
雙質量飛輪(Double Mass Flywheel,簡稱 DMFW)是 20 世紀 80 年代末在汽車動力傳動系統中應用的一種新型飛輪結構,其核心功能是隔離引擎曲軸的扭振動,顯著改善汽車的駕駛舒適性與使用性能。作為鑄鐵飛輪、撓性飛輪的升級產品,雙質量飛輪主要用于搭載 MT、CVT、DCT 波箱的私家車。截至 2026 年,該產品已由國內企業實現批量生產,打破了早期完全依賴進口的局面。
雙質量飛輪將傳統單質量飛輪一分為二,在不增加飛輪整體轉動慣量的前提下,將動力傳動系統的固有頻率降低到引擎怠速轉速以下,從而將共鳴轉速隔離在引擎正常工作轉速範圍之外。這一設計有效解決了傳統離合器扭振減震器無法將系統固有頻率降至怠速以下的根本矛盾。
雙質量飛輪將傳統的一個飛輪分成兩個獨立部分。第一質量(初級質量) 保留在引擎一側,安裝在曲軸輸出端,起到傳統飛輪的作用,用於啟動引擎和傳遞曲軸的轉動扭力。第二質量(次級質量) 則放置於波箱一側,與離合器及變速箱輸入軸相連,用於提高傳動系統的轉動慣量。
兩個質量塊之間設有一個環形的油腔,腔內裝有彈簧減震器(通常為弧形螺旋彈簧),由該減震器將兩部分飛輪連接為一個整體。一個典型的雙質量飛輪結構一般包括第一質量、第二質量和彈性元件(螺旋彈簧)等核心部件。根據彈簧布置方式的不同,雙質量飛輪可分為周向長弧形彈簧式和周向短彈簧式等不同類型。弧形彈簧作為減震的核心零件,工作時承擔扭振,是決定雙質量飛輪性能的關鍵部件。
傳統引擎的扭振依靠離合器中的扭振減震器來抑制,但其存在固有缺陷:一方面,該減震器無法將整個動力傳動系統的固有頻率降低到引擎怠速轉速以下,因此在引擎運行範圍內仍存在共鳴現象;另一方面,受彈簧安裝半徑和傳遞扭力限制,實際設計中很難通過降低彈簧剛度來有效減少扭振。
雙質量飛輪的解決方案是將質量一分為二。次級質量(第二質量)能在不增加飛輪整體慣性矩的前提下提高傳動系統的慣性矩,使共鳴轉速下降到怠速轉速以下。具體而言,當引擎曲軸產生扭振時,初級質量隨曲軸一同震動,而次級質量通過彈簧減震器的緩衝作用,與初級質量之間產生相對轉動。彈簧在此過程中被壓縮和釋放,將扭振的能量轉化為彈簧的彈性勢能並逐步耗散,從而有效隔離了從引擎傳遞至波箱的扭振。初級質量與次級質量相互轉動的角度一般不超過 12 度。
雙質量飛輪技術的發展經歷了多個關鍵階段。1985 年前後,汽車史上第一個批量生產的雙質量飛輪投產,用於寶馬轎車。該裝置採用了無潤滑的阻尼器,由分佈在圓周上的短直線形重型彈簧組成,但存在較為嚴重的磨損問題,使用壽命較短。1987 年前後,出現了第一個採用潤滑油潤滑的雙質量飛輪,潤滑油存放在彈簧溝槽中,對彈簧和滑動外殼之間的接觸處進行潤滑,延長了裝置的使用壽命。1989 年,弧形彈簧阻尼器的引入成為雙質量飛輪技術的突破性進展,幾乎解決了所有的共鳴問題,成本也不斷下降。1995 年,利用金屬板開發了雙質量飛輪的摺疊式質量,為廣泛應用奠定了基礎。
1998 年,雙質量飛輪的年產量約為 200 萬件,歐洲當年生產的帶手動波箱的轎車中約有五分之一採用了雙質量飛輪。1997 年的數據顯示,排氣量超過 2L 的引擎,尤其是汽油引擎,基本上都裝備了雙質量飛輪。2004 年,舍弗勒旗下 LuK 公司的雙質量飛輪產銷量約為 500 萬件。國內方面,2008 年吉林大華機械制造有限公司與吉林大學合作開展雙質量飛輪的研發項目,經過十餘年努力,填補了國內空白。2020 年,國內企業開始為吉利汽車批量供應雙質量飛輪產品,改變了此前主要由國外企業供應的市場格局。
雙質量飛輪的主要優點在於顯著的減震降噪效果。它可以有效降低因引擎旋轉不均衡性造成的傳動系統扭振,大幅減少對引擎和波箱的衝擊感,提高動力輸出的質感。同時,它有利於波箱的減載、曲軸的減震,並能提高汽車的換檔性能。由於離合器不再需要內置減震器機構,離合器的質量也明顯減少。
其主要缺點在於結構複雜、成本較高。雙質量飛輪的製造精度要求高,維修更換費用遠高於傳統單質量飛輪。此外,雙質量飛輪在帶來良好減震效果的同時,也可能在特定工況下帶來換檔過程中的衝擊問題。
雙質量飛輪屬於易損部件,其常見故障主要包括以下幾個方面。
減震元件失效是最核心的故障模式。當內部彈簧減震器損壞或老化時,無法有效吸收引擎的扭力衝擊,導致初級質量與次級質量之間的連接失效,從而引發引擎抖動和異常聲音。進水生鏽是另一常見原因,多見於涉水行駛導致波箱散熱口進水的車輛。生鏽的飛輪會導致離合器結合不平順、車輛抖動,嚴重時起動機與飛輪無法咬合,導致引擎無法啟動。
雙質量飛輪損壞的典型徵狀包括:引擎運轉時發出“撻撻撻”的金屬摩擦聲(異響頻率通常在 650 至 800Hz 範圍內);引擎抖動嚴重甚至多缸失火;怠速時轉速表跳動。在大衆 EA888 引擎中,雙質量飛輪故障是導致引擎抖動和多缸失火的常見原因之一。
維修方面,雙質量飛輪一旦損壞通常只能整體更換,無法修復。更換費用因車型而異,初期維修費用約 2600 元,若拖延維修需更換整套相關部件,費用可升至 1 万多元。更換時需拆解波箱,操作中不可敲擊飛輪。截至 2026 年 7 月,建議車主在發現抖動、異響等異常徵狀時及時檢修,避免涉水行車以防飛輪進水生鏽。