为何单缸柴油机上都有一个很大的飞轮？那么它的作用又是什么？

小时候农村随处可见的手扶拖拉机，除了其巨大的震动噪声和特大号的”车钥匙“给大家留下深刻印象外，其每台柴油机上高速旋转的“大飞轮”同样会给大家留下深刻的印象。相信儿时很多小伙伴都会和我一样，好奇这个”大飞轮“有什么用吧？今天我就是来讲讲这个“大飞轮”，解开大家小时候的疑惑。

农村的手扶拖拉机

在解开这个疑惑前，我们先要了解一下“飞轮”。

飞轮是什么？飞轮其实是安装在机器回转轴上的具有较大转动惯量的轮状蓄能器。

飞轮

飞轮有什么特性呢？飞轮在静止时，如果想要让飞轮转动起来，需要消耗较大的功，但是当达到一定转速后飞轮所具有的动量和动能就会很大，如果想让其短时间内停下来所需的的外力便会很大，那么它就能够克服较大的阻力来维持原有运动。而正在运行的机械，当机器转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来，飞轮也可以用来减少机械运转过程的速度波动。

单缸柴油机

接下来我们看看四冲程柴油机的工作原理，我们会发现其只有一个冲程在做功，其它三个冲程都是需要消耗功的，那么柴油机其它的三个行程是靠消耗谁的功来保持其持续运行的呢？

四冲程柴油机的工作原理

既然飞轮是一个“能量存储器”，并且拥有“能够克服较大的阻力维持原有运动的能力”，那么我们就可以这样理解：当柴油机在膨胀功行程时传输给曲轴的能量除对外输出外做工外，还有部分能量被飞轮吸收（储存），而飞轮“能够克服较大的阻力维持原有运动的能力 ”使单缸柴油机能越过活塞上下运行的"死点"继续运行，这样其它的三个行程就可以通过消耗飞轮储存的能量来完成。最后我们就可以理解为：飞轮储存的”能量“和其具有的”维持原有运动的能力“使柴油机能保持一个方向（单缸柴油机很容易发生倒转）正常连续的工作。

柴油机的运转

而通过这句话：”当机器转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来，飞轮可以用来减少机械运转过程的速度波动“，我们还可以知道飞轮对速度的变化的”敏感性“低。柴油机本身是把往复运动转换成旋转运动的机械，加之其四个冲程只有一个冲程做功，三个消耗功，因此曲轴对外输出的转矩呈周期性变化，曲轴转速并不稳定（这一现象在单缸柴油机中尤其明显）。而飞轮对速度的变化的”敏感性“低的这一特性，恰恰能改善曲轴转速并不稳定的问题，使输出转速平稳。

多缸机的曲轴

除了上面这个重要的作用外，飞轮还有其它很多作用。

比如在飞轮上做上刻度标记，在不拆开柴油机就能知道曲轴的相位，这样就能方便校准”供油提前角“和”气门间隙“的测量调整。

气门间隙的测量

以前的手扶拖拉机启动时，需要通过摇把快速摇转飞轮，使其具有启动的惯性，帮助活塞越过压缩上止点，协助柴油机实现发火，完成柴油机的启动。

小型推土机的柴油机手摇启动

现在的柴油机基本上已经普及了电启动。而在飞轮上设置齿轮，通过电机来驱动飞轮能很容易实现柴油机的电启动。

电启动柴油机

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作者：小船人的梦想 2018年9月27号