发动机为什么要有飞轮？它有哪些作用？双质量飞轮又是怎么回事？

问大家一个问题，汽车发动机为什么能够平稳、持续的运行呢？我想大家一定会说发动机调校的好，曲轴动平衡，燃油系统、点火系统工作正常，多缸发动机做功重叠，等等。但是很多人都会忽略一个非常重要的因素，那就是发动机飞轮的作用。

很多人可能不知道发动机飞轮是什么，在哪里。如果我告诉你它安装在曲轴的末端，你可能也不太容易理解。但是我告诉你一件事，你就应该知道飞轮在哪里了。我们的汽车在启动时，需要起动机来带动发动机运转，然后才能启动。这个起动机直接驱动的就是飞轮，只要找到了起动机，就找到飞轮了。汽车在启动时，起动机通电运转，驱动齿轮与飞轮上的齿圈相啮合，然后起动机旋转，带动飞轮旋转，飞轮带动曲轴旋转，发动机就运转起来了。所以，飞轮是发动机的组件之一，它与曲轴组装在一起，是发动机的动力输出元件。

飞轮的结构很简单，就是一个铸铁圆盘，具有很大的转动惯量。为了在同样质量下增大转动惯量，一般飞轮的边缘做的比较厚。在飞轮边缘部位一般镶有齿圈，在发动机启动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。在飞轮的中心部位有几个螺丝孔，通过螺栓与曲轴组合为一体。飞轮的一面是平整的平面，与离合器片接触，另一面是特殊的形状，与曲轴连接在一起。

那么飞轮都有什么作用呢？前面说了，发动机启动时需要用到飞轮，但是启动仅仅是飞轮的功能之一。现在有些搭载48V轻混系统的发动机，在启动时直接驱动曲轴前端，已经不需要驱动飞轮了。其实飞轮还有更重要的的作用，那就是通过储存和释放能量，来提高发动机运转的均匀性，以及改善发动机克服短暂超负荷的能力，同时飞轮还是发动机的动力输出元件，通过它将发动机的动力传递给离合器或者液力变矩器。此外，在飞轮上还刻有上止点记号，用来校准点火定时或喷油定时以及调整气门间隙。

那么发动机为什么要有飞轮呢？这就要从发动机的工作原理说起了。现在汽车上普遍使用的是往复活塞式四冲程发动机，这种发动机每四个活塞冲程作功一次，但是在整个工作循环中，只有做功冲程产生动力，其它的进气、压缩以及排气冲程都是要消耗动力的。如果没有飞轮，发动机做功冲程产生的动力全部对外输出，就没有多余的动力来克服进气、压缩以及排气冲程消耗的功了，发动机就无法持续的运转下去。即使是多缸发动机间隔做功，曲轴的运转也会极不均匀，转速忽高忽低，稍有阻力发动机就会熄火，很难持续运转。

而飞轮是一个转动惯量很大的盘形零件，其作用如同一个能量存储器。在作功冲程中发动机发出的能量，除对外输出外，还有部分被飞轮吸收，然后在进气、压缩以及排气冲程中释放出来，补偿这三个行程所消耗的功，使曲轴能够克服阻力，继续运转。这样，发动机就可以持续的运转下去，不会因其它三个冲程消耗能量而熄火。此外还有一点，就是活塞位于上止点或者下止点时，连杆是完全垂直于曲轴，这时候连杆的动力是无法传递给曲轴的，也就是说“卡”住了。而飞轮巨大的转动惯量可以帮助活塞顺利越过上下止点，让连杆与曲轴之间重新形成夹角，继续传递动力，避免发动机“卡死”。

此外，由于四冲程发动机是间隔做功的，所以曲轴会受到周期性变化的扭力，曲轴的运转也是忽快忽慢，转速忽高忽低，缸数越少的车，这种现象越明显，这样会导致汽车极难驾驶。而飞轮由于有较大的转动惯量，它可以在曲轴增速时吸收部分能量阻碍其转速的增加，也可以在曲轴减速时释放能量增加曲轴的动力，阻碍其减速，这样就提高了曲轴运转的均匀性。即使发动机遇到短暂超负荷的工况，也可以由飞轮释放动力，避免发动机熄火，提高了发动机克服短暂超负荷的能力。

所以，飞轮对于发动机来说是必须存在的，不过不同类型的发动机飞轮的大小、形状是不同的。一般来说，发动机缸数越少，飞轮的尺寸及质量越大，发动机缸数越多，飞轮的尺寸及质量越小。此外，变速箱的型式也会影响飞轮的尺寸及质量，比如手动档车型，由于飞轮需要与离合器片结合、摩擦，所以飞轮尺寸及质量较大，同时还要有克服热衰退的能力；而自动档车型由于有液力变矩器的存在，可以在很大程度上吸收发动机的振动以及平衡曲轴的转速，所以飞轮的尺寸及质量较小，甚至有些车型使用质量 非常小的挠性飞轮。

那么飞轮重量的大小与发动机的动力有关吗？飞轮重量的大小，不会增加或减少发动机的动力输出，但是却可以改变发动机的动力输出特性。如果飞轮质量过大，会导致发动机提速较慢，但是克服超负荷的能力会更强，动力粘滞效应较强；如果飞轮质量较小，发动机提速较快，但是超负荷能力稍差，汽车加减速更顺畅。其实所有发动机的飞轮质量和尺寸，都是综合考虑了各方面的因素，经过精密计算后得出的结果，并且做了严格的动平衡测试，总体性能是非常均衡的。

传统的飞轮，是一个整体零件，可以帮助发动机平稳运行，但是不具备减振功能，发动机的振动会直接传递给传动系统，传动系统的振动也会反馈给发动机，从而影响发动机和传动系统的平稳运行。因此，汽车工程师发明了双质量飞轮。所谓的双质量飞轮，是指将原来的一个飞轮分成两个部分，一部分保留在原来发动机一侧的位置上，起到原来飞轮的作用，用于起动和传递发动机的转动扭矩；另一部分则放置在传动系变速器一侧，用于提高变速器的转动惯量。两部分飞轮之间有一个环型的油腔，在腔内装有弹簧减振器，由弹簧减振器将两部分飞轮连接为一个整体。

双质量飞轮最大的优点是：可以有效降低发动机旋转的不均衡性而造成传动系的扭转振动。在传统的离合器结构中，离合器片上有一个扭转减振器，用来降低离合器结合和转速变化时的扭转振动，但是它无法完美平衡发动机与变速箱在振动。而双质量飞轮一分为二，一是可以减少离合器在接合或分离时的冲击，另一点是可以减少发动机的震动。此外，双质量飞轮本身就有减振功能，所以与它配合的离合器片就不用设置扭转减振器，减小了离合器片的质量和尺寸。

所以，双质量飞轮现在应用越来越多，在传统的双离合变速箱上，一般都使用双质量飞轮来代替液力变矩器；在一些手动变速箱上，采用双质量飞轮可以减去离合器片上的扭转减振器，减小离合器片的转动惯量，让变速箱换挡更顺畅，也可以减轻同步器的负担；此外，在欧洲有很多柴油车，由于柴油机振动大，使用双质量飞轮可以有效的降低发动机的振动。

文章由易车号作者提供