Question

发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示。
（1）汽车以100km/h速度匀速运动时发动机输出功率最大，则1min内有用功＿＿＿＿J。

（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程顺序是＿＿＿＿＿＿（对甲、乙、丙、丁重新排序），＿＿＿＿图所示冲程内燃机给汽车提供动力。
（3）汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比。汽车发动机数据如下表所示。当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率。

1min内完成工作循环	2500次	93#汽油	汽缸内汽油和空气的混合密度	1.5kg/m3
排气量	2L		热值	4.5×107（J/kg）
发动机最大功率	75（kW）		空燃比	14:1

 

Answer 1

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

试题分析:（1）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（2）甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；
乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：乙甲丁丙．其中做功冲程内燃机给汽车提供动力．
（3）做一次功燃气的质量：m_燃气=ρv=1.35kg/m3×2×10^-3m3=2.7×10^-3kg，
因为空燃比是14：1，所以做一次功消耗的汽油质量：2.7×10^-3kg×=1.8×10^-4kg，
1min内汽油燃烧释放的热量：Q=m_汽油q=1.8×10^-4kg×4.6×10⁷J/kg×2500=2.07×10⁷J，
发动机的效率：η=≈21.7%．