Question

晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14:1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3。请计算：

1.这台发动机在最大功率时的热机效率。

2.发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。

Answer 1

1．这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功

W有=74×103W×60s=4.44×106J …（2分）

在1min内转动5200r，吸入汽油和空气的混合气2600次…（2分）

1min内发动机消耗汽油的质量为：

m= ρV =1.35kg/m3×1.8× ×10-3 m3×2600× =0.47 kg … （4分）

1min内汽油完全燃烧放出的热量

W总=0.47kg×4.6×107J/ kg=2.16×107J …（2分）

这台发动机在最大功率时的热机效率

η=W有/W总=21% …（2分）

2．汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间：

t=s/v=100km/175km/h =34.3min …（2分）

汽车每行使100km的耗油质量为

m’= 0.47 kg/min×34.3min=16.1kg …（2分）

汽车每行使100km的耗油体积为

V’= m’/ρ=16.1kg/0.71kg/L=22.7L …（2分）