Question

【題目】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．若某臺以93號汽油為燃料的汽車，其發動機的相關數據如下表所示．表中空燃比指汽缸內空氣和燃油的質量比．

1min內完成的工作循環數	2400個	汽缸內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
發動機最大功率	82.8kW	空燃比	12：1

（1）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的順序 （對甲、乙、丙、丁重新排序），其中內能轉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動機的輸出功率最大，此時汽車1min內做的有用功是多少？

（3）汽車完成一個工作循環時，氣缸內汽油和空氣混合氣體的質量是 kg，氣缸內汽油的質量是 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，發動機的效率是多大？

Answer 1

【答案】（1）乙甲丁丙；丁；

（2）汽車1min內做的有用功是4.968×105J；

（3）2.34×10﹣3；1.8×10﹣4kg；燃料完全燃燒放出的熱量是8.28×103J；

（4）發動機的效率是25%．

【解析】解：（1）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）內燃機給汽車提供動力，此沖程中能量的轉化是內能轉化為機械能．

（2）發動機的最大功率P=82.8kW=8.28×104W，時間t=1min=60s，

由P=得，汽車1min內做的有用功

W有=Pt=8.28×104W×60s=4.968×106J；

（3）汽缸內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ρ=得，汽油和空氣混合氣體的質量：

m=ρV=1.3kg/m3×1.8×10﹣3m3=2.34×10﹣3kg，

因為空燃比是13：1，

所以汽油的質量：m汽油=m=×2.34×10﹣3kg=1.8×10﹣4kg，

完成一個工作循環時，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．

（4）1min內完成的工作循環數是2400個，

則1min內汽油燃燒釋放的熱量：

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

發動機的效率：

η=×100%

=×100%

=25%．

答：（1）乙甲丁丙；丁；

（2）汽車1min內做的有用功是4.968×105J；

（3）2.34×10﹣3；1.8×10﹣4kg；燃料完全燃燒放出的熱量是8.28×103J；

（4）發動機的效率是25%．