Wie Pferdestärken funktionieren

Der 1974er Dodge Charger, den Richard Petty 1974 und 1975 zu seiner fünften und sechsten Grand National / Winston Cup Series-Meisterschaft fuhr und der 1974 beim Daytona 500 für seinen Sieg eingesetzt wurde. Der 2018 Dodge Charger SRT 392 bringt 485 PS und 475 Pfund auf den Markt. Fuß Drehmoment, sagt der Autohersteller. David J. Becker / Getty Images

Wahrscheinlich haben Sie schon von Pferdestärken gehört. Nahezu jede Autoanzeige im Fernsehen erwähnt dies, die Leute, die über ihre Autos sprechen, sprechen davon, und selbst die meisten Rasenmäher haben einen großen Aufkleber, der Ihnen die Leistung angibt.

Aber was ist PS und was bedeutet die Leistung in Bezug auf die Leistung? In diesem Artikel erfahren Sie genau, was Leistung ist und wie Sie sie auf Ihren Alltag anwenden können.

Der Begriff Pferdestärken wurde vom Ingenieur James Watt erfunden. Watt lebte von 1736 bis 1819 und ist am bekanntesten für seine Arbeit zur Verbesserung der Leistung von Dampfmaschinen. Wir werden auch jeden Tag an ihn erinnert, wenn wir über 60-Watt-Glühbirnen sprechen.

Die Geschichte besagt, dass Watt mit Ponys arbeitete, die Kohle in einer Kohlenmine hoben, und er wollte einen Weg finden, um über die Kraft zu sprechen, die von einem dieser Tiere zur Verfügung steht. Er fand heraus, dass ein Minenpony im Durchschnitt 22.000 Fuß-Pfund Arbeit in einer Minute erledigen konnte. Dann erhöhte er diese Zahl um 50 Prozent und bezifferte die Messung der Pferdestärke auf 33.000 Fuß-Pfund Arbeit in einer Minute. Es ist diese willkürliche Maßeinheit, die im Laufe der Jahrhunderte ihren Weg gefunden hat und jetzt auf Ihrem Auto, Ihrem Rasenmäher, Ihrer Kettensäge und in einigen Fällen sogar Ihrem Staubsauger erscheint.

Die Leistung bewertet die Motorleistung von Autos und sogar Rasenmähern. Erfahren Sie, was Leistung bedeutet, wie sie gemessen wird und wie sie in Hochleistungsautos funktioniert. © 2018

Was Pferdestärken bedeuten, ist Folgendes: Nach Watt's Urteil kann ein Pferd jede Minute 33.000 Fuß-Pfund Arbeit leisten. Stellen Sie sich also ein Pferd vor, das wie oben gezeigt Kohle aus einer Kohlenmine holt. Ein Pferd, das 1 Pferdestärke ausübt, kann 330 Pfund Kohle 100 Fuß in einer Minute oder 33 Pfund Kohle 1000 Fuß in einer Minute oder 1.000 Pfund 33 Fuß in einer Minute heben. Sie können jede Kombination von Füßen und Pfund zusammenstellen, die Sie mögen. Solange das Produkt in einer Minute 33.000 Fuß-Pfund wiegt, haben Sie eine Pferdestärke.

-Sie können sich wahrscheinlich vorstellen, dass Sie nicht 33.000 Pfund Kohle in den Eimer laden und das Pferd bitten möchten, es 1 Fuß in einer Minute zu bewegen, weil das Pferd eine so große Ladung nicht bewegen konnte. Sie können sich wahrscheinlich auch vorstellen, dass Sie nicht 1 Pfund Kohle in den Eimer geben und das Pferd bitten möchten, in einer Minute 33.000 Fuß zu laufen, da dies 375 Meilen pro Stunde bedeutet und Pferde nicht so schnell laufen können. Wenn Sie jedoch gelesen haben, wie ein Block und ein Gerät funktionieren, wissen Sie, dass Sie mit einem Block und einem Gerät das wahrgenommene Gewicht mithilfe einer Anordnung von Riemenscheiben leicht gegen Distanz eintauschen können. Sie können also ein Block-and-Tackle-System erstellen, das dem Pferd eine angenehme Menge an Gewicht mit einer angenehmen Geschwindigkeit verleiht, unabhängig davon, wie viel Gewicht sich tatsächlich im Eimer befindet.

Pferdestärken können auch in andere Einheiten umgewandelt werden. Beispielsweise:

• 1 PS entspricht 746 Watt. Wenn Sie also ein Pferd mit einer Leistung von 1 Pferdestärke auf ein Laufband stellen, kann es einen Generator betreiben, der kontinuierlich 746 Watt erzeugt.
• 1 PS (im Laufe einer Stunde) entspricht 2.545 BTU (British Thermal Units). Wenn Sie diese 746 Watt nehmen und eine Stunde lang durch eine elektrische Heizung laufen lassen würden, würden 2.545 BTU erzeugt (wobei eine BTU die Energiemenge ist, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 Pfund Wasser um 1 Grad F zu erhöhen)..
• Eine BTU entspricht 1.055 Joule oder 252 Gramm Kalorien oder 0,252 Lebensmittelkalorien. Vermutlich würde ein Pferd, das 1 Pferdestärke produziert, in einer Stunde 641 Kalorien verbrennen, wenn es zu 100 Prozent effizient wäre.

In diesem Artikel erfahren Sie alles über Pferdestärken und deren Bedeutung in Bezug auf Maschinen.

Wenn Sie die Leistung eines Motors wissen möchten, schließen Sie den Motor an a an Dynamometer. Ein Dynamometer belastet den Motor und misst die Leistung, die der Motor gegen die Last erzeugen kann.

Wenn Sie eine Welle an einem Motor befestigen, kann der Motor ein Drehmoment auf die Welle ausüben. Ein Dynamometer misst dieses Drehmoment. Sie können das Drehmoment leicht in PS umwandeln, indem Sie das Drehmoment mit der Drehzahl / 5.252 multiplizieren.

Sie können sich auf folgende Weise ein Bild von der Funktionsweise eines Dynamometers machen: Stellen Sie sich vor, Sie schalten einen Automotor ein, stellen ihn in den Leerlauf und stellen ihn auf den Boden. Der Motor würde so schnell laufen, dass er explodieren würde. Das ist nicht gut, also üben Sie auf einem Dynamometer eine Last auf den Bodenmotor aus und messen die Last, die der Motor bei verschiedenen Motordrehzahlen aufnehmen kann. Sie können einen Motor an einen Dynamometer anschließen, ihn auf den Boden stellen und mit dem Dynamometer eine ausreichende Last auf den Motor ausüben, um ihn beispielsweise bei 7.000 U / min zu halten. Sie zeichnen auf, wie viel Last der Motor aufnehmen kann. Anschließend legen Sie eine zusätzliche Last an, um die Motordrehzahl auf 6.500 U / min zu senken und die Last dort aufzuzeichnen. Dann legen Sie eine zusätzliche Last an, um sie auf 6.000 U / min zu senken, und so weiter. Sie können das Gleiche tun, indem Sie bei 500 oder 1.000 U / min beginnen und sich nach oben arbeiten. Was Dynamometer tatsächlich messen, ist das Drehmoment (in Pfund-Fuß). Um das Drehmoment in PS umzuwandeln, multiplizieren Sie das Drehmoment einfach mit der Drehzahl / 5.252.

Grafikleistung

Wenn Sie die Leistung gegen die Drehzahlwerte des Motors auftragen, erhalten Sie am Ende a Leistungskurve für den Motor. Eine typische Leistungskurve für einen Hochleistungsmotor könnte folgendermaßen aussehen (dies ist zufällig die Kurve für den 300-PS-Motor im Mitsubishi 3000 Twin-Turbo):

Für die Messung der Leistung ist ein Leistungsprüfstand erforderlich. Erfahren Sie, wie durch Zeichnen der Leistung gegen die Drehzahlwerte ein Diagramm erstellt wird, das als Leistungskurve bezeichnet wird.

Ein Diagramm wie dieses zeigt, dass jeder Motor eine hat Spitzenleistung -- Ein Drehzahlwert, bei dem die vom Motor verfügbare Leistung maximal ist. Ein Motor hat auch eine Spitzendrehmoment bei einer bestimmten Drehzahl. Sie werden dies häufig in einer Broschüre oder einem Bericht in einer Zeitschrift als "320 PS bei 6500 U / min, 290 lb-ft Drehmoment bei 5000 U / min" sehen (die Zahlen für die Shelby Series 1 von 1999). Wenn Leute sagen, ein Motor habe "viel Drehmoment im unteren Drehzahlbereich", meinen sie damit, dass das maximale Drehmoment bei einem relativ niedrigen Drehzahlwert wie 2.000 oder 3.000 U / min auftritt.

Eine andere Sache, die Sie an der Leistungskurve eines Autos sehen können, ist der Ort, an dem der Motor die maximale Leistung hat. Wenn Sie versuchen, schnell zu beschleunigen, möchten Sie versuchen, den Motor nahe an seinem maximalen PS-Punkt in der Kurve zu halten. Aus diesem Grund schalten Sie häufig herunter, um zu beschleunigen. Durch Herunterschalten erhöhen Sie die Motordrehzahl, wodurch Sie normalerweise näher an den Punkt mit der höchsten Leistung in der Kurve heranrücken. Wenn Sie Ihr Auto an einer Ampel "starten" möchten, drehen Sie normalerweise den Motor, um den Motor auf die maximale Drehzahl zu bringen, und lassen dann die Kupplung los, um die maximale Leistung auf die Reifen zu übertragen.

Einer der Bereiche, in denen am meisten über Leistung gesprochen wird, ist der Bereich der Hochleistungsautos. Im nächsten Abschnitt werden wir über die Verbindung dort sprechen.

Drehmoment

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen großen Steckschlüssel mit einem 2 Fuß langen Griff und üben 50 Pfund Kraft auf diesen 2 Fuß Griff aus. Was Sie tun, ist ein Drehmoment oder eine Drehkraft von 100 Pfund-Fuß (50 Pfund auf einen 2 Fuß langen Griff) auf die Schraube aufzubringen. Sie können das gleiche Drehmoment von 100 Pfund-Fuß erzielen, indem Sie 1 Pfund Kraft auf das Ende eines 100-Fuß-Griffs oder 100 Pfund Kraft auf einen 1-Fuß-Griff ausüben.

Ein Auto gilt als "Hochleistung", wenn es im Verhältnis zum Gewicht des Autos viel Leistung hat. Dies ist sinnvoll - je mehr Gewicht Sie haben, desto mehr Kraft wird benötigt, um es zu beschleunigen. Bei einer bestimmten Leistung möchten Sie das Gewicht minimieren, um die Beschleunigung zu maximieren.

Die folgende Tabelle zeigt die Leistung und das Gewicht mehrerer Hochleistungsautos (und eines Niedrigleistungsautos zum Vergleich). In der Tabelle sehen Sie die Spitzenleistung, das Gewicht des Autos, das Leistungsgewicht (Pferdestärke geteilt durch das Gewicht), die Anzahl der Sekunden, die das Auto benötigt, um von null auf 60 Meilen pro Stunde zu beschleunigen, und den Preis.

© 2018

Sie können eine sehr eindeutige Korrelation zwischen dem Leistungsgewicht und der Zeit von 0 bis 60 erkennen - in den meisten Fällen weist ein höheres Verhältnis auf ein schnelleres Auto hin. Interessanterweise besteht eine geringere Korrelation zwischen Geschwindigkeit und Preis. Die Viper sieht auf diesem Tisch tatsächlich wie ein ziemlich guter Wert aus!

Wenn Sie ein schnelles Auto wollen, wollen Sie ein gutes Leistungsgewicht. Sie wollen viel Kraft und minimales Gewicht. Der erste Schritt ist also, Ihren Kofferraum zu reinigen.

Weitere Informationen zu Leistung und verwandten Themen finden Sie unter den folgenden Links.

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Weitere großartige Links

• Off-Road.com: Drehmoment und Leistung
• RevSearch: Links zu Informationen zum Motordynamometer
• Erbman's Engine Emporium - Artikel, der Faktoren beschreibt, die die Motorleistung beeinflussen
• Motorwissenschaft