Question

【題目】發(fā)動機是汽車的核心部件，發(fā)動機的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)．若某臺以93號汽油為燃料的汽車，其發(fā)動機的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示．表中空燃比指汽缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比．

1min內(nèi)完成的工作循環(huán)數(shù)	2400個	汽缸內(nèi)汽油和空氣混合氣體的密度	1.3kg/m3
汽缸的工作容積	1.8L	汽油的熱值	4.6×107J/kg
發(fā)動機最大功率	82.8kW	空燃比	12：1

（1）汽車內(nèi)燃機一個工作循環(huán)包括四個沖程，一個汽缸正常工作四個沖程的順序（對甲、乙、丙、丁重新排序），其中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是圖 ．

（2）汽車以120km/h的速度勻速運動時發(fā)動機的輸出功率最大，此時汽車1min內(nèi)做的有用功是多少？
（3）汽車完成一個工作循環(huán)時，氣缸內(nèi)汽油和空氣混合氣體的質(zhì)量是kg，氣缸內(nèi)汽油的質(zhì)量是kg，燃料完全燃燒放出的熱量是多少？
（4）當汽車以120km/h的速度勻速行駛時，發(fā)動機的效率是多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：甲中的兩個氣閥都關(guān)閉，活塞向上運動，所以為壓縮沖程，是第二沖程；
乙中的一個氣閥打開，活塞向下運動，所以為吸氣沖程，是第一沖程；
丙中的一個氣閥打開，活塞向上運動，所以為排氣沖程，是第四沖程；
丁中的兩個氣閥都關(guān)閉，活塞下運動，所以為做功沖程，是第三沖程；
故一個汽缸正常工作四個沖程的順序是：乙甲丁丙；
其中做功沖程（即圖丁）內(nèi)燃機給汽車提供動力，此沖程中能量的轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能．
答：乙甲丁丙；丁
（2）

解：發(fā)動機的最大功率P=82.8kW=8.28×104W，時間t=1min=60s， 由 得，汽車1min內(nèi)做的有用功

W有=Pt=8.28×104W×60s=4.968×106J；

答：汽車1min內(nèi)做的有用功是4.968×105J；

（3）解：汽缸內(nèi)汽油和空氣混合氣體的體積等于汽缸的工作容積，
即V=V容=1.8L=1.8×10﹣3m，
由 得，汽油和空氣混合氣體的質(zhì)量：
m=ρV=1.3kg/m3×1.8×10﹣3m3=2.34×10﹣3kg，
因為空燃比是13：1，
所以汽油的質(zhì)量：m汽油= m= ×2.34×10﹣3kg=1.8×10﹣4kg，
完成一個工作循環(huán)時，汽油燃燒釋放的熱量：
Q放=m汽油q
=1.8×10﹣4kg×4.6×107J/kg
=8.28×103J．
答：2.34×10﹣3；1.8×10﹣4kg；燃料完全燃燒放出的熱量是8.28×103J；
（4）

解：1min內(nèi)完成的工作循環(huán)數(shù)是2400個，

則1min內(nèi)汽油燃燒釋放的熱量：

Q放′=2400Q放=2400×8.28×103J=1.9872×107J；

發(fā)動機的效率：

η= ×100%= ×100%

=25%．

答：發(fā)動機的效率是25%．

【解析】1min內(nèi)完成的工作循環(huán)數(shù)是2400個，
則1min內(nèi)汽油燃燒釋放的熱量：
Q放′=2400Q放=2400×8.28×103J=1.9872×107J；
發(fā)動機的效率：
η= ×100%= ×100%
=25%．
答：發(fā)動機的效率是25%．