早期的發動機爲什麼要有個大飛輪?

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不光是早期,現在的汽車發動機依然離不開飛輪,離開飛輪發動機將無法工作。飛輪主要有這幾個作用:

1、緩衝,讓發動機運轉更平穩

發動機運行時是連續轉動的,但是從細微方面來看其實動力是間斷輸出的,因為活塞往復4次做功1次,做功時產生推力,不做功時反而消耗動力,飛輪質量大,慣性更大,所以轉動狀態更穩定,做功時可以緩衝瞬間的巨大沖擊力,保證動力輸出的平順性。

2、幫助活塞運行過上下止點

活塞位於上止點或者下止點時連桿完全垂直於曲軸,這時候連桿的動力是無法傳遞給曲軸的,需要有外力幫助活塞運行過上下指點讓連桿與曲軸之間重新形成夾角才可以繼續傳遞動力,而飛輪轉動的慣性就可以輕鬆勝任。

3、飛輪是發動機動力輸出的關鍵部件

發動機動力最終體現在曲軸的轉動上,而曲軸直徑很小,我們不能直接利用,所以需要飛輪做中介,曲軸把動力傳遞給飛輪,離合器系統就安裝在飛輪上,這樣就可以完美獲得發動機的動力。

4、啟動的需要

飛輪直徑很大,起動機可以輕鬆驅動飛輪,如果沒有飛輪起動機直接驅動曲軸的話就需要更大的起動機,顯然這是很不划算的。


我是故鄉的雲


不光是早期發動機要飛輪,現在的發動機同樣要飛輪呀。內燃機工作時候,本質是脈衝形式的,而我們對車子的要求是連續運動的,如果沒有飛輪,轉速波動會非常大,而且在帶負載時候估計無法平穩的工作,飛輪可以理解成家裡的蓄水池,也可以理解成電路上的電池和電容,儲能用了,請關注:

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發動機之所以要有個,目的就是為了能夠更好地存儲發動機的運動能量,保證曲軸的平穩運轉,就跟陀螺一樣,用力旋轉一下就能保持相當長時間的轉動。陀螺在給它一個初始動力後就能保持較長一段時間的轉動。發動機飛輪採用的也正是這種原理,另外飛輪的外圈部分特意做成齒環的形狀,和汽車發動機相連,通過起動機帶動飛輪旋轉,從而啟動發動機。

四衝程發動機的工作過程,都是要經過進氣,壓縮,做功,排氣四個行程。拿一般單缸的發動機來說,它只有一個行程做功,其他三個不做功,這樣曲軸轉兩圈卻只有180度是在做功的,所以運轉不平順,平穩性差。而飛輪有儲存能量的作用,它可以讓另外三個不做功的行程轉動保持平穩。所以單缸發動機需要一個大的飛輪。而多缸的因為做功行程是相互錯開的,所以運轉更加平順些(這也是越多缸的汽車震動越小的原因),飛輪也就更小一點。

飛輪作為一個質量比較大的鑄鐵慣性圓盤,它能夠貯存能量,這些能量用來供給非作功的行程,從而保證發動機曲軸旋轉的均勻性和輸出扭矩的均勻性。另外借助飛輪本身旋轉的慣性力,來克服汽車起動時汽缸中的壓縮阻力,從而推動發動機的正常運轉。

實際上,從工業革命開始,人們就使用飛輪來儲存能量,如蒸汽機。 對飛輪施加一定的扭矩,飛輪就能歡快的飛起來,即使不施加扭矩,也由於慣性,飛輪不會立即馬 上停下來。 然而提升飛輪動能的方法有兩種,加大飛輪的質量和提高飛輪的旋轉速度。F=mv 正如你說,為了能量的連續,所以發動機都要使用飛輪。


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看到這個問題我嚇了一跳,還以為我OUT了。不只是早期的發動機有大飛輪,現在的汽油發動機都有大飛輪,說到大飛輪,那我們來說說汽車的啟動系統。

為了使靜止的發動機進入工作狀態,必須先用外力轉動發動機曲軸,使活塞開始上下運動,氣缸內吸入可燃混合氣,然後依次進入後續的工作循環。而依靠的這個外力系統就是啟動系統。這個啟動系統最關鍵的就是啟動機。

飛輪作為離合器的一部分,可與離合器壓盤結合或分離,與曲軸剛性連接,可以作為發動機正時標記的核對。利用飛輪旋轉的慣性,使發動機工作的四個工作循環順利進行(進氣-壓縮-工作-排氣),發動機起動時,起動電機工作,通過啟動機電機上的小齒輪,與飛輪外周的齒圈齧合,帶動發動機曲軸旋轉,使發動機起動。

也就是說,發動機的啟動時依靠大飛輪的,因此發動機設計上必須有大飛輪!

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初中物理中教材中,只介紹單缸四衝程內燃機,一個工作循環有吸氣、壓縮、做功和排氣四個衝程組成,活塞往復兩次,帶動飛輪轉動兩週(每一個衝程轉180°),只有做功衝程燃氣推動活塞運動對外做功,帶動飛輪轉動。完成做功衝程後,由於慣性飛輪保持原來的運動狀態,繼續轉動,進而帶動活塞完成排氣、吸氣、壓縮三個衝程,而後就迎來下一個做功衝程。因此飛輪的作用就是將做功衝程獲得的能量儲存起來,並靠其慣性完成排氣、吸氣、壓縮三個衝程。至於飛輪為什麼要大,實質是質量大,慣性大。另外,由於四個衝程(兩週)只有一個衝程(180°)做功,轉速不均勻,轉動勢必不太平穩。大飛輪也憑藉較大的慣性,使內燃機的轉速較為均勻,轉動較為平穩。


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飛輪這個零件其實不單單是內燃機上有使用,過去的蒸汽機,現在的一些衝壓機床上也有使用,飛輪對內燃機來說尤為重要,飛輪的主要作用是儲存發動機的動能,由於四衝程發動機工作需要進氣,壓縮,做功,排氣四個過程,曲軸需要旋轉720度才能完成一次做功,而在720度的範圍內只有燃燒做功的180度發動機是有動能的,所以其他的540度旋轉都是依靠飛輪的慣性帶動的,如果沒有了飛輪發動機在到達再次點火做功以前就停止轉動了,
這個原理就像是陀螺一樣,我們讓陀螺旋轉起來,陀螺就會依靠慣性自己旋轉,有了飛輪還可以讓發動機運轉更加平穩,而且發動機燃燒做功以後的旋轉方向也是依靠飛輪的慣性來完成,在飛輪的外圓上安裝齒圈起動機就可以帶動發動機啟動了,所以說現階段發動機還是離不開飛輪的。

那麼飛輪是不是越大越重就越好呢?這個還真不是,飛輪的大小重量都是經過嚴格的設計的,比如單缸發動機就需要比較大的飛輪才能保證發動機的正常運轉和平穩性,因為發動機只有一個氣缸,720度的範圍內只有一次點火做功,所以就需要比較大比較重的飛輪來配合發動機。
而我們多缸發動機就不需要這麼大的飛輪了,比如4缸發動機在720度的範圍之內,每180度就會有一個氣缸點火做功,這樣發動機就會有連續的動力旋轉,所以多缸發動機的飛輪就小多了,而且飛輪的重量過大還會消耗發動機的動力,降低發動機的加速和反應,所以現在很多車型都是採用的輕量化的飛輪來提高發動機的加速性和反應速度。


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