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行业新闻
你知道吗?为啥发动机都要配一个飞轮?

发布时间:2018-11-22

  飞轮(flyingwheel),转动惯量很大的盘形零件,其作用如同一个能量存储器。对于四冲程发动机来说,每四个活塞行程作功一次,即只有作功行程作功,而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功。因此曲轴对外输出的转矩呈周期性变化,曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况,在曲轴后端装置飞轮。

  大飞轮是一个较大直径的圆盘,一般都是铸铁材料的。它的主要作用是将能量贮存起来,目前市面上90%汽车都是四缸的,都属于间歇性燃烧做功,各个气缸产生的能量传递到曲轴不是连续和均匀的,飞轮的作用就是存储这样的能量,使得曲轴系统有较大的惯性,再借助这个大飞轮使得发动机运转平稳和降低噪声,简单的说就是让速度更平稳。

  图为4冲程发动机只有做功冲程对外输出功,其它三个冲程进气、压缩、排气都是消耗功的。因为四冲程发动机720度才能完成一次做工,而只有燃烧做工行程的180度有动能,飞轮就把做工的能量储存起来,利用自身的惯性来辅助发动机完成另外3个行程的做工,发动机的气缸数量越少飞轮的质量就越大,发动机的气缸多了就可以降低做工的间隔角度,所以气缸越多发动机也就越平稳,相对来说飞轮的重量也不需要那么大了。

  下图是单缸机的飞轮转动惯量不同时,输出扭矩的平滑效果。只是一个示意图,可以直观的理解飞轮的作用。

  虽然4缸机,每个180度曲轴转角,都有一个气缸做功,但是在做功冲程中,缸内压力不仅不是一个恒定值,而是有剧烈的变化,基本上使在压缩上止点后10度作用,缸内压力达到最大值,然后就是一路下降,所以四缸机的扭矩波动虽然没有单缸机那么剧烈,还是有一定波动的,也必须要用飞轮来对扭矩进行平滑。下图是4缸机的飞轮转动惯量不同时,输出扭矩的平滑效果。

  飞轮的转动惯量大一些,会使发动机的输出扭矩更平滑,转速更稳定。但是飞轮的转动惯量也不能太大,惯量大,飞轮的质量也会增大,发动机启动功率需求就会增大,发动机扭矩输出的响应性也会变差。所以,飞轮设计时,把大部分质量集中在轮缘上,把轮缘做的又宽又厚,以便在较小的飞轮质量下获得较大的转动惯量。

  发动机的气缸数量越少飞轮的质量就越大,星际娱乐,发动机的气缸多了就可以降低做工的间隔角度,所以气缸越多发动机也就越平稳,相对来说飞轮的重量也不需要那么大了。

  当然飞轮的重量和大小也得根据发动机功率合理配备,并不是越大越好,汽缸越少的发动机越需要走惯性,否则发动机就会没力,在发动机吃力的情况下,飞轮过重更容易导致加不起来油门而熄火停车,飞轮的大小也得考虑发动机的承受能力,小了费油,大了怕发动机内部机械强度不够,跑散架啦。

  1、在启动时,起动机通过与飞轮上的齿圈啮合,带动曲轴转动,实现发动机的启动。

  2、为使飞轮既具有较大的转动惯量,质量又要尽可能小,飞轮的质量多集中在轮缘上。多缸机的飞轮应与曲轴一起进行动平衡,否则在旋转时会因为质量不平衡而产生离心力将加剧发动机的振动,加大主轴承的磨损。为了在拆装时不破坏它们的平衡状态,飞轮与曲轴之间有严格的相对位置,一般用定位销或不对称布置螺栓给予保证。在使用自动变速箱的车辆上,由于液力变矩器本身有较大的转动惯量,飞轮仅起连接发动机和变速箱的作用,这时飞轮简化为在一个柔性钢板上安装有启动齿圈的柔性连接盘。

  飞轮是与曲轴一起进行动平衡,为了保持动平衡后曲轴和飞轮的相对位置,通常采用定位销或不等距的螺栓将飞轮固定在曲轴后端。