Question

12．随着人们生活水平的不断提高，家用轿车飞快的驶进千家万户．汽车的发动机主要是汽油机，如图所示是某单杠四冲程汽油机的工作瞬间，此汽油机一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7×10³N，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），1h消耗汽油0.6kg（汽油的热值约为q=4×10⁷J/kg）
（1）此工作瞬间是汽油机的哪一个冲程；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）汽油机的功率；
（4）汽油机的效率．

Answer 1

分析 （1）判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”进行分析；
（2）已知热机工作时的压力和活塞移动的距离有关，利用W=Fs求做的功；
（3）求出飞轮1min做功的次数，即可求出1min内所做的功，利用P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（4）利用W=Pt求出1h所做的功，利用Q=mq计算汽油完全燃烧放出的热量，利用η=$\frac{W}{Q}$求效率．

解答 解：（1）由图可知：活塞向上运动，进气门和排气门都关闭，因此是压缩冲程；
（2）活塞移动的距离s=50mm=0.05m，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=2.7×10³N×0.05m=135J；
（3）曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动1800周，要做功900次，
所以1min内所做的功W_总=W×900=135J×900=1.215×10⁵J；
则功率P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1.215×1{0}^{5}J}{60s}$=2025W；
（4）汽油机1h所做的功W′=60W_总=60×1.215×10⁵J=7.29×10⁶J；
该汽油机1h汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=0.6kg×4×10⁷J/kg=2.4×10⁷J，
效率η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{7.29×1{0}^{6}J}{2.4×1{0}^{7}J}$×100%≈30.4%．
答：（1）此工作瞬间是汽油机的压缩冲程；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功135J；
（3）汽油机的功率为2025W；
（4）汽油机的效率为30.4%．

点评 此题考查内燃机的四个冲程工作特点和功、功率、效率的计算．在计算功率和效率时要注意对应关系．