测功器

通过测定内燃机发出的扭矩和转速，来确定其有效功率的台架式试验设备。测定时，它能调节内燃机的负荷。

种类

主要有水力测功器、电力测功器和电涡流测功器。

水力测功器

内燃机发出的有效扭矩，通过测功器转子搅动壳体中的水，使其冲击测功器的定子和壳体产生偏转，并用称量机构或拉压传感器将偏转力表示出来。水力测功器按结构特点、功率储备、应用场合的不同，分为三种基本型式。①圆盘式水力测功器（图1）。在转子轴上固定安装若干个圆盘，壳体内也装有相应的圆环。为了增加对水层的摩擦阻力，在圆盘和圆环上钻了许多小孔。调节进水量和出水调节阀，可以改变壳体内的旋转水层厚度，即改变圆盘浸入水中的深度和测功器的制动扭矩。这种测功器能正、反方向旋转，工作稳定，结构简单，维护方便。②搅棒式水力测功器，又称柱销式测功器。是用具有方形断面的搅棒代替圆盘，以增加对水的扰动。其优点是结构简单，可反转，尺寸小，吸收功率大。但工作不够稳定，尤其是在低负荷时更加明显。③涡流室式水力测功器（图2）。在转子和定子的侧面上有许多半椭圆形截面的涡流室，水在离心力作用下，从转子的涡流室边缘流出，射向定子的涡流室，并沿着它返回转子的涡流室，形成高速运动的水涡流。水流在涡流室之间的冲击，以及与型面的摩擦，使测功器产生制动扭矩。调节转子与定子间的闸套，可以改变涡流室之间的通流面积，从而调节制动扭矩。它的优点是工作平稳，操作方便，但结构较复杂，不能反转。

图1 圆盘式水力测功器

图2 涡流室式水力测功器

电力测功器

广泛应用的是平衡式直流电力测功器（图3）。它由变流机组、平衡电机和操纵台等组成。平衡电机为一台直流电机，是测功器的核心部分，其外壳与水力测功器相似，装有称量机构。当内燃机驱动电枢发电时，即可用称量机构测出平衡力矩。这种测功器工作平稳，测量精度较高，并可作为电动机倒拖内燃机，这样便可测出内燃机的摩擦功率，还可以起动内燃机。

图3 平衡式直流电力测功器

电涡流测功器

主要由转子（包括发动机驱动轴及电感器）和摇动架（包括产生制动力矩的涡流环、铁芯、激磁线圈）组成（图4）。当激磁线圈通以直流电时，在转子与铁芯间隙处就有磁力线通过，此间隙内的磁通量分布不均匀，在转子齿顶处磁通密度很大，而通过齿槽处的磁通密度则很小。当转子旋转时，间隙处磁阻发生变化，致使涡流环的磁通量不断增减。由电磁感应定律可知，此时在涡流环上产生强烈的涡电流。涡电流与磁场的相互作用形成制动力矩。制动力矩的大小可由激磁电流来进行调节。借助称量机构可将电涡流测功器涡流环吸收的发动机功率测出。而产生的大量热量要由冷却水带走，因此工作时要有电源及水源，控制调节系统比较复杂，而且不能倒拖内燃机。但它的精度较高，振动小，结构简单，转速和功率的范围大。

图4 电涡流测功器结构示意

特性曲线

表示在不同转速下测功器能吸收的*大及*小功率。在选用测功器时，必须注意与内燃机特性曲线的匹配问题。图5是测功器特性曲线示意图。0—1曲线表示测功器在满负荷（水力测功器充满水；电力测功器激磁电流*大）时能吸收的功率。1—2是转子*大制动扭矩（或*大电流）限止线。2—3是散热限止线。3—4是转子的离心力负荷限止线（即转速限止线）。4—0是空载线，表示测功器的*小扭矩，这是由于空气的阻力和转子轴承的摩擦所引起的制动扭矩。0—1—2—3—4—0所包含的面积就是测功器的工作范围，在此面积内测功器所能吸收的功率可以任意调整。只要内燃机的外特性曲线在此面积内，即认为两者是匹配的。

图5 测功器特性曲线示意图