内燃机汽车发动机工作原理

曲轴飞轮组机构结构图

飞轮（flying wheel），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。

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。

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。

飞轮除了起到储能作用外，还有以下功用：

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。