorganisation, die ''National Automobile Chamber of Commerce'' (NACC) (ab 1913), allein das Quadrat des Zylinderdurchmessers und die Zylinderanzahl als Grundlage zur abstrakten Berechnung der Leistung: | ||
{{Kasten|1=:<math>\text{hp}=\frac{D^2\times N}{2{,}5}</math>}} | {{Kasten|1=:<math>\text{hp}=\frac{D^2\times N}{2{,}5}</math>}} | ||
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=== Steuer-PS === | === Steuer-PS === | ||
Das [[Kraftfahrzeugsteuergesetz]] vom 8. April 1922 legte für die Benutzung von Kraftfahrzeugen eine Steuerformel fest, die vom 1. Juli 1922 bis zum 31. März 1928 Gültigkeit hatte. | Das [[Kraftfahrzeugsteuergesetz]] vom 8. April 1922 legte für die Benutzung von Kraftfahrzeugen eine Steuerformel fest, die vom 1. Juli 1922 bis zum 31. März 1928 Gültigkeit hatte. | ||
{{Kasten|[[Zweitaktmotor]]en: 0,45 × Zylinderzahl × Zylinderbohrung² (in | {{Kasten|{{0|Vr}}[[Zweitaktmotor]]en: 0,45 × Zylinderzahl × Zylinderbohrung² (in cm²) × Kolbenhub (in m)<br /> | ||
[[Viertaktmotor]]en: 0,30 × Zylinderzahl × Zylinderbohrung² (in | {{0|Zw}}[[Viertaktmotor]]en: 0,30 × Zylinderzahl × Zylinderbohrung² (in cm²) × Kolbenhub (in m).<ref>''Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz: § 3.'' In: ''Stilke’s Rechtsbibiliothek.'' Nr. 44, Berlin 1926, S. 730.</ref>}} | ||
In § 3 wurde die Höhe der Steuer festgestellt, beispielsweise für Motorräder bis 1,5 | In § 3 wurde die Höhe der Steuer festgestellt, beispielsweise für Motorräder bis 1,5 Pferdestärken 10 [[Reichsmark]], über 4 PS waren 35 Reichsmark zu entrichten. Für Personenkraftwagen waren, je nach Steuer-PS, zwischen 20 und 80 Reichsmark zu entrichten. | ||
Die Steuer für Lastkraftwagen und Kraftomnibusse wurde nach deren Eigengewicht (über 500 bis über 4000 kg) berechnet; beispielsweise für Lkw über 4000 kg 100 ℛℳ, für Omnibusse über 4000 kg 200 ℛℳ.<ref>''Kraftfahrzeugsteuergesetz vom 8. April 1922 (Reichsgesetzblatt S. 396).'' In: ''Stilke’s Rechtsbibiliothek.'' Nr. 44, Berlin 1926, S. 723.</ref> Der Steuertarif wurde am 4. Januar 1924 neu festgelegt. Für hubraumstarke Pkw wurde die Steuer nun deutlich angehoben, so beispielsweise für 20 Steuer-PS 1000 ℛℳ und für 40 Steuer-PS 2600 ℛℳ.<ref>''Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz. § 10, Hilfstafel.'' In: ''Stilke’s Rechtsbibiliothek.'' Nr. 44, Berlin 1926, S. 757.</ref> | Die Steuer für Lastkraftwagen und Kraftomnibusse wurde nach deren Eigengewicht (über 500 bis über 4000 kg) berechnet; beispielsweise für Lkw über 4000 kg 100 ℛℳ, für Omnibusse über 4000 kg 200 ℛℳ.<ref>''Kraftfahrzeugsteuergesetz vom 8. April 1922 (Reichsgesetzblatt S. 396).'' In: ''Stilke’s Rechtsbibiliothek.'' Nr. 44, Berlin 1926, S. 723.</ref> Der Steuertarif wurde am 4. Januar 1924 neu festgelegt. Für hubraumstarke Pkw wurde die Steuer nun deutlich angehoben, so beispielsweise für 20 Steuer-PS 1000 ℛℳ und für 40 Steuer-PS 2600 ℛℳ.<ref>''Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz. § 10, Hilfstafel.'' In: ''Stilke’s Rechtsbibiliothek.'' Nr. 44, Berlin 1926, S. 757.</ref> | ||
Für ausländische Kraftfahrzeuge wurden die Steuer-PS nach dem Aufbau und der Anzahl der Sitzplätze berechnet:<ref>Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz. § 6. In: ''Stilke’s Rechtsbibiliothek.'' Nr. 44, Berlin 1926, S. 732.</ref> | Für ausländische Kraftfahrzeuge wurden die Steuer-PS nach dem Aufbau und der Anzahl der Sitzplätze berechnet:<ref>Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz. § 6. In: ''Stilke’s Rechtsbibiliothek.'' Nr. 44, Berlin 1926, S. 732.</ref> | ||
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Mit Wirkung vom 1. April 1928 wurde im Deutschen Reich für Krafträder und Kraftwagen nur der Hubraum Grundlage der Besteuerung.<ref>Werner Oswald: ''Deutsche Autos 1920–1945.'' Motorbuch Verlag, Stuttgart 1983, ISBN 3-87943-519-7.</ref> Je 100 cm³ Hubraum wurden für Pkw 12 ℛℳ und für Motorräder 8 ℛℳ berechnet. Motorräder bis 200 cm³ Hubraum waren nun von der Steuer befreit.<ref>Curt Hanfland: ''Der Neuzeitliche Maschinenbau.'' Band 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Leipzig 1928, S. 313.</ref> | Mit Wirkung vom 1. April 1928 wurde im Deutschen Reich für Krafträder und Kraftwagen nur der Hubraum Grundlage der Besteuerung.<ref>Werner Oswald: ''Deutsche Autos 1920–1945.'' Motorbuch Verlag, Stuttgart 1983, ISBN 3-87943-519-7.</ref> Je 100 cm³ Hubraum wurden für Pkw 12 ℛℳ und für Motorräder 8 ℛℳ berechnet. Motorräder bis 200 cm³ Hubraum waren nun von der Steuer befreit.<ref>Curt Hanfland: ''Der Neuzeitliche Maschinenbau.'' Band 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Leipzig 1928, S. 313.</ref> | ||
=== | === Französische ch und CV === | ||
In französischer Sprache bedeutet ''cheval-vapeur'' ('''ch''', [[Plural|pl.]] ''chevaux-vapeur'') Pferdestärke. | |||
Die Einheit ''ch'' wird allerdings häufig mit der in [[Frankreich]] und [[Belgien]] verwendeten Kennzahl ''[[cheval fiscal]]'' ('''CV''' oder '''cv''', [[Plural|pl.]] ''chevaux fiscaux'') verwechselt. Diese dient der Festlegung der Kraftfahrzeugsteuer oder Anmeldegebühren. Die Formel und Verwendung für die cv wurde im Laufe der Zeit mehrfach geändert; sie ist in Frankreich und Belgien unterschiedlich. | |||
Der Begriff ''cheval-vapeur'' bezeichnet im Französischen außerdem auch Maßeinheiten für Elektrizität und für Heizleistung. | |||
== Verwandte Einheiten == | |||
== | === Horsepower === | ||
{{Hauptartikel|Horsepower}} | |||
Das englische beziehungsweise mechanische Horsepower hat das Einheitenzeichen '''hp''' (horsepower) oder auch '''bhp''' (brake horsepower). Es basiert auf den englischen Einheiten [[Pound-force|Pfund-Kraft]] ([[Angloamerikanisches Maßsystem#Kraft|lb<sub>f</sub>]]) und Fuß ([[Fuß (Einheit)|ft]]) und wird in den [[Vereinigte Staaten|Vereinigten Staaten]] auch in Industrieanlagen verwendet. Es wird pro Minute definiert: | |||
{{Kasten|1=1 hp = 33.000 lb<sub>f</sub> × ft/min = 550 lb<sub>f</sub> × ft/s}} | |||
{ | {| class="wikitable" style="text-align:center" | ||
|+Umrechnungstabelle<ref>''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch.'' 19. Auflage. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0, S. 28.</ref> | |||
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Ein [[Poncelet (Einheit)|Poncelet]] ist ähnlich wie eine Pferdestärke definiert, mit einem Unterschied in der zugrundeliegenden Masse: 1 p = 100 kp·m/s; (1 PS = 75 kp·m/s) | |||
== | == Angaben der Pferdestärke == | ||
Um zu spezifizieren, wie eine PS-Angabe zu verstehen ist, können verschiedene Suffixe beziehungsweise Präfixe angegeben werden. | |||
=== PSi === | === PSi === | ||
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=== PSe === | === PSe === | ||
[[Datei:Typenschild Dampfmotor 1CV7.jpg|mini|Typenschild eines Dampfmotors, Leistung in PSe angegeben.]] | |||
[[Datei:Typenschild Dampfmotor 1CV7.jpg| | |||
PSe oder EPS wird gelegentlich, jedoch nicht DIN-Norm-gerecht, benutzt, um bei einem Größenwert darauf hinzuweisen, dass als Leistung die am Ende der Welle gemessene effektive Leistung eines Motors gemeint ist. | PSe oder EPS wird gelegentlich, jedoch nicht DIN-Norm-gerecht, benutzt, um bei einem Größenwert darauf hinzuweisen, dass als Leistung die am Ende der Welle gemessene effektive Leistung eines Motors gemeint ist. | ||
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== Weblinks == | == Weblinks == | ||
{{Wiktionary}} | {{Wiktionary}} | ||
[ | [https://kw-in-ps-umrechnen.de/ Online-Tool zum Umrechnen von kW in PS und umgekehrt] | ||
== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
<references /> | <references responsive /> | ||
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[[Kategorie:Technische Maßeinheit]] | |||
[[Kategorie:Veraltete Einheit (Physik)]] | [[Kategorie:Veraltete Einheit (Physik)]] | ||
[[Kategorie:Kraftfahrzeugtechnik]] | [[Kategorie:Kraftfahrzeugtechnik]] | ||
[[Kategorie:Leistungseinheit]] | [[Kategorie:Leistungseinheit]] | ||
[[Kategorie:Pferd | [[Kategorie:Pferd als Zugtier]] | ||
Aktuelle Version vom 10. Februar 2022, 13:04 Uhr
| Physikalische Einheit | |
|---|---|
| Einheitenname | Pferdestärke
|
| Einheitenzeichen | $ \mathrm {PS} $ |
| Physikalische Größe(n) | Leistung |
| Dimension | $ {\mathsf {K\;L\;T^{-1}}} $ |
| System | System= unbekannt: MKfS |
| In SI-Einheiten | $ \mathrm {1\,PS=735{,}498\,75\;W} $ |
| Benannt nach | Durchschnittsleistung eines Arbeitspferds |
| Abgeleitet von | Kilopondmeter, Sekunde |
Die Pferdestärke ist eine Maßeinheit des Technischen Einheitensystems für die Größe Leistung. Als Einheitenzeichen wird PS verwendet.
Sie ist als die Leistung definiert, die auf der Erde zum Heben einer Masse von 75 Kilogramm innerhalb eines Zeitraumes von einer Sekunde um eine Höhe von einem Meter nötig ist und entspricht ca. 0,735 Kilowatt.
Heute gilt die Maßeinheit Pferdestärke als veraltet.
Die Pferdestärke geht auf die von James Watt eingeführte Maßeinheit Horsepower zurück. Die Definition von Horsepower und Pferdestärke ähneln sich, mit dem Unterschied, dass beim Horsepower 550 lb pro Sekunde um 1 ft angehoben werden, was rund 0,746 Kilowatt entspricht.
Im Internationalen Einheitensystem (SI) ist heute statt der Pferdestärke die Einheit Watt (nach James Watt) genormt. Das Watt wurde am 1. Januar 1950 in der Schweiz,[1] 1970 in der Deutschen Demokratischen Republik und am 1. Januar 1978 in der Bundesrepublik Deutschland[2] als Maßeinheit für Leistung vorgeschrieben. In der Elektrotechnik wird das Watt bereits seit dem frühen 20. Jahrhundert verwendet.[3]
Verwendung
Obwohl die Pferdestärke durch die Richtlinie 80/181/EWG in Deutschland seit 1978 keine offizielle gesetzliche Einheit im Messwesen mehr ist, wird sie vor allem bei Verbrennungskraftmaschinen, speziell bei Kraftfahrzeugen, immer noch verwendet. Durch die Richtlinie 2009/3/EG ist die zusätzliche Verwendung von PS weiterhin zulässig. Die alleinige Aufführung von PS und allen anderen Nicht-SI-Einheiten sind in der gesamten EU im geschäftlichen und amtlichen Verkehr nicht mehr zulässig.[4] Die SI-Einheit (hier Watt oder seine dezimalen Vielfachen) muss hier hervorgehoben werden. Im deutschen Recht wurde diese Vorgabe in § 3 der Einheitenverordnung umgesetzt.
Geschichtliche Entwicklung
Historisch gesehen wurde als Pferdestärke die durchschnittliche nutzbare Dauerleistung eines Arbeitspferdes verstanden. Im Zuge der Einführung der Dampfmaschinen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine mit dem Pferdeantrieb vergleichbare Leistungseinheit einzuführen, damit die neuen Antriebe entsprechend ausgelegt werden konnten.
In der Literatur finden sich unterschiedliche Angaben darüber, was James Watt als Bezug für seine Einheit wählte. Weit verbreitet ist die Angabe, dass er die Leistung eines Grubenpferdes als Bezugsgröße wählte, da er seine Dampfkraftmaschinen an Bergwerksbetreiber vermieten wollte.[5] Aus der Annahme, dass ein starkes Pferd doppelt so stark sei wie ein Grubenpony, schlussfolgerte er, dass ein starkes Pferd 550 angloamerikanische Pfund über eine Höhe von einem Fuß in einer Sekunde ziehe, bzw. 33.000 Foot-pound pro Minute.[6] Eine andere Version der Geschichte besagt, dass er die Pferde, die über Tage über Seile und Umlenkrollen Kohlesäcke aus den Gruben zogen, als Grundlage heranzog. Ein Pferd würde im Schnitt in seiner zehnstündigen Schicht Kohlesäcke zu 330 angloamerikanische Pfund mit einer Geschwindigkeit von 100 Fuß pro Minute heben, was ebenfalls 33.000 Foot-pound pro Minute entspricht.[7] Andere Quellen gehen davon aus, dass Watt seine Einheit anhand eines typischen Pferdegöpels ermittelte. Bei einem Durchmesser von 24 Fuß (entspricht 7,30 m) ziehe das Pferd mit einer Kraft von 180 Pfund (lbf) und schaffe 144 Umläufe, also 2,4 pro Minute. Das Pferd lief somit mit einer Geschwindigkeit von 181 Fuß pro Minute (55 Meter pro Minute). Watt multiplizierte diese Strecke mit den 180 Pfund Kraft und kam auf 32.580 ft × lbf/min. Das wurde auf 33.000 ft × lbf/min aufgerundet.
33.000 ft × lbf/min entspricht 550 ft × lbf/s oder umgerechnet 76,04 kp·m/s (kp ist Kilopond, d. h. die Gewichtskraft von 1 kg). Mit der Einführung des metrischen Systems in Kontinentaleuropa wurde die Pferdestärke auf einen Wert von 75 kp·m/s geändert, weshalb sich Pferdestärke vom Horsepower unterscheidet.[8]
Definition
1 PS ist in DIN 66036 definiert als die Leistung, die erbracht werden muss, um einen Körper der Masse m = 75 kg entgegen dem Schwerefeld der Erde (bei Normfallbeschleunigung 9,80665 m/s²) mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s zu bewegen.[9]
$ \left[P\right]=\left[{\frac {W}{t}}\right]=\left[m\cdot g\cdot v\right]=1\,{\rm {{PS}=75\,{\rm {{kg}\cdot 9{,}80665\,{\frac {\rm {m}}{\rm {s^{2}}}}\cdot 1\,{\frac {\rm {m}}{\rm {s}}}=735{,}49875\,{\frac {\rm {{kg}\,{\rm {{m}^{2}}}}}{\rm {{s}^{3}}}}}}}} $
Ein Zugtier müsste hierzu bei Schrittgeschwindigkeit (5,4 km/h) eine Zugkraft von 490 N aufbringen.
Zum Vergleich wird die Dauerleistung eines erwachsenen, durchschnittlich großen Menschen mit 0,14 PS (100 Watt) angegeben, wobei auch hier bei entsprechendem Training durchaus über eine Stunde 440 Watt und 6 Sekunden lang 910 Watt (entspricht etwa 1,2 PS) möglich sind.[10][11]
Die Maximalleistung eines Hauspferdes kann je nach Rasse, Trainingszustand oder Situation erheblich abweichen: Es kann kurzzeitig 24 PS leisten, während es einen Arbeitstag lang durchschnittlich tatsächlich etwa 1 PS an Nutzleistung erbringen kann.[12]
Umrechnung PS ↔ kW
1 PS = 75 m × kp/s = 0,73549875 kW[9]
Für die übliche Umrechnung gilt:
- 1 kW = 1,36 PS; 1 PS = 0,735 kW.
Für die Überschlagsrechnung gilt:
- 1 kW = 4/3 PS; 1 PS = 3/4 kW.[13]
Normen zur Leistungsermittlung
Die Leistungsangaben, speziell bei Fahrzeugmotoren, sind international nicht immer vergleichbar, da unterschiedliche Messverfahren vorgenommen wurden. So wurde in Deutschland die Leistung angegeben, die der Motor im eingebauten Zustand an das Getriebe abgab („DIN-PS“, gemessen nach DIN 70020). In Italien wurde die „Cuna-PS“ (ohne Luftfilter und Schalldämpfer) verwendet, die damit um 5 bis 10 % höher lag als die DIN-Leistung. In den Vereinigten Staaten und zum Teil auch in der Sowjetunion, Japan und anderen Ländern wurde bis in die 1970er-Jahre die Motorleistung nach den Normen SAE J1995 und J245 bestimmt. Dabei wurden die Motorleistung ohne den Betrieb von Lüfter, Wasserpumpe, Lichtmaschine, Luftfilter und Schalldämpfer ermittelt. Eine nach SAE-Normen ermittelte Leistung ist zwischen 10 und 25 % größer als die nach DIN 70020 ermittelte Leistung.[14]
DIN 70020
Die Leistung von Kraftfahrzeugmotoren wurde gemäß DIN 70020 am Schwungrad gemessen und in PS (DIN-PS) oder später kW angegeben.
Nach DIN 70020 „Kraftfahrzeugbau; Allgemeine Begriffe; Festlegung und Erläuterung“ vom August 1954 wurde die Nutzleistung „an der Kupplung des in allen Teilen einschließlich der Ansaug- und Auspuffanlage reihenmäßigen Motors unter normalen Betriebsbedingungen“ gemessen und in PS angegeben. Als Dauerleistung wurde die größte Nutzleistung angegeben, die der Motor ohne Überschreitung der zulässigen Wärmebeanspruchung dauernd abgeben kann, als Kurzleistung diejenige, die der Motor mindestens 15 Minuten lang abgeben kann; danach muss er bei Dauerleistung einwandfrei weiterarbeiten können. Zu den normalen Betriebsbedingungen gehören reihenmäßige Einstellungen und handelsüblicher Kraftstoff; Lüfter, Wasserpumpe, Kühlluftgebläse, Kraftstoffpumpe, Einspritzpumpe und die unbelastete Lichtmaschine müssen bei der Prüfung vom Motor angetrieben werden. Die gemessene Leistung wird auf 760 Torr (= 1013 mbar) und 20 °C umgerechnet, die Luftfeuchtigkeit wird nicht berücksichtigt. Bei Nachprüfungen ist eine Abweichung von ± 5 % zulässig. Nutzleistungen sind stets in Verbindung mit der zugehörigen Drehzahl in 1/min anzugeben.
Im Februar 1957 wurde diese Norm aufgeteilt, die Festlegungen zu Leistungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigung kamen in den Teil 3. Die Messbedingungen der Nutzleistung blieben unverändert, die Dauerleistung wurde in „größte Nutzleistung“ umbenannt und muss im „thermischen Beharrungszustand“ erreicht werden, die Kurzleistung ist weggefallen.
Im Dezember 1973 wurde der Abschnitt „Leistungen“ von DIN 70020-3 durch die Vornorm DIN 70020-4, Ausgabe Juni 1972 ersetzt, die als Bezugszustand 25 °C und 1000 mbar statt 20 °C und 1013 mbar = 760 Torr vorsieht. Diese neuen Bezugsbedingungen ergaben eine Verminderung der Nennleistung um 2 bis 4 %. Um diesen Wettbewerbsnachteil und Nachteile bei der Einhaltung einer in § 35 der StVZO geforderten Mindestmotorleistung zu vermeiden, kehrte das DIN im November 1976 mit Ausgabe der Norm DIN 70020-6 „Kraftfahrzeugbau; Leistungen“ zu den alten Bezugswerten zurück, empfohlen wurden darin die Einheiten kW oder PS für die Nutzleistung und min−1 für Drehzahlen. Diese Norm wurde im April 1997 zwecks internationaler Angleichung durch die DIN ISO 1585 „Straßenfahrzeuge – Verfahren zur Ermittlung der Nettoleistung von Motoren (ISO 1585:1992)“ ersetzt.
ECE-PS
ECE R 24 ist eine weitere Norm, die der DIN 70020 sehr nahekommt. Die Messungen gelten jedoch nur für Dieselmotoren und variieren durch den Anschluss des Kühlerlüfters.
Cuna-PS
Die italienische Cuna-PS wurde vor der Einführung von kW in Italien verwendet und basiert auf kg und m (somit metrisch). Bei einer Ermittlung von Motorleistung nach der Cuna-Norm wird die Leistung des Motors ohne Luftfilter und Schalldämpfer angegeben.
SAE-HP (USA)
Brutto SAE
Bis 1972 wurden SAE gross horsepower („brutto SAE-HP“) nach den Standards J245 und J1995 der Society of Automotive Engineers angegeben, die auf dem Motorenprüfstand ohne den Betrieb von Lüfter, Wasserpumpe, Lichtmaschine, Luftfilter und Schalldämpfer gemessen wurden. Aufgrund dieser praxisfernen Methode, die mit bis zu 25 % über den europäischen Leistungswerten lag,[15] konnte durch die reinen Zahlenwerte die Motorleistung überhöht dargestellt werden.[16][17]
Netto SAE
Seit 1972 gelten in den USA die SAE net horsepower („netto SAE-HP“) nach den Richtlinien SAE J1349 und SAE J2723, die eine Ähnlichkeit mit der DIN 70020 aufweisen. Die Zahlenwerte der SAE gross sanken dabei deutlich, beispielsweise beim Chrysler 426 Hemi von 1971 von 425 hp gross auf 350 hp net. In der SAE J2723 ist die Methode beschrieben, wie die Leistung des Verbrennungsmotors ermittelt werden soll und wie die Nebenaggregate beziehungsweise welche Nebenaggregate betrieben werden müssen. Die SAE J1349 gibt die Berechnungsgleichungen vor, wie die am Prüfstand ermittelte Motorleistung auf eine nach SAE standardisierte Bezugsbedingung umgerechnet werden muss. Die Bezugszustände der europäischen Richtlinie und der SAE-Richtlinie unterscheiden sich nicht. Der SAE-Korrekturfaktor beinhaltet allerdings einen Wirkungsgrad-Korrekturwert, so dass sich geringfügige Unterschiede der Leistungswerte ergeben. In Europa wird zur Korrektur der Motorleistung von PKW die EU-Richtlinie 80/1269 vom 16. Dezember 1980 angewendet, die entsprechende Richtlinie für Motorräder ist die 95/1/EG vom 2. Februar 1995.
Maße zur Besteuerung von Kraftfahrzeugen
Hubraum-PS
Mit dem Reichsstempelgesetz vom 7. Juni 1906 wurde in § 53 festgelegt, dass Kraftfahrzeuge „zum Befahren öffentlicher Wege und Plätze nur in Gebrauch genommen werden [dürfen], wenn zuvor bei der zuständigen Behörde gegen Zahlung des Abgabebetrags eine Erlaubniskarte der im Tarife bezeichneten Art gelöst worden ist“.[18] Der zu entrichtende jährliche Abgabebetrag von 25 Mark bis 150 Mark[19] richtete sich in Deutschland nach der Motorstärke, für die der Hubraum in ein feststehendes Verhältnis zur Leistung gebracht wurde. Im Straßenverkehrsgesetz vom 3. Mai 1909 wurde in § 7 die Gefährdungshaftung für den Betrieb von Kraftfahrzeugen aufgenommen. Für die Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs bestand nun auch eine Versicherungspflicht, die durch ein Kennzeichen und das Mitführen der Erlaubniskarte nachgewiesen wurde.
Dem technischen Fortschritt folgend, klafften bei moderneren Konstruktionen die errechnete und die technisch wirksame Leistung bald weit auseinander. In der Fahrzeugwerbung wurden dann Doppel-Angaben üblich. So wurde der Mercedes 28/60 PS (von 1912 bis 1920) mit 7240 cm³ Hubraum mit 28 Hubraum- und 60 Leistungs-PS angeboten.[20][21]
Beispiele der Hubraum-PS für Motorräder und Pkw in Deutschland von 1906 bis 1922 (Auszüge):[22][23]
| Hubraum in cm³ |
PS (Motorrad) |
PS (Pkw) |
|---|---|---|
| 175 | 1 1⁄2 | |
| 250 | 2 1⁄4 | |
| 500 | 3 1⁄2 | |
| 750 | 6 | |
| 1000 | 8 | 4 |
| 1500 | 6 | |
| 2000 | 8 | |
| 2600 | 10 | |
| 4000 | 16 |
Der britische Royal Automobile Club nahm für die RAC Horsepower (ab 1906 bis Januar 1947) ebenso wie die amerikanische Association of Licensed Automobile Manufacturers (A.L.A.M.) (ab etwa 1907) und deren Nachfolgeorganisation, die National Automobile Chamber of Commerce (NACC) (ab 1913), allein das Quadrat des Zylinderdurchmessers und die Zylinderanzahl als Grundlage zur abstrakten Berechnung der Leistung:
- $ {\text{hp}}={\frac {D^{2}\times N}{2{,}5}} $
(D = Durchmesser des Zylinders; N = Zylinderzahl)[24]
Der englische Motorenbau wurde insbesondere durch die Hervorhebung des Zylinderdurchmessers zum Quadrat als wichtiger Faktor der abstrakten Leistungsermittlung maßgeblich beeinflusst. Motoren mit möglichst großem Hub und kleiner Bohrung waren geringer besteuert und damit bevorzugt,[25] letztlich bis Januar 1947.
Steuer-PS
Das Kraftfahrzeugsteuergesetz vom 8. April 1922 legte für die Benutzung von Kraftfahrzeugen eine Steuerformel fest, die vom 1. Juli 1922 bis zum 31. März 1928 Gültigkeit hatte.
Zweitaktmotoren: 0,45 × Zylinderzahl × Zylinderbohrung² (in cm²) × Kolbenhub (in m)
Viertaktmotoren: 0,30 × Zylinderzahl × Zylinderbohrung² (in cm²) × Kolbenhub (in m).[26]
In § 3 wurde die Höhe der Steuer festgestellt, beispielsweise für Motorräder bis 1,5 Pferdestärken 10 Reichsmark, über 4 PS waren 35 Reichsmark zu entrichten. Für Personenkraftwagen waren, je nach Steuer-PS, zwischen 20 und 80 Reichsmark zu entrichten. Die Steuer für Lastkraftwagen und Kraftomnibusse wurde nach deren Eigengewicht (über 500 bis über 4000 kg) berechnet; beispielsweise für Lkw über 4000 kg 100 ℛℳ, für Omnibusse über 4000 kg 200 ℛℳ.[27] Der Steuertarif wurde am 4. Januar 1924 neu festgelegt. Für hubraumstarke Pkw wurde die Steuer nun deutlich angehoben, so beispielsweise für 20 Steuer-PS 1000 ℛℳ und für 40 Steuer-PS 2600 ℛℳ.[28]
Für ausländische Kraftfahrzeuge wurden die Steuer-PS nach dem Aufbau und der Anzahl der Sitzplätze berechnet:[29]
| Sitz- plätze |
Offen Sommerverdeck |
Geschlossener Aufbau |
|---|---|---|
| 1–2 | 7 PS | 9 PS |
| 3–4 | 12 PS | 14 PS |
| 5–6 | 16 PS | 18 PS |
Mit Wirkung vom 1. April 1928 wurde im Deutschen Reich für Krafträder und Kraftwagen nur der Hubraum Grundlage der Besteuerung.[30] Je 100 cm³ Hubraum wurden für Pkw 12 ℛℳ und für Motorräder 8 ℛℳ berechnet. Motorräder bis 200 cm³ Hubraum waren nun von der Steuer befreit.[31]
Französische ch und CV
In französischer Sprache bedeutet cheval-vapeur (ch, pl. chevaux-vapeur) Pferdestärke.
Die Einheit ch wird allerdings häufig mit der in Frankreich und Belgien verwendeten Kennzahl cheval fiscal (CV oder cv, pl. chevaux fiscaux) verwechselt. Diese dient der Festlegung der Kraftfahrzeugsteuer oder Anmeldegebühren. Die Formel und Verwendung für die cv wurde im Laufe der Zeit mehrfach geändert; sie ist in Frankreich und Belgien unterschiedlich.
Der Begriff cheval-vapeur bezeichnet im Französischen außerdem auch Maßeinheiten für Elektrizität und für Heizleistung.
Verwandte Einheiten
Horsepower
Das englische beziehungsweise mechanische Horsepower hat das Einheitenzeichen hp (horsepower) oder auch bhp (brake horsepower). Es basiert auf den englischen Einheiten Pfund-Kraft (lbf) und Fuß (ft) und wird in den Vereinigten Staaten auch in Industrieanlagen verwendet. Es wird pro Minute definiert:
1 hp = 33.000 lbf × ft/min = 550 lbf × ft/s
| PS | hp | kW | |
|---|---|---|---|
| 1 PS = | 1 | 0,98632 | 0,735499 |
| 1 hp = | 1,01387 | 1 | 0,74570 |
| 1 kW = | 1,35962 | 1,34102 | 1 |
Poncelet
Ein Poncelet ist ähnlich wie eine Pferdestärke definiert, mit einem Unterschied in der zugrundeliegenden Masse: 1 p = 100 kp·m/s; (1 PS = 75 kp·m/s)
Angaben der Pferdestärke
Um zu spezifizieren, wie eine PS-Angabe zu verstehen ist, können verschiedene Suffixe beziehungsweise Präfixe angegeben werden.
PSi
PSi wird gelegentlich – jedoch nicht DIN-Norm-gerecht – benutzt, um bei einem Größenwert darauf hinzuweisen, dass als Leistung eine indizierte (das heißt indirekt ermittelte) Leistung eines Verdichters oder einer Kolbenmaschine – vor allem Dampfmaschine oder Dampflokomotive – angegeben ist.
PSw oder WPS
PSw oder WPS wird gelegentlich, jedoch nicht DIN-Norm-gerecht, benutzt, um bei einem Größenwert darauf hinzuweisen, dass als Leistung eine Wellenleistung, speziell bei Turbinen, gemeint ist.
PSe
PSe oder EPS wird gelegentlich, jedoch nicht DIN-Norm-gerecht, benutzt, um bei einem Größenwert darauf hinzuweisen, dass als Leistung die am Ende der Welle gemessene effektive Leistung eines Motors gemeint ist.
Siehe auch
Portal: Technik/Themenliste Fahrzeugtechnik – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Technik/Themenliste FahrzeugtechnikWeblinks
Online-Tool zum Umrechnen von kW in PS und umgekehrt
Einzelnachweise
- ↑ Bundesgesetz betreffend die Abänderung des Bundesgesetzes über Mass und Gewicht (Vom 1. April 1949) AS 1949 1531.
- ↑ Ausführungsverordnung zum Gesetz über Einheiten im Meßwesen vom 26. Juni 1970, §51 Absatz 2 Ziffer 5, veröffentlicht im Bundesgesetzblatt, Teil l (1970) Nr. 62, S. 981–991.
- ↑ U.S. Government Printing Office (Hrsg.): The Relation of the Horsepower to the Kilowatt, Nr. 34 und 35, 1915, S. 9.
- ↑ Vorlage:EU-Richtlinie
- ↑ Kalenderblatt 19.01.2011: Vor 275 Jahren wurde James Watt geboren. In: Wissenschaft Aktuell. Abgerufen am 20. August 2013.
- ↑ Formulae. Abgerufen am 20. August 2013.
- ↑ Wie viel PS hat ein Pferd? In: Wissenschaft Online. Abgerufen am 20. August 2013.
- ↑ U.S. Government Printing Office (Hrsg.): The Relation of the Horsepower to the Kilowatt, Nr. 34 und 35, 1915, S. 11
- ↑ 9,0 9,1 Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland. (PDF; 1600 kB) Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Nationales Metrologieinstitut, Juni 2015, archiviert vom Original am 24. September 2015; abgerufen am 1. Januar 2020 (mit Seitennummern 12/13 gekennzeichnete S. 7 des PDFs).
- ↑ Sportmedizinische Grundlagen. (PDF; 156 kB)
- ↑ Human power output during repeated sprint cycle exercise: the influence of thermal stress. PMID 10090637
- ↑ Wie viel PS hat ein Pferd?
- ↑ Curt Hanfland: Der Neuzeitliche Maschinenbau. Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Band 1, Leipzig 1928, S. 87.
- ↑ Fachkunde Kraftfahrtechnik. Holland und Josenhans Verlag, Stuttgart 1982, ISBN 3-7782-3520-6, S. 17.
- ↑ Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 19. Auflage. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0, S. 331.
- ↑ Der Motor des 1969 für Dragracing in geringen Stückzahlen gebauten Camaro ZL-1 COPO wurde mit 430 bhp angegeben, ohne Schalldämpfung leistete er über 500 bhp. Im Auslieferungszustand betrug die Leistung realistische 376 bhp. (siehe Camaro Research Group: COPO 427: The Relentless Pursuit of Acceleration)
- ↑ Spezielle Hinweise zum Gebrauchtwagenkauf in den USA. TÜV Süd – „Leistungsangabe: Die PS-Leistung amerikanischer Fahrzeuge wird seit 1972 in netto SAE.PS angegeben. Sie entspricht seitdem halbwegs genau unseren DIN-PS, davor galten die so genannten brutto SAE PS, die erheblich über unseren DIN-Angaben liegen.“
- ↑ Reichsstempelgesetz
- ↑ Tarif zum Reichsstempelgesetz
- ↑ Werner Oswald: Mercedes-Benz Personenwagen 1886–1945. Band 1, Motorbuch Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-613-02167-6, S. 107.
- ↑ Carl Theodor Wiscott: Die Besteuerung der Kraftfahrzeuge und Kraftstoffe. Zur Schaffung eines zeitgemäßen Straßennetzes. VDI, Berlin 1928, (Dissertation TH Braunschweig)
- ↑ Kurt Mair: Das Kraftrad. Heel Verlag, Reprint der 2. Auflage 1937, ISBN 978-3-86852-307-2, S. 97.
- ↑ Curt Hanfland: Der Neuzeitliche Maschinenbau. Band 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Leipzig 1928, S. 313.
- ↑ Victor W. Page: Early Motorcycles. Dover Publications, New York 1914. (Reprint: 2004, ISBN 0-486-43671-3, S. 99) (englisch)
- ↑ Olaf von Fersen (Hrsg.): Ein Jahrhundert Automobiltechnik. Personenwagen. VDI Verlag, 1986, ISBN 3-18-400620-4, S. 695.
- ↑ Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz: § 3. In: Stilke’s Rechtsbibiliothek. Nr. 44, Berlin 1926, S. 730.
- ↑ Kraftfahrzeugsteuergesetz vom 8. April 1922 (Reichsgesetzblatt S. 396). In: Stilke’s Rechtsbibiliothek. Nr. 44, Berlin 1926, S. 723.
- ↑ Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz. § 10, Hilfstafel. In: Stilke’s Rechtsbibiliothek. Nr. 44, Berlin 1926, S. 757.
- ↑ Ausführungsbestimmungen zum Kraftfahrzeugsteuergesetz. § 6. In: Stilke’s Rechtsbibiliothek. Nr. 44, Berlin 1926, S. 732.
- ↑ Werner Oswald: Deutsche Autos 1920–1945. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1983, ISBN 3-87943-519-7.
- ↑ Curt Hanfland: Der Neuzeitliche Maschinenbau. Band 2, Verlag der Literaturwerke „Minerva“, Leipzig 1928, S. 313.
- ↑ Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 19. Auflage. Robert Bosch GmbH, 1984, ISBN 3-18-418005-0, S. 28.
