Ein Prüfstandsdiagramm trägt zwei Kurven über der Motordrehzahl auf: Drehmoment und Pferdestärke. Beide werden oft als konkurrierende Maße diskutiert. Sie sind dieselbe Messung aus zwei Blickwinkeln, und eine einzige Formel verbindet sie. Dieser Beitrag nutzt einen erfundenen Motor, damit sich die Zahlen nachrechnen lassen; es ist ein Beispiel, keine Daten über ein Auto aus einem Spiel.
Was jede Linie misst
Drehmoment ist eine Drehkraft. Ein Pound-Foot (lb-ft) ist ein Druck von einem Pfund am Ende eines einen Fuß langen Hebels. Es sagt, wie stark die Kurbelwelle in diesem Moment dreht, und nichts darüber, wie schnell.
Pferdestärke ist eine Rate der verrichteten Arbeit. Eine Pferdestärke ist definiert als 550 Foot-Pound pro Sekunde oder 33,000 Foot-Pound pro Minute. Eine Kurbelwellenumdrehung bei einem gegebenen Drehmoment verrichtet 2π × Drehmoment Foot-Pound Arbeit, daher gilt bei einer gegebenen Motordrehzahl:
hp = Drehmoment (lb-ft) × rpm × 2π ÷ 33,000 = Drehmoment × rpm ÷ 5,252
Die 5,252 ist 33,000 ÷ 2π, also 5,252.1. Pferdestärke ist Drehmoment mal Geschwindigkeit, daher kann sie nur so groß werden, wie beides zulässt.
Ein Beispielmotor
Sechs Drehmomentwerte eines erfundenen Motors werden mit der Formel in Pferdestärke umgerechnet:
| Motordrehzahl | Drehmoment | Pferdestärke |
|---|---|---|
| 2,000 rpm | 220 lb-ft | 83.8 hp |
| 3,000 rpm | 260 lb-ft | 148.5 hp |
| 4,000 rpm | 290 lb-ft | 220.9 hp |
| 5,000 rpm | 300 lb-ft | 285.6 hp |
| 6,000 rpm | 280 lb-ft | 319.9 hp |
| 7,000 rpm | 240 lb-ft | 319.9 hp |
Warum sich die Linien bei 5,252 rpm kreuzen
Setzt man 5,252 rpm in die Formel ein, wird daraus hp = Drehmoment × 5,252 ÷ 5,252, also ist die Pferdestärke gleich dem Drehmoment. Unterhalb von 5,252 rpm ist die Pferdestärkenzahl kleiner als die Drehmomentzahl. Darüber ist sie größer. Das hängt nicht vom Motor ab: Jedes Prüfstandsdiagramm, das Drehmoment in lb-ft und Pferdestärke auf einer Achse aufträgt, hat die Linien bei 5,252 rpm zusammentreffen. Kreuzen sich die Linien anderswo, stimmen die Skalen nicht oder die Daten sind falsch.
Im Beispiel liegt das Drehmoment bei 5,252 rpm bei etwa 295 lb-ft, interpoliert zwischen 300 bei 5,000 und 280 bei 6,000, also liegt die Pferdestärke dort ebenfalls bei etwa 295. Der Punkt, an dem sich die Linien treffen, ist eine Kontrolle, kein Merkmal des Motors.
Warum die Spitzen bei unterschiedlichen Drehzahlen liegen
Das Drehmoment erreicht bei 5,000 rpm mit 300 lb-ft seinen Höchstwert. Danach fällt das Drehmoment, aber die Drehzahl steigt weiter, und das Produkt wächst, bis der Abfall des Drehmoments den Anstieg der Drehzahl aufwiegt. Von 5,000 auf 6,000 rpm sinkt das Drehmoment um 20 lb-ft (6.7%), während die rpm um 20% steigen, daher klettert die Pferdestärke von 285.6 auf 319.9. Von 6,000 auf 7,000 rpm fällt das Drehmoment um 14.3%, und die rpm steigen um 16.7%; das gleicht sich fast aus, und die beiden Pferdestärkewerte sind bei 319.9 gleich. Der Peak liegt dazwischen. Allgemein liegt der Pferdestärke-Peak nie unter dem Drehmoment-Peak, weil am Drehmoment-Peak das Drehmoment nicht mehr steigt, die Drehzahl aber schon, sodass das Produkt noch wächst. Abbildung 1 zeigt beide Kurven.
Was für die Beschleunigung zählt
Die Vortriebskraft am Rad ist das Motordrehmoment mal dem Gesamtübersetzungsverhältnis, geteilt durch den Reifenradius. Das Drehmoment an der Kurbelwelle ist nicht die ganze Geschichte, denn die Übersetzung vervielfacht es. Der Beitrag zum Übersetzungsverhältnis zeigt die Rechnung.
Vergleichen wir zwei Arten, mit dem Beispielmotor dieselbe Straßengeschwindigkeit zu fahren. Im ersten Fall dreht der Motor mit 3,000 rpm und leistet 260 lb-ft. Im zweiten Fall macht ein doppelt so kurzer Gang, dass der Motor mit 6,000 rpm dreht und 280 lb-ft leistet. Das Rad-Drehmoment ist das Motordrehmoment mal dem Übersetzungsverhältnis, also ergibt der zweite Fall 280 × 2 = 560 Einheiten gegenüber 260 × 1 = 260. Das ist das 2.15-Fache, und 319.9 ÷ 148.5 ergibt ebenfalls 2.15. Bei gegebener Straßengeschwindigkeit ist die Kraft zum Beschleunigen proportional zur Pferdestärke, weil die Übersetzung erlaubt, Drehzahl gegen Drehmoment zu tauschen.
Das Drehmoment sagt, wie stark der Motor bei einer gegebenen Drehzahl drückt. Die Pferdestärke sagt, wie viel Vortrieb man haben kann, sobald die Übersetzung den Motor auf diese Drehzahl legt. Für die Beschleunigung zählt die Pferdestärke über den ganzen genutzten Drehzahlbereich mehr als der einzelne Spitzenwert.
Ein Diagramm lesen, ohne sich täuschen zu lassen
- Die Skalen prüfen. Teilen sich Drehmoment und Pferdestärke eine Achse, müssen sie sich bei 5,252 rpm kreuzen. Haben die beiden Kurven getrennte Achsen, können sie sich überall kreuzen; der Schnittpunkt sagt dann nichts.
- Die Form ansehen, nicht nur den Spitzenwert. Eine flache Pferdestärkekurve von 6,000 bis 7,000 rpm, wie im Beispiel, bedeutet einen breiten Bereich, in dem ein Gangwechsel wenig verliert.
- Wissen, wo gemessen wurde. Die Leistung am Rad ist niedriger als an der Kurbelwelle, weil Getriebe und Antriebswelle einen Anteil schlucken. Diagramme vergleicht man nur, wenn sie gleich gemessen wurden.
- Die Haftgrenze beachten. Drehmoment nützt nur, wenn die Reifen es übertragen können. Der Beitrag zur Launch-Drehzahl behandelt den Start, wo die Haftung und nicht der Motor die Grenze ist.
Wann man bei einer Kurve wie dieser schaltet, ist eine eigene Frage mit eigener Antwort; sie ist nicht dasselbe wie die Drehzahl der Drehmoment- oder der Pferdestärke-Spitze.
Im Spiel verwenden
Pink Slip Kings lässt dich nach einem Upgrade Pferdestärke und Drehmoment auf dem Prüfstand vergleichen und Übersetzungen, Achsübersetzung, Ladedruck und Launch-Drehzahl anpassen. Beide Kurven zu lesen zeigt, was die Änderung bewirkt hat, bevor du die Viertelmeile fährst; der Beitrag zum Zeitzettel erklärt, was du danach prüfen solltest.
Pink Slip Kings: Drag Racing lässt dich Motor, Antrieb, Reifen und Fahrwerk aufrüsten und Pferdestärke und Drehmoment auf dem Prüfstand vergleichen, mit Telemetrie und Zeitzetteln, die das Ergebnis zeigen. Es läuft offline, hat keine Werbung und keine In-App-Käufe, und das Spielgeld und die Autos im Spiel können nicht gekauft oder gegen echtes Geld getauscht werden. Das Spiel befindet sich derzeit im geschlossenen Test.