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名词解释:
Flyingwheel·飞轮是内燃式热机核心的结构,形状为带有圈齿圈的圆盘型零件;其功能有两种,主要功能是贮存动能达到平稳运行,其次则为离合器传动结构的主动盘。燃油汽摩装备的发动机均为「四冲程·活塞往复循环式热机」,是内燃机的一种。所谓内燃机指在机体内部的燃烧室里点火做功,以燃烧产生的动能转化为机械能的机器;实现转化的基础是热能推动活塞,活塞推动连杆,连杆将动力传递到曲轴并使其运转。
下图为单缸内燃机运行的概念。
四冲程是什么意思?其实指的是内燃机的四个运行步骤。
进气喷油·活塞下行压缩蒸发·活塞上行点火做功·活塞下行排气吸气·活塞上行真正转化动力的是第三步的做功冲程,而每个冲程都需要时间来完成活塞往复运转的动作。那么曲轴获得的动力就必然会是“间断”的,而且缸数越少间隔的时间越长;因为四冲程机的曲轴转两圈才会做功一次,级别最低的直列三缸发动机点火间隔角就是(÷3=°),普通的四缸发动机则为°。
间隔角度越大则动力交替出现的间隔时间越长,反之则会越短;时间差值会影响曲轴的运转稳定性,所以才需要飞轮。
曲轴被活塞推动才能运转,但获得动力只有第三冲程;而即使是四缸发动机也是每隔°才能获得一次做功产生的推动力,动力并非线性持续的输入到曲轴,那么曲轴的转速也就会“忽快忽慢”。因为作用于曲轴的惯性力会“一下耗尽”,而一个气缸做功时,其他气缸或者是通过曲轴推动活塞上行压缩,或者则是上行排气,亦或者是下行吸气。
这些动作都在损耗曲轴的惯性力,曲轴的转速必然会在做功后减慢,又会在下一次做功时加快;忽快忽慢的转速不仅会影响NVH,同时会影响驾驶的平稳性,不稳定的曲轴磨损也会加大很多。想要让曲轴稳定的运行,只有加上一个“能量贮存器”——也就是飞轮。
飞轮固定在发动机的右侧,与曲轴刚性连接!曲轴转动时飞轮也会以相同的转速运转,或者说飞轮是被曲轴推动运转;而圆形的“大铁盘”的质量会比较大,在被曲轴推动运转时会贮存一定量的转矩,在做功结束并没有开始下一次做功之前的“减速过程中”,飞轮贮存的能量又会被释放出来,从而以“一吸一放”的状态将曲轴转速维持在稳定的标准线上。
这就是飞轮的功能,说白了就像是个“稳定器”“配重块”“减振器”或者是“能量贮存器”;没有飞轮的内燃机运行状态会非常不稳定,所以即使是单缸摩托车也会有小小的飞轮,振动比较大的柴油机会使用很大的飞轮,那么现在汽车的飞轮是大还是小呢?
飞轮越来越小,缸数越多也会越小!
需要飞轮的原因是动力输出并非持续,点火间隔角的大小决定了动力中断与衔接的效率;直列四缸机的是间隔角为度,这个标准其实并不大了,尤其是很多大缸径的大扭矩发动机动力衔接本就很顺畅。那么用于保持稳定的飞轮也就不用很大,同时有些飞轮还会配备减振器,所以质量可以进一步的降低。
六缸机的间隔角低至度,动力衔接理论上会更加平顺,所以飞轮的尺寸也会更小一些。
飞轮还有没有其他的功能呢?
手动变速器,AMT电控机械变速器,DCT双离合变速器都将飞轮作为“主动盘”使用;离合器就是在飞轮壳里,飞轮上的摩擦片会带动离合器运转。流程是通过弹簧通过压盘将离合器压片压在飞轮上,利用巨大压力与粗糙的离合器实现足够大的摩擦力,以实现离合器被飞轮带动运转进而输出动力。
液力变矩器也是与飞轮连接,只是连接的方式并不一样罢了。
最后在了解一个知识点:飞轮的齿圈是用于启动内燃机。启动系统的核心包括电瓶、电控和起动电机,启动瞬间是为电机通电,电流在电机内部形成电磁场以推动电机运转,单向离合器推动电机小齿轮与飞轮齿圈结合,从而带动飞轮与曲轴同时运转,开始自行点火做功后则为启动完毕。
所以飞轮虽然是不得不使用的结构,但在使用后又有了其他功能,飞轮是非常重要的结构。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
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