Question

8．现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，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），丁图所示的冲程内燃机给汽车提供动力．
（2）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

若汽车以100km/h速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功为4.5×10⁶J．
根据表中数据求这种情况下汽车发动机的效率．（计算结果保留一小数）

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）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）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，此冲程中内能转化为机械能．
（2）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：W=4.5×10⁶J；
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_汽油=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=$\frac{W}{Q}$=$\frac{4.5×1{0}^{6}J}{1.93752×1{0}^{7}J}$×100%≈23.2%．
故答案为：（1）乙甲丁丙；丁；内能转化为机械能；（2）这种情况下汽车发动机的效率是23.2%．

点评 本题考查热机的工作循环、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．