PAARDENKRACHT: in DIN, SAE of kW ?

~ ~ ~ ~

Dit is een uittreksel van mijn artikel, met kleine foto's. Je vind het volledige artikel met beschrijving en grote foto's in mijn e-book View America: North East 1

In de serie reisverhalen VIEW AMERICA beschrijft dit boek Michigan en Wisconsin. Elke staat wordt beschreven met een korte historische achtergrond en zijn belangrijkste bijzonderheden, landschappen en toeristische attracties.

Het is geen traditioneel reisverhaal, maar een niet-commerciële en min of meer objectieve kroniek van een diepgaande exploratie van deze staten. Mijn boek beschrijft geen logies, restaurants of entertainment, behalve wanneer deze deel uitmaken van het verhaal. Het is geïllustreerd met meer dan 100 full-size foto's.

~ ~ ~ ~

Waar komt "paardenkracht" vandaan ?

Het vermogen in paardenkracht van een auto wordt in de USA doorgaans opgegeven in SAE HP (horsepower), daar waar het in Europa doorgaans opgegeven wordt in DIN pk. Meer recent wordt het tevens opgegeven in kW (kilowatt). De definitie van "paardenkracht" is de hoeveelheid werk die in een bepaalde tijd uitgevoerd wordt.

Welk is echter de oorsprong van de naam paardenkracht? Het ligt voor de hand dat het iets te maken heeft met een paard, maar wat? Wel, de term komt van de uitvinder van de stoommachine, James Watt (1736-1819). Zijn naam werd onsterfelijk doordat hij gekoppeld werd aan de eenheid van kracht, en telkens je een nieuwe lamp indraait, spreek je eerbiedig zijn naam uit.

Om zijn stoommachines te verkopen, moest Watt minstens een idee kunnen geven van hun kracht. Voor de opkomst van zijn machines werd alles vergeleken met paardenkracht, vermits het paard toen de enige industriële aandrijfkracht was. Het werd vastgemaakt aan een tredmolen, die mais vermaalde of hout zaagde. Deze tredmolen was een cirkel met een diameter van 7,33 m (24 voet) en ongeveer 23 meter (75,4 voet) omtrek. Rond 1770 "berekende" Watt dat het paard trok met een kracht van 180 pond, alhoewel niemand weet hoe hij aan dit getal kwam. Hij schatte dit waarschijnlijk naar vergelijking met de kracht van een mens...

Nadien stelde Watt vast dat de paarden gemiddeld 144 keer ronddraaiden in één uur of 2,4 maal per minuut. Hieruit berekende hij de snelheid van het paard op 180,96 voet per minuut. Hij rondde dat af tot 181 voet per minuut, vermenigvuldigde dit met de 180 pond kracht van het paard, en bekwam 32.580 voet-ponden per minuut. Hij rondde dat getal gemakkelijkheidshalve af tot 33.000, en na méér dan 200 jaar gebruiken we nog steeds deze "standaard-waarde"!

Eén paardenkracht staat voor het vermogen om 150 kilogram in één minuut 30 meter op te hijsen. Dus 1 pk = mgh / t = 150 x 9,81 x 30 / 60 = 736 watt. De paardenkracht werd ook gedefinieerd als het vermogen dat nodig is om een last van 75 kilogram stapvoets te hijsen (dat wil zeggen met een snelheid van 1 meter per seconde, oftewel 3,6 kilometer per uur). Bij een valversnelling van 9,81 m/s² geldt dus het volgende: 1 pk = 75 kg x 1 m/s x 9,81 m/s2 = 736 watt.

Volgens deze formule kan een gezonde man ongeveer 0,1 paardenkracht uitoefenen. Paardenkenners denken echter dat Watt een beetje al te optimistisch was in zijn schatting, want slechts weinig paarden kunnen dergelijke kracht lang uitoefenen...

SAE pk, DIN pk, en kW

Er zijn twee verschillen tussen DIN en SAE paardenkracht. Een eerste verschil betreft de basis-eenheden waarmee de gegevens gemeten worden. Eén SAE pk is de kracht die nodig is om 550 pond één voet op te heffen gedurende één seconde, of 33.000 pond per voet per minuut. Eén (metrieke) DIN pk daarentegen, is de kracht die nodig is om 75 kg één meter op te heffen gedurende één seconde. Voor dezelfde kracht is de SAE pk derhalve 98,629 % van de DIN pk. De vergeljkende formule is 100 SAE hp = 101,42 DIN pk = 74,6 kW. De meer recente Europese norm in kilowatt (kW) is de deling van de DIN pk's door 1,3596 of afgerond 1,36.

Een tweede verschil betreft de wijze waarop de kracht gemeten wordt. Sluwe Amerikaanse autofabrikanten vonden allerlei truukjes uit om de nieuwe standaard aan te passen aan hun eigen wensen. In de jaren 1960 vochten ze onder elkaar zelfs een heuse publiciteits-oorlog uit met hun befaamde Muscle Cars, die ten allen prijze met een groter vermogen moesten aangekondigd worden! Ze testten derhalve hun motoren uit zonder vaste accessoires, zoals een alternator, een waterpomp, of zelfs een chassis...

paardenkracht 1 paardenkracht 2

Hun opgesmukte cijfers kregen echter een ferme deuk, toen de verzekeringen hogere premies begonnen aan te rekenen voor wat zij zagen als een groter risico. Als reactie gaven verschillende fabrikanten vervolgens een lager cijfer op dan de werkelijkheid, zodat niemand uiteindelijk nog wist welk eigenlijk het juiste vermogen van zijn wagen was...

Ford en Mazda overschatten regelmatig hun motoren, en na klachten van gedupeerde eigenaars kostte hen dit handenvol geld. Ford diende voor zijn Cobra allerlei aanpassingen uit te voeren om het vermogen op te krikken tot het aangegeven niveau, en Mazda nam gewoon al zijn wagens terug... General Motors onderschatte dan weer zijn motoren met zo'n 40 paarden, maar kreeg daar bijna geen klachten over, aangezien hun klanten opeens vernamen dat hun motor eigenlijk véél sterker was dan was opgegeven...

Eindelijk standaard-testen

In de jaren 1970 legde de SAE (Society of Automotive Engineers) vaste standaard-tests op aan Amerikaanse fabrikanten, waardoor hun cijfers meer gelijkmatig werden. Nochtans kunnen ze nog steeds hun motoren op verschillende manieren testen. De SAE J1349 Engine Power Test Code preciseert een netto vermogen, gemeten door een dynamometer.

De basis van de huidige test is zowat 30 jaar oud, en de laatste "aanpassing" dateert van 1995, zodat de fabrikanten nog steeds hogere waarden opgeven dan de werkelijke kracht en koppel. In 2004 kwam er eindelijk een uniforme SAE-norm.

In Europa werden de DIN (Deutsche Industrie Normen) 70020 en DIN 6270 aangenomen, die opleggen dat het vermogen van de motor gemeten wordt met ALLE vaste accessoires, zoals in- en uitlaat, ventilator, water-, benzine- en injectiepomp, en zonder alternator.

Nog andere paardenkrachten

Buiten de SAE, DIN en kW-waarden kent men ook nog de rem-pk, die berekend wordt als de remkracht die nodig is om de beweging tot stilstand te brengen, en de fiskale pk, die berekend werd aan de hand van de cylinder-inhoud, gekoppeld aan enkele fantaisistische maar zeer politieke formules...

fiskale PK tractor pulling with 4500 hp...

Tegenwoordig wordt tevens meer en meer het koppel van de motor vermeld, of de draaikracht aan de aandrijfwielen. Een hogere paardenkracht geeft doorgaans een hogere topsnelheid aan, en een hoger koppel geeft een sterker optrekvermogen aan, alsmede het vermogen om zware ladingen te trekken. De formule tussen deze twee waarden is pk = koppel x 2 x pi x rpm, wat meteen de reden is waarom de meeste motoren hun hoogste vermogen leveren bij hogere toerentallen.

~ ~ ~ ~