Att jämföra olika enheter av motorstyrka är ett ypperligt tillfälle att virra bort sig totalt. Det som krånglar till det mest är dels de olika definitionerna av enheten hästkrafter, och dels att måttet hästkrafter kan betyda olika saker.

Bromsade hästar

Den största skillnaden beror på vad som egentligen mäts/avses, eller snarare var det mäts/hur det beräknas:
  • Nominella hästar (nominal horsepower, nhp): Beräknas utifrån kolvyta, kolvhastighet och gäller enbart om trycket är 48 kPa (7 psi). Användes huvudsakligen som enkel tumregel för att beräkna kraften hos ångmaskiner på 1800-talet.
  • Teoretiska hästar (indicated horsepower, ihp): Beräknas utifrån trycket i cylindrarna, som mättes med en s.k. engine indicator. Användes på 1800-talet för ångmaskiner, men ger normalt 10% - 30% för högt värde.
  • Bromsade vevaxelhästar (brake / gross / net / crankshaft horsepower, bhp): Mäts direkt på vevaxeln. Kallas ibland för amerikanska hästar eftersom den amerikanska SAE-standarden tillåter vevaxelhästar, till skillnad från den europeiska DIN-standarden.
  • Bromsade drivaxelhästar (shaft horsepower, shp): Mäts ute på drivaxeln, dvs via växellåda och transmission. Kallas ibland för europeiska hästar, eftersom den europeiska DIN-standarden specifierar att man mäter på drivaxeln, till skillnad från den amerikanska SAE-standarden. Används även för båtar av amerikaner.
  • Effektiva hästar (effective / true / wheel horsepower, whp): Mäts ute på drivhjulen i en bromsbänk man kör upp bilen på. Kallas därför även ibland för bromsade hästar, vilket naturligtvis leder till förvirring. En tumregel är att skillnaden mellan bromsade hästar och effektiva hästar är ca 13%, eller ca 10-15% beroende på konstruktion och tillverkningsprecision.
  • Standarder för hästkrafter

    De två vanligaste standarderna är SAE och DIN, men även ECE används:
  • SAE J1349 = Society of Automotive Engineering - Standard J1349
  • DIN 70020 + DIN 6270 = Deutsche Industrie Normen 70020 und 6270
  • ECE 85 = UN Economic Commission for Europe - Reg. 85
  • SAE J1349 Engine Power Test Code - Spark Ignition and Compression Ignition - Net Power Rating Standard (på svenska; SAE J1349 Instruktioner för test av motorstyrka - Tändning av tändstift och kompression - Standard för beräkning av styrka) specifierar hur beräkningen skall utföras samt den metod som skall användas. Metoden i kort är att en dynamometer lastar ner motorn och mäter den kraft som motorn kan utveckla.

    Innan 1972 tillät standarden att motorstyrkan angavs direkt på vevaxeln utan att några tillbehör var inkopplade, vilket kallades för SAE gross horsepower, bhp. Observera att SAE fortfarande mäts som vevaxelhästar, men med alla normala tillbehör inkopplade, vilket anges som SAE net horsepower. SAE reviderades senast 1995, och håller just nu på att revideras igen.

    Den europeiska DIN-standarden 70020 och därunder DIN 6270 specificerar noggrant att motorn skall vara i standardskick, dvs med orginal avgasrör och luftintag, samt med fläkt, generator, vattenpump med mera, och att styrkan mäts på drivaxeln.

    ECE 85 är ännu mer detaljerad och ger alltid något lägre siffror än DIN. Standarden är dock inte generellt accepterad än, speciellt inte utanför Europa.

    En annan skillnad mellan standarderna är lufttrycket och temperaturen:

  • SAE: lufttryck 99 kPa (29.23 InHg), temperatur 25 °C (77 F).
  • DIN/ECE: lufttryck 101.3 kPa (29.33 InHg), temperatur 20 °C (68 F).
  • Eftersom DIN och ECE mäts i något högre lufttryck och lägre temperatur ger denna standard alltid något högre siffror.

    Metriska hästar

    För att ytterligare krångla till det används olika definitioner för måttet hästkrafter i USA och England jämfört med mer 'metriska' länder som övriga Europa.

    Hästkrafter definieras som utfört arbete per tidsenhet, men på olika sätt:

  • USA/UK: En amerikansk/engelsk hästkraft är den effekt som krävs för att lyfta 550 pounds 1 foot på 1 sekund, eller 33000 lb.ft./min.
  • Metriskt: En metrisk hästkraft är den effekt som krävs för att lyfta 75 kilo 1 meter på 1 sekund, eller 75 kpm/s.
  • Den 1 januari 1959 definierades dock bland annat foot (ft) och pound (lb) utifrån det metriska SI-systemet. 1 ft = 0,3048 m och 1 lb = 0,45359237 kg (båda siffrorna är den exakta definitionen). Dessutom fastställdes den standardmässiga gravitationskraften (g) till exakt 9,80665 m/s2 redan 1901, vilken används för att konvertera massa till lägesenergi, vilket mäts i kilopond (kp), pound-force (lbf) eller enligt SI-systemet i Newton (N).

    Lägesenergin multipliceras sedan med längden och divideras med tiden för att få fram styrkan, vilken mäts i antingen Nm/s, Watt (W) eller förstås hästkrafter. Formeln är: vikt x g x längd / tid.

    1 amerikansk/engelsk hästkraft (hp) = (550 x 0,45359237 x 9,80665 x 1 x 0,3048 / 1) = exakt 745,69987158227022 W. Det brukar avrundas till 1 hp = 745,7 W.

    1 metrisk hästkraft (hk) = (75 x 9,80665 x 1 / 1) = exakt 735,49875 W. Det avrundas ofta till 1 hk = 735,5 W.

    1 hp (USA och UK) = ca 1.01387 hk (metrisk hästkraft). Skillnaden är alltså ungefär 1,387%.

    För att ytterligare förvirra finns det något som kallas en elektrisk hästkraft. Den definieras som exakt 746 W, vilket verkar vara en ren avrundning av den amerikanska/engelska hästkraften.

    Sedan finns det boiler hp, ångpannehästar, som fortfarande används av energikraftverk i USA, där 1 boiler hp (BHP) = en termisk ångpanneeffekt på 33,475 BTU per timme (9,8095 kW).

    Inom kraftproduktion måste man även skilja man på elektriska megawatt (MWe) och termiska megawatt (MWt). Ett exempel för att illustrera skillnaden är ett kärnkraftverk (i Argentina), som producerar 2109 MWt värmeenergi, skapar en mindre mängd elenergi, 648 MWe.

    Slutligen finns det även hydrauliska hästkrafter, som mäts med de faktorer som förekommer i hydrauliska system, där 1 hydraulisk hästkraft = flöde (flow rate) (US gal/min) × tryck (pressure) (psi) × 7 / 12000, vilket exakt motsvarar en amerikansk/engelsk hästkraft.

    Hästkrafter på utländska

    Alla språk har förstås olika ord och olika förkortningar:

    Skattehästar

    I Frankrike har man ytterligare ett hästkraftsmått: skattehästar, eller Cheval Vapeur Fiscal (CV). Detta är ett icke-linjärt mått som används för beskattning av fordon. För närvarande är skatten ungefär €30/CV. Måttet beräknas som 1 CV = (P/40) × 1.6 + U/45, där P är maxeffekten i kW (DIN) och U är emissionen av CO2 per färdsträcka mätt i g/km.

    I Storbritannien använde man i många år också skattehästar, eller RAC hp eftersom RAC konstruerade måttet. Det var dock ett helt linjärt mått baserat på borrning och antal cylindrar. Måttet beräknades som 1 RAC hp = D² × n / 2.5, där D är borrningen i tum och n är antalet cylindrar.

    Detta ledde dock till att de flesta brittiska motorer blev mer och mer långslagiga med tiden, tills de började bli betydligt mindre effektiva. Därför togs de brittiska skattehästarna till slut bort.

    Hästkrafter vs vridmoment

    Pratar man om hästkrafter pratar man också om vridmoment. Den exakta formeln är kraft = vridmoment x 2 x Pi x varvtal, där kraft mäts i Watt, vridmoment i Nm, Pi=3,1416… och varvtalet är varv per sekund (rps). I praktiken används hk eller kW istället för W, och rpm istället för rps.
    hk
    kW
      (W = 2 × π × rps × Nm)
    rpm
    Nm
    lbs-ft

    Det innebär att en motor alltid är starkast på höga varvtal, eftersom vridmomentet är förhållandevis konstant och inte är direkt beroende av varvtalet. Normalt är det som högst någonstans i mitten av det tillgängliga varvtalsområdet.

    I praktiken innebär det att många hästkrafter först och främst ger en förmåga att nå hög toppfart, medan ett högt vridmoment gör accelerationen genom växlarna snabbare samt ökar fordonets segdragningsförmåga.

    Inte ens tävlingsförare klarar av att ligga på toppvarv kontinuerligt, utan ofta är det just accelerationen som är avgörande för fordonets faktiska prestanda på en väg eller runt en bana. En tumregel är att en rallyförare ligger nära toppvarv kanske 20% av tiden på en specialsträcka. På bana kan man eventuellt nå något högre.

    Hästkraftens historia

    Hästkraften definieras ursprungligen av ingenjören James Watt, som levde mellan 1736 till 1819. Han är nog mest berömd för sitt arbete med att förbättra tidens ångmaskiner, men vi påminns om honom varje gång vi byter glödlampor!

    Termen hästkraft kommer från Watt's undersökning av arbetet vid kolgruvor, där ponnier användes för att lyfta upp det brutna kolet från gruvan. Watt ville få betalt efter hur många ponnier som hans ångmaskiner ersatte, och mätte därför deras förmåga.

    Det visade sig att i genomsnitt kunde en ponny lyfta 22000 foot-pounds på en minut. Eftersom en vanlig häst är större än en ponny ökade han det värdet med 50% till 33000 lb.ft./min, vilket blev definitionen av en hästkraft. Det är alltså denna genomsnittliga, slumpartat justerade siffra som ligger till grund för vår kära hästkraft!