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。
发动机飞轮的主要作用就是储存发动机的能量，辅助发动机工作，使发动机运转更平稳，其实飞轮和我们小时候经常玩的陀螺很像，你给他一个力陀螺就会旋转很久，依靠的就是自身的惯性，飞轮也是这个原理。
因为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。飞轮给曲轴增加一个转动惯量，把做功冲程输出功的一部分转化为飞轮的动能储存起来，用于克服其它三个冲程的阻力，从而使发动机的转速波动不至于过大，输出的扭矩更平稳。这是飞轮的储能作用。飞轮还有其它的作用，请您仔细向下看。
下图是单缸机的飞轮转动惯量不同时，输出扭矩的平滑效果。只是一个示意图，可以直观的理解飞轮的作用。
虽然4缸机，每个180度曲轴转角，都有一个气缸做功，但是在做功冲程中，缸内压力不仅不是一个恒定值，而是有剧烈的变化，基本上使在压缩上止点后10度作用，缸内压力达到最大值，然后就是一路下降，所以四缸机的扭矩波动虽然没有单缸机那么剧烈，还是有一定波动的，也必须要用飞轮来对扭矩进行平滑。下图是4缸机的飞轮转动惯量不同时，输出扭矩的平滑效果。
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。
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。
汽车飞轮除了这个作用以外还有启动发动机的作用，在飞轮的外圆安装齿圈以后起动机就可以带动飞轮启动发动机了，但也不是飞轮越重就越好，飞轮如果太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是很轻的。
飞轮除了起到储能作用外，还有以下功用：
1、飞轮是摩擦式离合器的主动件；
2、飞轮中心的圆孔还要安装轴承，为变速器的一轴前端提供支撑；
3、飞轮轮缘上镶嵌有供发动机启动用的齿圈，用于和起动机的主动齿轮啮合，为启动发动机提供动力。
4、飞轮上一般标有上止点记号；
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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