Question

【题目】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．若某台以93号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如下表所示．表中空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．

1min内完成的工作循环数	2400个	汽缸内汽油和空气混合气体的密度	1.3kg/m3
汽缸的工作容积	1.8L	汽油的热值	4.6×107J/kg
发动机最大功率	82.8kW	空燃比	12：1

（1）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的顺序 （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中内能转化为机械能的冲程是图 ．

（2）汽车以120km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车1min内做的有用功是多少？

（3）汽车完成一个工作循环时，气缸内汽油和空气混合气体的质量是 kg，气缸内汽油的质量是 kg，燃料完全燃烧放出的热量是多少？

（4）当汽车以120km/h的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？

Answer 1

【答案】（1）乙甲丁丙；丁；

（2）汽车1min内做的有用功是4.968×105J；

（3）2.34×10﹣3；1.8×10﹣4kg；燃料完全燃烧放出的热量是8.28×103J；

（4）发动机的效率是25%．

【解析】解：（1）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；

故一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是：乙甲丁丙；

其中做功冲程（即图丁）内燃机给汽车提供动力，此冲程中能量的转化是内能转化为机械能．

（2）发动机的最大功率P=82.8kW=8.28×104W，时间t=1min=60s，

由P=得，汽车1min内做的有用功

W有=Pt=8.28×104W×60s=4.968×106J；

（3）汽缸内汽油和空气混合气体的体积等于汽缸的工作容积，

即V=V容=1.8L=1.8×10﹣3m，

由ρ=得，汽油和空气混合气体的质量：

m=ρV=1.3kg/m3×1.8×10﹣3m3=2.34×10﹣3kg，

因为空燃比是13：1，

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

完成一个工作循环时，汽油燃烧释放的热量：

Q放=m汽油q

=1.8×10﹣4kg×4.6×107J/kg

=8.28×103J．

（4）1min内完成的工作循环数是2400个，

则1min内汽油燃烧释放的热量：

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

发动机的效率：

η=×100%

=×100%

=25%．

答：（1）乙甲丁丙；丁；

（2）汽车1min内做的有用功是4.968×105J；

（3）2.34×10﹣3；1.8×10﹣4kg；燃料完全燃烧放出的热量是8.28×103J；

（4）发动机的效率是25%．