发动机的有效功率是发动机最主要的性能指标，是发动机各类型试验中最基本的测量项目。对有效功率通常采用测试发动机输出轴的转矩和转速，再按照式（22-9）计算得出的间接测量方法。

式中 N_e——发动机输出功率（kW）；

M_e——发动机输出轴的转矩（N·m）；

n——发动机输出轴转速（r/min）。

在发动机台架试验中，经常采用的是测功机测量发动机的输出转矩，测功机不仅能测量发动机的转矩，还能吸收发动机输出的功率；根据其吸收功率的方式不同，可以分为水力测功机和电力测功机。电力测功机又可以分为直流电力测功机、交流电力测功机和电涡流测功机。

1.水力测功机

水力测功机是一种老式的吸收型测功机，发动机输出的机械能在测功机里转化为热能，并由进入壳体中的水吸收而排出带走，极少部分则由测功器外壳壁散热给空气，与此同时完成转矩的测量。水力测功机构造简单，主要由一架于滚动轴承上的可摆动的外壳（定子）和架于主轴上的转子所组成。它的基本工作原理是利用转子在充满水的定子中旋转产生摩擦阻力来吸收发动机功率，同时通过与外壳相连的测力机构测出力矩。根据转子结构不同，水力测功机大体上可分为涡流室式、盘式和柱销式三种。

图22-10所示为涡流室水力测功机。

水力测功机特性曲线表示了测功器在不同转速下所能吸收的功率范围，图22-11即是一张水力测功机的特性曲线图。其中满水功率吸收线、最大制动转矩线、最大功率线、最高转速限制线、及空气摩擦阻力线五条线所包围的区域表示了该型水力测功机所能吸收的功率范围。这也是发动机性能试验时选用测功机的依据。凡发动机的特性在曲线图形所包围的范围不超过此范围，一般均能在该型水力测功机上进行特性试验。

图22-11中满水功率吸收线（OA曲线）表示测功机在一定的进水压力下，随着转速的变化所能吸收的最大功率线。

最大制动转矩线（AB直线）为保持测功机转矩为最大值时，随着转速的变化，测功机所能吸收的最大功率线。

最大功率线（BC直线）为不超过测功机最大容许的排水温度时，测功机所能吸收的最大功率限制线。

CD直线为测功机最高转速限制线。

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图22-10 涡流室水力测功机结构

1—底座 2—左右轴承 3—主轴部件 4—联轴节 5—轴承压板 6—骨架油封7轴套 8、9—双金属轴套 10—0左右轴承外壳 11—左右侧壳 12—螺塞 13—转子 14—外壳 15—封水圈 16—测速齿轮 17—转速传感器 18—溢水管 19—旋塞

图22-11 水力测功机特性曲线

空气摩擦阻力线（OD曲线）为测功机不充水时的制动功率线，充水情况下最佳控制时的最小吸收功率线应略高于空气摩擦阻力线，以免产生事故。

2.电涡流测功机

电涡流测功机利用电涡流产生制动力矩进行转矩测试的，如图22-12所示。其具有精度高、振动小、结构简单、体积小、耗电少等优点，并且具有十分广泛的转速范围和功率范围，可以达到1000～25000r/min甚至更高，功率可以达到5000kW，但此种测功机与水力测功机一样，只能将发动机的功率转换成热量消耗掉而不能发出电力，也不能作为电动机倒拖发动机。

图22-12 电涡流测功机结构

l—感应盘 2—主轴 3—联轴器 4—励磁线圈 5—冷却室 6—气隙 7—出水管道 8—油杯 9—测速齿轮 10—轴承座 11—进水管道 12—支撑环 13—外环 14—底座

一般电涡流测功机的特性曲线如图22-13所示，在对测功机进行选配时，一定要保证发动机的特性曲线包络在测功机的特性曲线之内。

电涡流测功机的特性曲线图中有三条重要的曲线，其中转矩特性曲线及功率特性曲线是指在励磁电流最大时，测功机所能提供的制动力矩及吸收的功率的大小随转速的变化曲线；最小吸收功率曲线是指测功机励磁电流等于零时所能吸收的功率随转速的变化曲线。从曲线图中可以看出，当励磁电流一定时，转矩随转速增加而增大，但转速增至某一数值后，制动转矩反而下降；吸收功率则是随转速增加而增大，当转速达到最大转矩点的转速时，吸收功率也达到最大，转速继续升高，吸收功率不再上升。

图22-13 电涡流测功机特性曲线