馬力

標準重力の定義として第3次CGPM（1901年、CR 70）のg _n = 9.80665 m/s²^を使用し、ポンド力、キログラム力、および国際アボワールデュポワポンド（1959年）を定義すると仮定すると、1英馬力は次のようになります。

または、1  hp = 550  ft⋅lbf/s、1  ft = 0.3048  m、1  lbf  ≈ 4.448  N、1  J = 1  N⋅m、1  W = 1  J/s であることを考慮すると、1  hp ≈ 745.7  Wとなります。

この定義を示すために使用されるさまざまな単位（PS、KM、cv、hk、pk、k、ks、ch）はすべて英語で馬力に相当します。英国のメーカーは、問題のエンジンの原産地に応じて、メートル馬力と機械馬力を混在させることがよくあります。^{[ 17 ]}

DIN 66036 では、1 メートル馬力 (Pferdestärke、または PS) を、75 キログラムの質量を地球の重力に逆らって 1 メートルの距離を 1 秒間に持ち上げる力と定義しています。^{[ 18 ]} 75  kg × 9.80665  m/s ² × 1  m / 1  s = 75 kgf ⋅m/s = 1 PS。これは 735.49875 W に相当し、帝国馬力の 98.6% です。1972 年に、PS は EEC 指令の公式電力測定単位としてキロワットに置き換えられました。^{[ 19 ]}   

メートル馬力の他の名前は、イタリア語のcavallo Vapore (cv)、オランダ語paardenkracht (pk)、フランス語cheval-vapeur (ch)、スペイン語caballo de Vaporおよびポルトガル語cavalo-vapor (cv)、ロシア語ловадиная сила (л.  с.)、スウェーデン語hästkraftです。 (hk)、デンマークおよびノルウェーのヘステクラフト (hk)、フィンランドのヘヴォスボイマ (hv)、エストニアのホブジュード (hj)、ハンガリーのlóerő (LE)、チェコのkoňská sílaおよびスロバキアのkonská sila (kまたはks )、セルボ・クロアチアのkonjskaスナガ (KS)、ブルガリア語конска сила、マケドニア語のкоњска сила (KC)、ポーランド語のkoń mechanizny (KM) (文字通り「機械の馬」 )、スロベニア語のkonjska moč (KM)、ウクライナ語のкінська сила (к. с.)、ルーマニア語のcal-putere (CP)、およびドイツ語フェルデスターケ (PS)。 

19世紀の革命期のフランスでは、 cheval vapeur （馬力）に代わる独自の単位が使われていました。100 kgf ⋅m/sを基準としたこの単位は、 ponceletと呼ばれ、 pと略されました。

税馬力、または財政馬力は、税務上の目的で自動車を評価する非線形定格です。^{[ 20 ]}税馬力定格は、当初はエンジンの排気量とほぼ直接関係していましたが、2000年以降、多くの国がCO2排出量に基づくシステムに移行したため、現在のシステムは従来の税馬力とは直接比較できません。シトロエン2CVは_{、フランスの税馬力等級である}deux chevaux （2CV）にちなんで名付けられました。

電気モーターの銘板には、入力電力ではなく、使用可能な軸出力電力が表示されます。この出力電力は通常、ワットまたはキロワットで表されます。米国では、出力電力は馬力で表されます。^{[ 21 ]}

油圧馬力は、油圧機械内で利用可能な動力、または掘削リグのダウンホールノズルを通しての動力^{[ 22 ]}、あるいは特定の油圧流量を生成するために必要な機械的動力の推定値として使用できます。

計算すると次のようになる^{[ 22 ]}

$油圧馬力 = 圧力 × 体積流量 / 1714,$

圧力はpsi単位、流量は毎分USガロン単位で表されます。

掘削リグは、上からビットを回転させることで機械的に動力を得ています。しかし、油圧動力も依然として必要です。 掘削ビットを通して泥水を押し出し、岩屑を除去するには、 1500～5000Wの電力が必要です。追加の油圧動力は、坑内泥水モーターを駆動して方向掘削を行うためにも使用できます。^{[ 22 ]}

SI単位系を用いると、式は整合性が取れ、除算定数は存在しなくなる。

$油圧動力 = 圧力 × 体積流量$

ここで、圧力はパスカル（Pa）単位、流量は立方メートル毎秒（m ³）単位です。

ボイラー馬力は、蒸気機関に蒸気を供給するボイラーの能力であり、550 ft⋅lb/s の定義とは異なる動力単位です。1 ボイラー馬力は、1 時間で212 °F (100 °C)の真水34.5 ポンド (15.6 kg)を蒸発させるのに必要な熱エネルギー率に相当します。蒸気使用の初期には、ボイラー馬力は、ボイラーから供給されるエンジンの馬力とほぼ同等でした。^{[ 23 ]}    

ボイラー馬力という用語は、もともと1876年のフィラデルフィア万国博覧会で、当時の最高の蒸気機関が試験された際に考案されました。これらの機関の平均蒸気消費量（出力馬力あたり）は、給水温度100 °F（38 °C）、飽和蒸気圧70psi （480kPa ）を基準として、1時間あたり30ポンド（14kg ）の水の蒸発量と決定されました。この当初の定義は、ボイラーの熱出力33,485Btu /h（9.813kW ）に相当します。数年後の1884年、ASMEはボイラー馬力を、 212 °F（100 °C）の「状態」で1時間あたり34.5ポンドの水の蒸発量に相当する熱出力と再定義しました。これにより、ボイラーの試験が大幅に簡素化され、当時のボイラーのより正確な比較が可能になりました。この改訂された定義は、ボイラーの熱出力33,469 Btu/h（9.809 kW）に相当します。現在の業界慣行では、ボイラー馬力をボイラーの熱出力33,475 Btu/h（9.811 kW）と定義しており、これは元の定義および改訂された定義に非常に近い値です。             

ボイラー出力の測定には、現在でもアメリカの産業用ボイラー工学においてボイラー馬力が用いられています。ボイラー馬力はBHPと略され、多くの場所で制動馬力を表す記号としても使われています。

牽引力（dbp）とは、鉄道機関車が列車を牽引したり、農業用トラクターが農具を牽引したりする際に利用できる動力のことです。これは計算値ではなく、実測値です。機関車の後ろに連結された動力計車と呼ばれる特殊な鉄道車両が、牽引力と速度を継続的に記録します。これらのデータから、発生する動力を算出できます。利用可能な最大動力を測定するには、制御可能な負荷が必要です。通常は、静的負荷に加えて、ブレーキをかけた別の機関車が使用されます。

牽引力（F）がポンド力（lbf）で測定され、速度（v）がマイル毎時（mph）で測定される場合、馬力（hp）で表される牽引力（ P ）は

$${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {\{F\}_{\mathrm {lbf} }\{v\}_{\mathrm {mph} }}{375}}.}$$

例：2,025ポンド重の牽引力を時速5マイルで牽引するには、どれだけの動力が必要ですか？

$${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {2025\times 5}{375}}=27.}$$

定数375は、1  hp = 375  lbf⋅mphであるためです。他の単位を使用する場合は、定数は異なります。一貫性のあるSI単位（ワット、ニュートン、メートル毎秒）を使用する場合は、定数は不要で、式はP = Fvになります。

この式は、ジェット機の速度と、その速度を維持するために必要な推力を用いて、ジェットエンジンの出力を計算するためにも使用できる。

例：推力4000ポンド、速度400マイル/時で発生する動力はどれくらいか？

$${\displaystyle \{P\}_{\mathrm {hp} }={\frac {4000\times 400}{375}}=4266.7.}$$

この単位は英国王立自動車クラブ（RAC）によって制定され、20世紀初頭の英国車の出力を表すために用いられた。多くの車はこの数値から名前が付けられ（オースチン・セブンやライリー・ナインなど）、また「40/50 hp」のように、RACの数値に実際の計測出力を併記した名称の車もあった。

課税馬力は、実際の馬力を反映したものではなく、エンジンのボアサイズ、シリンダー数、および（現在では時代遅れの）エンジン効率の推定値に基づいて計算された数値です。新しいエンジンがますます効率を高めるように設計されるにつれて、これはもはや有用な指標ではなくなりましたが、英国の規制では、この評価を課税目的で使用するために使用され続けました。RAC評価を使用していたのは英国だけではありませんでした。オーストラリアの多くの州では、課税を決定するためにRAC馬力を使用していました。^{[ 24 ] [ 25 ]} RACの式は、ケニア（英国領東アフリカ）などの英国の植民地でも適用されることがありました。^{[ 26 ]}

$RAC hp = D × D × n / 2.5$

どこ

Dは円筒の直径（または内径）をインチで表​​したものです。

nはシリンダーの数です。^{[ 27 ]}

課税対象となる馬力は、実際の排気量ではなく、ボアとシリンダー数に基づいて計算されていたため、ボアがストロークよりも小さい（アンダースクエア）エンジンが生まれ、回転速度に人為的に低い制限が課せられ、エンジンの潜在的な出力と効率が阻害される傾向があった。

この状況は、数世代にわたる4気筒および6気筒の英国製エンジンで続いた。例えば、 1950年代のジャガーの3.4リットルXKエンジンは、ボア83mm （3.27インチ）、ストローク106mm （4.17インチ）の6気筒エンジンであったが^{[ 28 ]}、ほとんどのアメリカの自動車メーカーは、ずっと以前からオーバースクエア（大口径、短ストローク）のV8エンジンに移行していた。例えば、初期のクライスラー・ヘミエンジンを参照のこと。    

公称馬力（nhp）は、19世紀初頭に蒸気機関の出力を推定するために用いられた経験則である。 ^{[ 29 ]}これは、蒸気圧を7psi （48kPa ）と仮定している。^{[ 30 ]}  

公称馬力 = 7 × ピストン面積（平方インチ）× 等価ピストン速度（フィート/分）/33,000。

外輪船の場合、海軍本部の規則では、ピストン速度（フィート/分）は 129.7 × (ストローク) ^1/3.38とされていた。^{[ 29 ] [ 30 ]}スクリュー蒸気船の場合は、意図されたピストン速度が使用された。^{[ 30 ]}

ストローク（またはストローク長）とは、ピストンが移動した距離をフィート単位で測定したものです。

公称馬力が実際の出力と等しくなるためには、ストローク中のシリンダー内の平均蒸気圧が7 psi (48 kPa)であり、ピストン速度が外輪船の想定関係によって生成される速度である必要がある。^{[ 29 ]}  

フランス海軍は、イギリス海軍と同じ公称馬力の定義を使用していた。^{[ 29 ]}

指示馬力（ihp）とは、往復動エンジンがシリンダー内の膨張ガスエネルギー（ピストン圧力×排気量）を変換する際に摩擦が全くない場合の理論上の出力です。これは、エンジン指示器と呼ばれる装置で測定されたシリンダー内の圧力から算出されます。ピストンがストローク全体にわたって前進するにつれて、ピストンにかかる圧力は一般的に低下し、指示器は通常、作動シリンダー内の圧力とストロークの関係を示すグラフを生成します。このグラフから、ピストンストローク中に行われた仕事量を計算できます。

指示馬力は、蒸気圧を考慮に入れるため、公称馬力（nhp）よりもエンジン出力のより良い指標であった。しかし、軸馬力（shp）や制動馬力（bhp）といった後の指標とは異なり、シリンダー内でのピストンの滑り、ベアリングの摩擦、トランスミッションやギアボックスの摩擦など、機械内部の摩擦損失による動力損失は考慮されていなかった。

ブレーキ馬力（bhp）は、クランクシャフト、トランスミッションの出力シャフト、後車軸、後輪などの特定の場所でブレーキ式（負荷）ダイナモメーターを使用して測定される出力です。^{[ 31 ]}

ヨーロッパでは、DIN 70020規格は、自動車で使用されているすべての補助装置と排気システムを装着したエンジンをテストします。古いアメリカの規格 ( SAE グロス馬力、 bhpと呼ばれる) は、オルタネーター、ウォーターポンプ、パワーステアリングポンプ、消音排気システムなどの他の補助コンポーネントのないエンジンを使用していたため、同じエンジンのヨーロッパの数値よりも高くなっていました。新しいアメリカの規格 ( SAE ネット馬力と呼ばれる) は、すべての補助コンポーネントを備えたエンジンをテストします (エンジン出力テスト規格で詳しく説明されています)。^{[ 32 ]}

ブレーキとは、均等な制動力を発生させたり、負荷をバランスさせたり、エンジンの出力力と等しくして所望の回転速度に保持したりするために使用される装置のことです。試験中は、出力トルクと回転速度を測定して制動馬力を決定します。馬力は、もともと「指示線図」（18世紀後半のジェームズ・ワットの発明）を使用して測定および計算され、その後、エンジンの出力軸に接続されたプロニーブレーキによって測定されるようになりました。現代のダイナモメーターは、いくつかの制動方法のいずれかを使用して、駆動系での損失が発生する前のエンジン自体の実際の出力であるエンジンの制動馬力を測定します。

軸馬力（shp）は、プロペラまたはタービンシャフトに伝達される動力です。^{[ 33 ]}軸馬力は、ターボシャフトエンジン、ターボプロップエンジン、産業用タービン、および一部の船舶用途で一般的な定格です。

ターボプロップエンジンの定格には、等価軸馬力（eshp）が使用されることがあります。これは、タービン排気からの残留ジェット推力から得られる等価出力を含みます。^{[ 34 ]} 1馬力あたり2.5ポンド力（11N ）の残留ジェット推力が発生すると推定されています。^{[ 35 ]} 

DIN 70020は、道路車両の馬力を測定するためのドイツのDIN規格です。DIN馬力は、機械馬力ではなくメートル法の馬力として、エンジンの出力軸で測定されます。SAEネット出力定格に似ていますが、SAEグロス出力とは異なり、DINテストでは、冷却システム、充電システム、純正排気システムがすべて接続された状態で、車両に搭載されたエンジンを測定します。DIN馬力は、ドイツ語のPferdestärke（文字通り「馬力」）に由来する「 PS 」と略されることがよくあります。 

イタリアではかつて、標準化団体UNIの連合組織であるイタリアCUNA（Commissione Tecnica per l'Unificazione nell'Automobile 、自動車統一技術委員会）の試験規格が使用されていた。CUNAは、エンジンの作動に必要なすべての付属品（ウォーターポンプなど）を取り付けた状態でエンジンをテストすることを規定していたが、オルタネーター/ダイナモ、ラジエーターファン、排気マニホールドなどのその他の付属品は省略可能であった。^{[ 37 ]}すべての校正と付属品は、生産エンジンと同じでなければならなかった。^{[ 37 ]}

ECE R24は、圧縮着火エンジンの排出ガス、設置、およびエンジン出力の測定の承認に関する国連規格です。 ^{[ 40 ]}これはDIN 70020規格に似ていますが、テスト中にエンジンのファンを接続する要件が異なり、エンジンから吸収される電力が少なくなります。^{[ 41 ]}

ECE R85は、正味出力の測定に関する内燃機関の承認のための国連規格である。 ^{[ 42 ]}

1980年12月16日付の規則80/1269/EECは、道路車両のエンジン出力に関する欧州連合の規格である。

国際標準化機構（ISO）は、エンジンの馬力を測定するためのいくつかの規格を公表している。

• ISO 14396は、ISO 8178排気ガス排出試験に提出される往復動内燃機関の出力を決定するための追加要件と方法を規定しています。これは、主に道路での使用を目的として設計された自動車のエンジンを除く、陸上、鉄道、船舶で使用される往復動内燃機関に適用されます。^{[ 43 ]}
• ISO 1585は、道路車両を対象としたエンジン正味出力試験規格である。^{[ 44 ]}
• ISO 2534は、道路車両を対象としたエンジン総出力試験規格です。^{[ 45 ]}
• ISO 4164は、モペットを対象としたエンジン正味出力試験コードです。^{[ 46 ]}
• ISO 4106は、オートバイを対象としたエンジン正味出力試験コードです。^{[ 47 ]}
• ISO 9249は、土木機械を対象としたエンジン正味出力試験規格です。^{[ 48 ]}

JIS D 1001は、火花点火式、ディーゼルエンジン、または燃料噴射式エンジンを搭載した自動車またはトラックのエンジン出力（正味出力および総出力）試験規格である。 ^{[ 49 ]}