Question

18．汽车已走入我们的家庭，而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与品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，以汽油发动机为例，其提供动力的是内燃机的气缸．某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个气缸，其相关数据如表所示：

1min内完成工作循环	2600次	93﹟汽油	气缸内汽油和空气的混合密度	1.35kg/m3
排气量	1.8L		热值	4.6×107J/kg
发动机最大功率	75kW		空燃比	14：1

（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程如上图所示，一个气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），其中图丁是内燃机给汽车提供动力的冲程．
（2）汽车以100km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内做多少J的有用功？
（3）汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大．空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率． （计算结果保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）根据内燃机的工作循环确定顺序；做功冲程将内能转换为机械能；
（2）由表格数据可知，发动机的最大输出功率，根据W=Pt求出1min内做有用功；
（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，结合燃料放热公式求出放出的热量；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）内燃机的工作循环过程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，故排列顺序为：乙甲丁丙；由图可知，丁图中进气门、排气门均关闭，且活塞向下运动的冲程是做功冲程，做功冲程中内燃机给汽车提供动力；
（2）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：
W=Pt=75000W×60s=4.5×10⁶J；
（3）①根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，做一次功燃气的质量：
m_燃气=ρV=1.35kg/m³×1.8×10^-3m³=2.43×10^-3kg，
因为空燃比是14：1，
所以做一次功消耗的汽油质量：
m=2.43×10^-3kg×$\frac{1}{15}$=1.62×10^-4kg；
②1min内汽油燃烧释放的热量：
Q=m_汽油q=1.62×10^-4kg×4.6×10⁷J/kg×2600=1.93752×10⁷J，
发动机的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{4.5×1{0}^{6}J}{1.93752×1{0}^{7}J}$×100%≈23.2%．
故答案为：（1）乙甲丁丙；丁；
（2）4.5×10⁶；
（3）23.2%．

点评 本题考查了有关热机的计算和应用，涉及到冲程的判断、能量的转化、功的计算、热值的计算、效率的计算，考查面比较广，关键是理解表格中各参数的含义．