飞轮是一个转动惯量很大的盘状部件,起到储能的作用。对于四冲程发动机,每四个活塞冲程做功一次,即只有工作冲程做功,而排气、进气和压缩冲程都消耗功。因此,曲轴输出的扭矩周期性变化,曲轴转速不稳定。为了改善这种情况,在曲轴的后端安装了飞轮。
发动机的主要作用是储存发动机的能量,辅助发动机工作,使发动机运转更加平稳。其实飞轮和我们小时候玩的陀螺很像。如果你给他一个力陀螺,它会旋转很长时间,靠的是自己的惯性,飞轮也是基于这个原理。
因为4冲程发动机只在工作冲程输出功,进气、压缩、排气其他三个冲程都是消耗功的。在飞轮上增加一个惯性矩,将动力冲程的一部分输出功转化为飞轮的动能储存起来,用来克服其他三个冲程的阻力,这样发动机的转速波动就不会太大,输出扭矩也更稳定。这就是飞轮的储能功能。
此外,飞轮还有以下作用:飞轮是摩擦离合器的传动部件;飞轮轮缘上嵌有用于启动发动机的飞轮齿圈;飞轮上还刻有上止点标记,用于标定点火正时或喷油正时,调整气门间隙。
飞轮的转动惯量更大,会让发动机的输出扭矩更平顺,转速更稳定。但飞轮的转动惯量不宜过大,这样会增加飞轮的质量,增加发动机的启动功率需求,恶化发动机扭矩输出的响应性。所以飞轮设计时,大部分质量集中在轮圈上,轮圈做得又宽又厚,以较小的飞轮质量获得较大的转动惯量。
发动机的气缸数越少,飞轮的质量就越大。发动机的缸数越多,工作区间角越低,所以缸数越多,发动机越稳定。相对来说,飞轮的重量不需要那么大。
除了这个功能,飞轮还可以启动发动机。起动机可以在飞轮外圆安装齿圈后带动飞轮启动发动机,但飞轮越重越好。如果飞轮过重,会增加发动机的运行负担,降低发动机的加速性。所以现在的小型车的飞轮都很轻。