Question

12．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次	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是乙甲丁丙（对甲、乙、丙、丁重新排序），其中内能转化为机械能的冲程是图丁．
（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，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

分析 （1）内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，同时需要掌握内燃机四冲程的特点；
（2）已知发动机的最大功率，直接根据W=Pt即可求出汽车1min内做的有用功；
（3）根据m=ρv算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量，再利用放热公式求出燃料放出的热量；
（4）发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值．

解答 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；
故排序为：乙甲丁丙．其中做功冲程内燃机给汽车提供动力．
（2）汽车以120km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：
W_有用=Pt=82.8×10³W×60s=4.968×10⁶J；
（3）1min内汽油燃烧释放的热量：
Q_放=mq=ρVq=1.3kg/m³×$\frac{1.8×1{0}^{-3}{m}^{3}}{13}$×4.6×10⁷J/kg=8.28×10³J；
（4）发动机的效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.968×1{0}^{6}J}{8.28×1{0}^{3}×2400}$×100%=25%．
答：（1）乙甲丁丙；丁；
（2）汽车1min内做的有用功是4.968×10⁵J；
（3）燃料完全燃烧放出的热量是8.28×10³J；
（4）发动机的效率是25%．

点评 本题考查了内燃机的工作过程，功率、效率的计算，考查面比较广，关键是公式及其变形的应用，最容易出错的是物理量的单位和单位的换算．