Question

7．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，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸．若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示．
（1）汽车以100km/h速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功4.5×10⁶J；
（2）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甲丁乙丙（对甲、乙、丙、丁重新排序）；
（3）汽车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，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比．汽车发动机数据表：

1min	2600次	93#汽油	汽缸内汽油和空气的混合密度	1.35kg/m3
排气量	1.8L		热值	4.6×107（J/kg）
发动机最大功率	75（kw）		空燃比	14：1

当汽车以100km/h速度匀速运动时，根据表中数据求汽车发动机的效率23.2%（计算结果保留一小数）．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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；
（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；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）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；
（2）甲中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
丁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；
乙中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
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；
故排序为：甲丁乙丙；
（3）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：2.43×10^-3kg×$\frac{1}{15}$=1.62×10^-4kg，
1min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）4.5×10⁶；（2）甲丁乙丙；（3）23.2%．

点评 本题考查速度、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．