Question

國(guó)產(chǎn)165型單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積是30cm²，活塞沖程長(zhǎng)50mm，滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為8.0×10⁵Pa，飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min．
（1）圖1為汽油機(jī)機(jī)的能流圖，則汽油機(jī)的效率可表示為

 

（用字母）．
（2）圖2汽油機(jī)中的四個(gè)沖程，請(qǐng)你用字母按正確的順序排列

 

．

（3）求這種汽油機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)做功的功率（不計(jì)摩擦損失）．
（4）如果滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)每分鐘消耗10g的汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（汽油的熱值是4.5×10⁷J/Kg）

Answer 1

分析：（1）熱機(jī)的效率是指用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比；
（2）根據(jù)圖2判斷出沖程的名稱(chēng)，按照吸氣、壓縮、做功、排氣的順序進(jìn)行排列；
（3）飛輪（曲軸）每轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，計(jì)算出飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)1500周對(duì)外做功的次數(shù)，已經(jīng)計(jì)算出一個(gè)做功沖程燃?xì)鈱?duì)活塞做的功，從而可以計(jì)算出燃?xì)鈱?duì)活塞做的總功，又知道做功的時(shí)間，可利用公式P=

W

t

計(jì)算出汽油機(jī)的功率；
（4）根據(jù)Q=mq計(jì)算出10g汽油完全燃燒放出的熱量，根據(jù)η=

W

Q

求出效率．

解答：解：（1）由圖知，用來(lái)做有用功的能量為E₂，總能量為E，所以η=

W有用

Q放

×100%=

E2

E

×100%；
（2）由圖2知，A兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程；B一個(gè)氣門(mén)打開(kāi)，一個(gè)氣門(mén)關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程；C兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程；D一個(gè)氣門(mén)打開(kāi)，一個(gè)氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，所以順序應(yīng)為DACB；
（3）飛輪轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)做功次數(shù)為

1500

2

次=750次
做一次功W=Fs=pSs=8.0×10⁵Pa×30×10^-4m²×50×10^-3m=120J
1min做的功為W=120J×750=90000J
則P=

W

t

=

90000J

60s

=1500W；
（4）汽油完全燃燒放出的熱量Q_放=mq=10×10^-3kg×4.5×10⁷J/Kg=4.5×10⁵J
則η=

W

Q

×100%=

90000J

4.5×105J

×100%=20%．
答：（1）

E2

E

×100%；（2）DACB；（3）這種汽油機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)做功的功率是1500W；（4）這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是20%．

點(diǎn)評(píng)：此題考查了汽油機(jī)的四個(gè)沖程、功的計(jì)算、熱機(jī)效率公式的應(yīng)用，還涉及到了有關(guān)熱值公式及壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，難度較大．