Benutzer:Johannes Maximilian/Leistung bei Fahrzeugen

Auf dieser Seite werde ich etwas auf Leistung bei Fahrzeugen eingehen. Es mag albern wirken, aber ich hoffe, so etwas Klarheit in die Sache zu bringen. Was ist denn überhaupt das Problem? Oft ist nicht klar, was genau mit Leistung gemeint ist. Und dessen sind sich die meisten Menschen, die ich kenne, nicht einmal bewusst. Wenn bei Fahrzeugen von der Leistung gesprochen wird, wird das wie selbstverständlich hingenommen. Dass es dabei teils gravierende Unterschiede gibt, ist oft gar nicht bekannt. Davon abgesehen, dass der Begriff Leistung als solcher nicht verstanden wird, gibt es die unterschiedlichsten Dinge, deren Leistung man auf die unterschiedlichsten Weisen messen kann. Sei es Scheinleistung, Radleistung, Zapfwellenleistung, Schwungradleistung, Heizleistung, Verlustleistung, Nennleistung, Maximalleistung… In welchen Streits das enden kann, kann man z.B. hier nachlesen. Deswegen fange ich damit an, den Begriff Leistung zu erklären.

Leistung bei Fahrzeugen

Was ist Leistung?

Was ist Leistung überhaupt? Leistung ist eine Größe, mit der beschrieben wird, wie viel Arbeit in einer gewissen Zeit erbracht wurde. Mathematisch ausgedrückt wird die Arbeit durch die Zeit geteilt bzw. mit der Zeit multipliziert, wenn die Zeit „hoch minus 1“ genommen wird. Man kann an dieser Stelle annehmen, dass Arbeit und Energie dasselbe sind. Das heißt also, dass 1 J·s⁻¹ und 1 N·m·s⁻¹ einer Leistung von 1 W entsprechen. Es sollte also zwischen Leistung und Leistung keinen Unterschied geben. Doch in der Praxis ist das leider nicht mehr so einfach: Es werden die unterschiedlichsten Leistungen mit den unterschiedlichsten Methoden von den unterschiedlichsten Geräten gemessen. Eine Leistungsangabe muss also genau beschrieben werden, damit sie überhaupt aussagekräftig ist. Dazu gibt es Normen:

Was sind Normen und wie misst man Leistung?

Eine Norm beschreibt exakt, wie eine Leistung ermittelt werden soll. Nach der DIN 70020 z.B. wird die Leistung von Fahrzeugmotoren am Schwungrad ermittelt. Dabei ist genau festgelegt, wie der Motor aufgebaut sein muss, welcher Kraftstoff verwendet wird und sogar welcher Luftdruck und welche Temperatur herrschen. Auch, welche Maßeinheit verwendet werden soll. Das erscheint vielleicht etwas übertrieben, aber das macht Sinn: Denn nur so gibt es eine vernünftige Vergleichbarkeit. Zwar sind in der Realität Temperatur und Luftdruck nie so, wie unter Testbedingungen, aber wenn die Leistung immer unter vorgegebenen Testbedingungen ermittelt wird, kann man eine Vergleichbarkeit erzielen. Man gibt also nicht die Leistung an, sondern die Leistung, die nach einer bestimmten Norm ermittelt wurde. Dabei hat natürlich die Ausgereiftheit der Norm einen entscheidenenden Einfluss auf die Aussagekraft der Leistungsangabe. Je besser die Norm, desto brauchbarer ist die Leistungsangabe. Man muss aber immer bedenken: Selbst die am besten ermittelte Leistung ist nur eine Zahl auf einem Blatt Papier. Es geht hier um die Aussagekraft dieser Zahl. Wenn man diese Zahl nicht mehr anhand der Norm ermittelt, verliert sie ihre Aussagekraft.

Welche Maßeinheit benutzt man?

Das hängt immer von der Norm ab. In der ISO 1585 z.B. wird Leistung ausschließlich in Watt angegeben. PS gibt es da nicht. In der DIN 70020 gibt es kW oder PS, seit ca. 40 Jahren jedoch nur mehr kW. Ich sehe immer wieder dieselben Argumente für bestimmte Maße. In der Fachliteratur lässt sich nachlesen: „Die Bezeichnung „Pferdestärke“ (PS) ist im Automobilbereich eine weit verbreitete Einheit in Bezug auf die Motorleistung. Diese ist allerdings veraltet und wird auch nicht mehr empfohlen. Die gesetzliche Einheit für die Motorleistung ist statt dessen die SI-Einheit „Kilowatt“ (kW), welche schon heute ausschließlich verwendet werden sollte.“ Meine Einschätzung: Es ist dem Leser völlig egal, was für eine Maßeinheit man benutzt. „Früher gabes Watt nicht“ ist genauso unsinnig, wie „der Leser versteht Watt nicht“. Die meisten Menschen, die ich kenne, wissen nicht, wie eingangs beschrieben, was Leistung überhaupt ist. Wenn man nun Leistung überall einheitlich in Watt angibt, dann kommt vielleicht die Frage auf: „Ist Kilowatt beim Stromverbrauch und beim Auto dasselbe?“ Ja, es ist dasselbe. Denn sonst ließe sich beides nicht in Watt angeben. Ein Elektromotor mit 100 kW Leistung hat dieselbe Leistung, wie ein Ottomotor mit 100 kW. Sinn erkannt? Sofern nun die Leistung eines Motors nach der DIN 70020 ermittelt wurde, lässt sich die Leistung auch in Watt angeben. Egal, wie alt der Motor ist. Das ist äußerst praktisch. PS gibt es fast nur bei Dampfmaschinen und Verbrennungsmotoren. Der durchschnittliche Leser wird bei einer Leistungsangabe in Watt einfach weiterlesen, weil das ein bekanntes Maß ist. Verwunderung wird nicht auftreten. Gleiches gilt auch für PS; aber nur dann, wenn ein Fahrzeug thematisiert wird. Denn der Leser nimmt meines Erachtens keine qualitative Wertung vor, es wird nur zwischen viel und wenig unterschieden:

PS-Zahl

Ein Klassiker ist die PS-Zahl. Nüchtern betrachtet ist die Aussagekraft der PS-Zahl nicht vorhanden. Doch warum funktioniert es trotzdem, nach der PS-Zahl zu fragen? Die Antwort ist simpel: Der Gefragte weiß, was mit der Frage gemeint ist und kann, ohne den eigentlichen Hintergrund zu kennen, eine sinnvolle Antwort geben. Wie das System dahinter funktioniert, wird gar nicht bewertet, die Bewertung ist rein quantitativ: 50 PS ist wenig, 500 PS ist viel. Aber warum ist das so? Also werde ich an dieser Stelle auf den Hintergrund eingehen. Es mag banal wirken, aber es wird bei der PS-Zahl gefragt nach der Nennleistung des Verbrennungsmotors eines Personenkraftfahrzeuges, die nach der DIN 70020 mit dem vom Hersteller vorgesehenen Treibstoff ermittelt wurde und in DIN-PS (= 75 kp·m·s⁻¹ = 735,49875 W) angegeben ist. In Deutschland, Österreich und der Schweiz ist das sehr verbreitet, doch das gilt streng betrachtet nur für diese drei Staaten. Das erste Problem dabei: Leistung und Leistung ist dasselbe. Wer mal auf einem Fahrradergometer gesessen ist, wird sich vielleicht erinnern, eine gewisse Leistung im dreistelligen Bereich abgegeben zu haben. Nun, das ist genau dasselbe, wie die Leistung eines Verbrennungsmotors. Mache ich ein einfaches Beispiel mit einem Fahrrad: Ein fiktiver Mensch kann eine Dauerleistung von 100 W erbringen, damit kann er auf dem Fahrrad 25 km/h schnell fahren. Würde man nun einen Verbrennungsmotor in das Fahrrad einbauen (zugegeben, das wäre ein sehr kleiner Motor), müsste dieser Motor, welch Überraschung, auch 100 W leisten, um 25 km/h schnell zu fahren. Gibt man aber die Leistung in PS an, geht diese Vergleichbarkeit verloren. Die Ironie: PS ist dazu gedacht gewesen, die Leistungsfähigkeit einer Dampfmaschine mit der eines Pferdes vergleichen zu können. Das hat aber nie wirklich funktioniert. Komme ich aber darauf zurück, dass die PS-Zahl in Deutschland gut funktioniert. Fragt man aber einen Amerikaner, dann hat man gleich mehrere Probleme: Zunächst, in den USA wird die Maßeinheit PS gar nicht gebraucht. Stattdessen ist dort Horsepower gängig. Aber sind PS (=Pferdestärke) und Horsepower nicht dasselbe? Eben nicht. Ein Horsepower ist: 33.000 lbf·ft·min⁻¹ bzw. 44742 N·m·min⁻¹ bzw. 745,7 N·m·s⁻¹ = 745,7 W. Zur Erinnerung: 1 PS = 735,49875 W. Eine Leistung von 1 hp ist also mehr, als 1 PS. Nächstes Problem: Treibstoff. Fast alle Sportwagenmotoren erzielen ihre hohe Leistung nur dann, wenn man Super Plus tankt. Kann man in den USA Super Plus tanken? Nein. Dort gibt es nur minderwertigen Kraftstoff, sodass die Leistung niedriger ist, als wenn man die Leistung in Deutschland ermittelt. Und das letzte, wohl gravierendste Problem: Die Norm. In Deutschland ist die DIN 70020 geläufig. An sich eine vernünftige Norm, zwar weiß niemand, was das ist, wie das funktioniert, aber wer nach der PS-Zahl fragt, erwartet eine Leistung nach ebendieser Norm. In den USA sind SAE-Normen gebräuchlich (gewesen), die meines Erachtens recht willkürlich sind (waren). Eine Leistung nach DIN darf man nicht erwarten. Stattdessen kommen teils abenteuerliche Werte zustande, vielleicht wird der eine oder andere sich schon darüber gewundert haben, dass alle amerikanischen Muscle Cars laut Datenblatt eine Motorleistung von 425 hp bzw. 375 hp haben: Das hatte versicherungstechnische Gründe. Weil es möglich war, die Leistung sehr realitätsfern festzulegen, wurde die Leistung günstigen Versicherungsklassen entsprechend festgelegt.

Die Ironie der Leistungsermittlung

Wer glaubt, die Ironie sei hier beendet, der irrt. Denn abgesehen von den verschiedenen Maßeinheiten gibt es noch verschiedene Möglichkeiten der Leistungsermittlung sowie Brutto- und Nettoleistung: Horsepower und Brake Horsepower. Und DIN-PS und SAE-PS. Das ist so kompliziert, dass ich da selbst fast nicht mehr durchsteige. Aber hiermit sei es erklärt: In der SAE-Norm J245 gab es die Möglichkeit, für die Leistungsermittlung den Motor großzügig umzubauen, um die gewünschte Leistungsangabe zu erzielen. Man versteht als Horsepower eine Leistung von 745,7 W. Das Angeben der Motorleistung nach Abmontieren aller Nebenaggregate ergibt die Bruttoleistung (Brake Horsepower, bhp). Sie ist wenig aussagekräftig, weil ein Motor ohne Luftfilter und Wasserpumpe schlecht arbeitet, diese Angabe wurde aber als die Leistungsangabe angegeben. Zusätzlich dazu gaben einige Hersteller auch Net Horsepower, (hp), an. Dabei wurden alle Nebenaggregate angeschlossen. Das entspricht aber nicht dem heutigen Messen des Horsepower. Ab 1972 wurde dann die J1349 eingeführt, wobei nur mehr die Nettoleistung angegeben wird, in Net Horsepower (hp). Soweit, so gut. Zwar wurde damit die Leistungsermittlung einigermaßen genau, aber trotzdem nicht so gut, wie in der DIN 70020. Um das Ganze zu toppen, wurde zusätzlich dazu als freiwillige Angabe des Herstellers die zertifizierte Leistung nach SAE J2723 eingeführt. Auch in Net Horsepower (hp). Hintergrund ist die Mentalität: Wenn gelogen wird, verzeiht es der amerikanische Kunde nicht. Den Unterschied zwischen vorsätzlicher Falschmessung und normbedingter Falschmessung kennt der Laie aber nicht, beides ist für den Laien dasselbe, eine Lüge. Mit der freiwilligen Angabe der zertifizierten Leistung sind die Hersteller auf der moralisch sicheren Seite. Wem das nicht reicht, der kann auch die Leistung nach SAE J1349 angeben, allerdings in bhp, wie es im Vereinigten Königreich üblich ist. Dort hat sich der Begriff Brake Horsepower (bhp) im Sprachgebrauch durchgesetzt, gemeint sind damit aber nicht Brake Horspower (Brutto), sondern meist amerikanische SAE Net Horsepower nach SAE J 1349, es können aber auch DIN-PS nach DIN 70020 gemeint sein. Dem Ganzen die Krone aufgesetzt hat die Daimler-Benz AG: Um den amerikanischen Kunden entgegenzukommen, wurde die Leistung der Motoren zusätzlich zur Angabe nach DIN 70020 auch nach SAE J245 gemessen – allerdings in DIN-PS als Dauerleistung und nicht als Nennleistung angegeben. Das nennt sich dann SAE-PS. Gemeint sind damit nicht amerikanische Horsepower (745,7 W), sondern PS (735,49875 W), ermittelt nach SAE-Standard. Weil da niemand mehr durchsteigt, haben sich die Amerikaner überlegt, die Leistung in Real Wheel Horsepower (rwhp) anzugeben. Gemeint ist damit die effektive Leistung eines Fahrzeuges, nicht dessen Motorleistung. Fehler gefunden? Effektiv ist rwhp wohl die am wenigsten brauchbare Angabe, die man machen kann. Denn sie sagt nicht nur nichts aus, sondern macht alles noch schlimmer, als es eh schon ist. Dabei ist rwhp ist so banal, wie es klingt: Es wird die Leistung eines Fahrzeuges gemessen, und zwar am angetrieben Rad. Dabei wird das Auto in der Kfz-Werkstätte des Vertrauens auf den Leistungsprüfstand gefahren und eine Messung durchgeführt. Die abgelesene Leistung ist dann die Leistung in rwhp. Normen gibt es dabei nicht. Da eine Messung von den unterschiedlichsten Faktoren abhängen kann, diese aber nicht genau festgelegt sind, wird man immer einen anderen Wert ermitteln. Deswegen ist rwhp zur Leistungsdarstellung nicht geeignet.

Allgemeinverständlich bleiben

Ich will an dieser Stelle gar nicht weiter auf andere Normen und Kuriositäten eingehen und erwähne nur am Rande, dass es vor der Einführung einheitlicher Normen teilweise noch skurriler zuging. In der Wikipedia ist es bei Fahrzeugartikeln daher wichtig, anzugeben, wie eine Leistung ermittelt wurde, wenn dies nicht offensichtlich ist. Bei deutschen Personenkraftfahrzeugartikeln erwartet der deutsche Leser in der deutschsprachigen Wikipedia eine deutsche Leistungsangabe nach der deutschen Norm DIN 70200 des deutschen Instituts für Normung. Wenn man also dort Leistung angibt, ist klar, dass die Leistung nach DIN 70020 ermittelt wurde. Gleiches lässt sich auch auf andere Bereiche übertragen, beim Schlepper wird die Leistung des Motors traditionell nach ECE R24 angegeben. Das muss man nicht explizit dazuschreiben, es ist jedoch sinnvoll. Selbst bei Motorleistung nach ISO 1585 kann man für den deutschen Leser die Norm weglassen, denn die Leistung nach DIN 70020 und ISO 1585 unterscheiden sich praktisch nicht. Allerdings dann, wenn man über einen Bereich schreibt, in dem Leistung anders ermittelt wurde, als es der deutsche Leser erwarten würde, sollte man dazuschreiben, wie die Leistung ermittelt wurde: Leistung nach ECE R24 zum Beispiel. Man muss darauf achten, dass man nichts vertauscht: Eine amerikanische Bruttoangabe in Brake Horsepower (bhp) ist sehr ungenau, besser gesagt: unbrauchbar. Deswegen ist es nicht sinnvoll, das in einem allgemeinverständlichen Maß darzustellen: Man müsste dem Leser ausführlich erklären, was er sich da genau vorzustellen hat und dass das sehr weit von der deutschen PS-Vorstellung entfernt ist. Bei Nettoangaben ist das aber noch möglich. Deswegen kann man hier die Angaben in Watt umrechnen, man muss aber den richtigen Umrechnungsfaktor verwenden: 745,7. Die Kunst ist es nun, das richtig zu bewerten, richtig zu sortieren und richtig darzustellen. Es muss klar werden, was diese Angaben heißen, was in der Quelle steht und was die „Übersetzung“ ist. Dabei ist das Zielpublikum entscheidend. Hier ist zu beachten, dass wir hier keine Enzyklopädie für Menschen schreiben, die in Deutschland aufgewachsen sind, sondern eine Wikipedia in deutscher Sprache. Daher muss so verfahren werden, dass nicht nur Deutschmuttersprachler den Inhalt verstehen, sondern auch Menschen, die sehr gut Deutsch sprechen. Hier habe ich versucht, diesen Umstand einem Amerikaner zu erklären. Für Amerikaner ist es z.B. moralisch wichtig, dass erwähnt wird, dass eine Angabe eine Herstellerangabe ist. Für Deutsche ist das normal, Deutsche sind es eher gewohnt, dass eine Leistung nach DIN 70020 angegeben ist. Daher muss man für den deutschen Leser nicht schreiben, dass eine Angabe eine Herstellerangabe ist. Bei DIN-Angaben macht das auch nicht so viel Sinn, denn diese Angaben sind ausreichend genau. Bei SAE-Angaben hingegen muss man dem deutschen Leser erklären, dass diese Angaben realitätsfern sind; der amerikanische Leser ist dies jedoch gewöhnt. Für einen Deutschen die effektive Radleistung anzugeben, macht wenig Sinn, während ein Amerikaner darunter eine ehrlich gemessene unabhängige Angabe versteht, die angesichts der Lügen der Automobilindustrie für ihn sinnvoll erscheint, ungeachtet der Tatsache, dass eine solche Angabe gar keine Aussagekraft hat. Während ein Deutscher Leser wahrscheinlich PS versteht, wird ein Amerikaner das nicht tun. Amerikaner erwarten Horsepower, gemessen nach SAE. Doch es gilt immer die Regel wer misst, misst Mist, das gilt nicht nur für SAE, sondern auch für die DIN 70020. Zwar ist diese Norm durchaus sinnvoll, aber es ist eben auch hier nur eine Zahl auf einem Blatt Papier, die eigentlich immer vom tatsächlichen Wert abweicht. Interessant ist nur die Streuung der Abweichung, die wir künstlichkeitsbedingt ignorieren können. Allerdings geht das nur, wenn die Ungenaugikeit immer gleich ist, weil immer die gleiche Norm bzw. gut verständlich und ersichtlich eine andere, genauso falsche Norm angegeben ist. Deswegen sollten wir der Allgemeinverständlichkeit wegen Normen angeben. Um viel Theater zu sparen, plädiere ich dafür, Leistung der Motoren von Pkw nach ISO 1585 oder DIN 70020 in kW anzugeben, sofern das möglich ist. Denn eine Leistungsangabe in kW impliziert sofort ISO 1585 bzw. DIN 70020, sodass ohne Rätselraten sofort klar ist, was damit gemeint ist und zwar für den Durchschnittsleser.

Liste der Normen

Norm	Staat	Anwendung	Maßeinheit Leistung	Maßeinheit Drehmoment	Obsolet?
DIN 70020	Deutschland	Nennleistung Straßenfahrzeuge	PS / kW	kp·m / N·m	Ja, seit 1997
ECE R85	Weltweit	Nennleistung Straßenfahrzeuge	kW	N·m	Nein
80/1269/EEC	Europa	Nennleistung Straßenfahrzeuge	kW	N·m	Nein
ISO 1585	Weltweit	Nennleistung Personenfahrzeuge	kW	N·m	Nein
SAE J245	USA	Bruttoleistung Straßenfahrzeuge	bhp	lbf·ft	Ja
SAE J1995	USA	Bruttoleistung Straßenfahrzeuge	hp	lbf·ft	Ja
SAE J2723	USA	Zertifizierte Nettoleistung Straßenfahrzeuge	hp	lbf·ft	Nein
SAE J1349	USA	Nettoleistung Straßenfahrzeuge	hp bhp (nur UK)	lbf·ft	Nein
ГОСТ-14846-86	UdSSR	Nettoleistung Straßenfahrzeuge	PS / kW (mit Nachkommastelle)	kp·m / N·m (mit Nachkommastelle)	Ja
ГОСТ 8.417	Russland	Nettoleistung Straßenfahrzeuge	kW	N·m	Nein
JIS D 1001:1993	Japan	Netto- und Bruttoleistung Straßenfahrzeuge	kW	N·m	Nein