题目内容
【题目】在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题．在内燃机中，废气带走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多．某工厂科研人员研制生产的四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术．其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的．这种柴油发动机有8个气缸，活塞面积为12000mm，活塞行程为135mm，当转速为2500r/min时，发动机功率为220kW，最低油耗可达260g/（KW.h），（1KW.h=3.6×106J），柴油的热值为4.3×107J/kg。请回答下列问题：
（1）该柴油发动机的效率最高可达多少？_______________
（2）在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？___________
（3）如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率提高，若安装前平均效率是30％，安装前按每年消耗4亿吨柴油估算，使用这项技术后每年能为我国节约1亿吨柴油，这项技术使柴油发动机的平均效率提高了多少？______________
【答案】32.2% 8.1×105pa 10%
【解析】
（1）发动机的最低油耗为
表示获得1kWh的电能消耗260g柴油，根据
求出柴油完全燃烧释放的热量，利用
求出该柴油发动机的最高效率；
（2）单缸四冲程柴油机的一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次，据此求出一个气缸每秒做功的次数，然后求出该柴油机每秒做功的次数，根据
和
表示出一个气缸每次做功冲程中所做的功，进一步求出该柴油机每秒做的总功，利用
表示出该柴油机的功率即可求出做功冲程中的平均压强；
（3）由于安装“增压器”前后有用功是相同的，根据和得出等式即可求出应用这项技术柴油发的动机效率，然后得出答案。
（1）表示获得1kWh电能消耗260g柴油，则柴油机工作时获得的有用功：
，消耗260g的柴油完全燃烧放出的热量：
所以柴油机的效率为：
；
（2）当转速为
时，因单缸四冲程柴油机的一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次，所以，一个气缸每秒做功的次数：
则该柴油机每秒做功的次数
，设做功冲程中的平均压强为p，由和可得，一个气缸每次做功冲程中所做的功：
，则该柴油机每秒做的功：
，该柴油机的功率：
，所以，做功冲程中的平均压强
；
（3）因安装“增压器”前后有用功是相同的，所以，
，则
，这项技术使柴油发动机的平均效率提高了
。
答：（1）该柴油发动机的效率最高可达32.2%；
（2）在做功冲程中气缸内的平均压强是8.15×105Pa；
（3）这项技术使柴油发动机的平均效率提高了10%。
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