内燃机汽车发动机工作原理-飞轮的作用
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。
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