Rechner zur Ermittlung der Motorleistung

Wir stellen Ihnen 5 gängige Methoden vor, wie Sie die Motorleistung Ihres Autos berechnen können. Dabei werden folgende Daten herangezogen:

• Motordrehzahl,
• Hubraum,
• Drehmoment,
• Mittlerer Arbeitsdruck im Brennraum,
• Kraftstoffverbrauch,
• Durchflussrate der Einspritzdüsen,
• Fahrzeuggewicht,
• Beschleunigungszeit von 0 auf 100 km/h.

Jede dieser Formeln zur Berechnung der Motorleistung liefert Näherungswerte und kann die tatsächliche Leistung nicht mit 100-prozentiger Genauigkeit bestimmen. Wenn Sie jedoch die Ergebnisse dieser verschiedenen Näherungsmethoden kombinieren, erhalten Sie einen realistischen Mittelwert (egal ob für einen Serienmotor oder ein getuntes Triebwerk) mit einer Fehlertoleranz von ca. 10 %.

Leistung ist die vom Motor erzeugte Energie, die in ein Drehmoment an der Kurbelwelle umgewandelt wird. Dies ist keine konstante Größe. Neben der Angabe der maximalen Leistung steht immer die Drehzahl, bei der diese erreicht wird. Das Maximum wird beim höchsten mittleren Arbeitsdruck im Zylinder erreicht (abhängig von der Füllung mit frischem Gemisch, der Verbrennungseffizienz und den Wärmeverlusten). Moderne Motoren erreichen ihre Höchstleistung durchschnittlich bei 5500–6500 U/min. In der Automobilbranche wird die Leistung meist in Pferdestärken (PS) angegeben, auch wenn die offizielle Einheit Kilowatt (kW) ist. Da die meisten Formeln das Ergebnis in Kilowatt ausgeben, müssen Sie diese oft in PS umrechnen.

Leistungsberechnung über das Drehmoment

Die einfachste Art, die Motorleistung zu ermitteln, basiert auf der Abhängigkeit von Drehmoment und Drehzahl.

Drehmoment

Das ist die Kraft multipliziert mit dem Hebelarm, die der Motor aufbringen kann, um Widerstände zu überwinden. Es bestimmt, wie schnell der Motor seine maximale Leistung erreicht. Die Berechnungsformel für das Drehmoment basierend auf dem Hubraum lautet:

Md = VH x pe / 0,12566, wobei:

• VH – Hubraum des Motors (in Litern),
• pe – mittlerer effektiver Druck im Brennraum (in Bar).

Motordrehzahl

Die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle.

Die Formel zur Berechnung der Leistung eines Verbrennungsmotors sieht wie folgt aus:

P = Md * n / 9549 [kW], wobei:

• Md – Drehmoment des Motors (Nm),
• n – Drehzahl der Kurbelwelle (U/min),
• 9549 – Konstante zur Anpassung der Einheiten (ermöglicht die Eingabe in U/min und liefert das Ergebnis in kW).

Da das Ergebnis in kW vorliegt, können Sie es bei Bedarf in Pferdestärken (PS) umrechnen, indem Sie es mit dem Faktor 1,36 multiplizieren.

Die Verwendung dieser Formeln ist der einfachste Weg, das Drehmoment in Leistung umzurechnen.

Um sich komplexe Rechenwege zu sparen, können Sie die Motorleistung auch schnell und einfach mit unserem Online-Rechner ermitteln.

Leistungsberechnung über den Hubraum

Wenn Sie das Drehmoment Ihres Fahrzeugs nicht kennen, können Sie zur Bestimmung der Leistung in Kilowatt auch folgende Formel verwenden:

Ne = Vh * pe * n / 120 (kW), wobei:

• Vh — Hubraum, cm³
• n — Drehzahl, U/min
• pe — mittlerer effektiver Druck, MPa (bei normalen Benzinmotoren ca. 0,82 – 0,85 MPa, bei Hochleistungsmotoren ca. 0,9 MPa und bei Dieselmotoren zwischen 0,9 und 2,5 MPa).

Um die Leistung in „Pferdestärken“ statt in Kilowatt zu erhalten, teilen Sie das Ergebnis durch 0,735.

Leistungsberechnung über den Luftmassenstrom

Eine weitere Näherungsmethode ist die Bestimmung der Motorleistung über den Luftverbrauch. Diese Methode eignet sich für Fahrzeuge mit Bordcomputer oder OBD-Schnittstelle. Sie müssen den Luftmassenwert erfassen, wenn der Motor (üblicherweise im dritten Gang) bis ca. 5.500 U/min hochgedreht wird.

Die Faustformel zur Berechnung der Leistung über den Luftstrom lautet:

L [kg/h] / 3 = P [PS]

Wie bei den vorherigen Methoden handelt es sich hierbei um die Brutto-Leistung (ohne Berücksichtigung der Verluste), die etwa 10–20 % über der tatsächlichen Radleistung liegt. Beachten Sie zudem, dass die Werte des Luftmassenmessers (LMM) stark von dessen Zustand (Verschmutzung) und Kalibrierung abhängen.

Leistungsberechnung über Fahrzeugmasse und Beschleunigung

Eine interessante Methode, die Leistung unabhängig vom Kraftstofftyp zu ermitteln, basiert auf der Fahrdynamik. Hierfür werden das Fahrzeuggewicht (inklusive Fahrer) und die Beschleunigungszeit von 0 auf 100 km/h benötigt. Für ein möglichst genaues Ergebnis müssen Verluste durch Reifenschlupf (je nach Antriebsart) und Schaltzeiten berücksichtigt werden. Die ungefähren Zeitverluste beim Start betragen ca. 0,5 Sekunden bei Frontantrieb und 0,3–0,4 Sekunden bei Heckantrieb.

Mit diesem Rechner können Sie die Motorleistung anhand der Dynamik und Masse schnell ermitteln und so die Parameter Ihres Fahrzeugs einschätzen, ohne tief in die Physik eintauchen zu müssen.

Leistungsberechnung über die Einspritzdüsen

Ein ebenso aussagekräftiger Indikator für die Motorleistung ist die Durchflussrate der Einspritzdüsen (Injektoren). Die Berechnung erfolgt nach folgendem Schema:

Hierbei gilt: Der Auslastungsgrad (Duty Cycle) sollte nicht mehr als 75–80 % (0,75…0,8) betragen; das Gemisch bei Volllast liegt bei etwa 12,5 (fett), und der BSFC-Wert (spezifischer Kraftstoffverbrauch) hängt vom Motortyp ab (Saugmotor: 0,4–0,52; Turbomotor: 0,6–0,75).

Sobald Sie alle erforderlichen Daten haben, geben Sie diese in die entsprechenden Felder des Rechners ein. Nach einem Klick auf „Berechnen“ erhalten Sie ein Ergebnis, das die reale Motorleistung Ihres Autos mit einer geringen Toleranz anzeigt. Sie müssen nicht zwangsläufig alle Parameter kennen; die Leistung lässt sich auch mit einzelnen Methoden berechnen.

Der Nutzen dieses Rechners liegt nicht nur in der Leistungsermittlung von Serienfahrzeugen, sondern vor allem in der Bewertung von Änderungen nach dem Tuning.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

• Wie berechnet man die Leistung eines Verbrennungsmotors?

  Die Leistung in kW kann über den Hubraum und die Kurbelwellendrehzahl berechnet werden. Die Formel lautet:
  Ne = Vh * pe * n / 120 (kW), wobei:
  Vh — Hubraum in cm³
  n — Drehzahl der Kurbelwelle pro Minute
  pe — mittlerer effektiver Druck in MPa

• Welchen Koeffizienten muss man bei der Leistungsberechnung beachten?

  Für Verbrennungsmotoren sind der Wirkungsgrad und die Verluste im Antriebsstrang entscheidend. Für die Umrechnung von kW in PS wird der Faktor 1,36 verwendet. Der manchmal erwähnte Leistungsfaktor (cosφ) bezieht sich nur auf Elektromotoren und findet bei Verbrennungsmotoren keine Anwendung.

• Wie berechnet man die Leistung über das Drehmoment?

  Um die Motorleistung in Kilowatt zu ermitteln, wenn das Drehmoment bekannt ist, wird folgende Formel genutzt: P = Md * n / 9549, wobei:
  Md – Drehmoment (Nm),
  n – Kurbelwellendrehzahl (U/min),
  9549 – Konstante zur Umrechnung und Anpassung der Maßeinheiten.

• Wie berechnet man die Leistung über den Luftmassenstrom?

  Die ungefähre Leistung in PS lässt sich anhand des Luftverbrauchs (via Bordcomputer/OBD) mit einer empirischen Formel schätzen. Dazu wird der Luftmassenstrom (kg/h) bei der Drehzahl der maximalen Leistung (meist ca. 5500 U/min) ermittelt und durch 3 geteilt.