Question

發動機是汽車的核心部件，發動機的質量決定了整車的性能和品質，現代汽車主要分汽油與柴油兩類發動機，其中汽油發動機提供動力的是內燃機的汽缸。若某臺以汽油為燃料的汽車，發動機內有四個汽缸，其相關數據如下表所示。
（1）汽車以100km/h速度勻速運動時發動機輸出功率最大，則1min內有用功＿＿＿＿J。

（2）汽車內燃機一個工作循環包括四個沖程，一個汽缸正常工作四個沖程順序是＿＿＿＿＿＿（對甲、乙、丙、丁重新排序），＿＿＿＿圖所示沖程內燃機給汽車提供動力。
（3）汽車的排氣量是指發動機汽缸的工作容積，汽車排氣量越大，功率越大。空燃比指汽缸內空氣和燃油的質量比。汽車發動機數據如下表所示。當汽車以100km/h的速度勻速行駛時，根據表中數據求汽車發動機的效率。

1min內完成工作循環	2500次	93#汽油	汽缸內汽油和空氣的混合密度	1.5kg/m3
排氣量	2L		熱值	4.5×107（J/kg）
發動機最大功率	75（kW）		空燃比	14:1

 

Answer 1

（1）4.5×10⁶J   （2）乙、甲、丁、丙     丁    （3）21.7%

試題分析:（1）汽車以100km/h速度勻速運動時，1min中內做的有用功：W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（2）甲中的兩個氣閥都關閉，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閉，活塞下運動，所以為做功沖程，是第三沖程；
故排序為：乙甲丁丙．其中做功沖程內燃機給汽車提供動力．
（3）做一次功燃氣的質量：m_燃氣=ρv=1.35kg/m3×2×10^-3m3=2.7×10^-3kg，
因為空燃比是14：1，所以做一次功消耗的汽油質量：2.7×10^-3kg×=1.8×10^-4kg，
1min內汽油燃燒釋放的熱量：Q=m_汽油q=1.8×10^-4kg×4.6×10⁷J/kg×2500=2.07×10⁷J，
發動機的效率：η=≈21.7%．