Question

（2011?河西区一模）如图所示是四冲程汽油机的剖面图．发动机的每一个工作循环曲轴转动2周．表中所示的是某品牌轿车汽油发动机的部分参数．

额定功率	100kw
额定转速	5000r/min
排气量	1.8L
压缩比	10：1
空燃比	14：1
无铅汽油	93#

其中“额定功率”是发动机工作时的最大输出功率．“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速．“排气量”是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和．“压缩比”即气缸总容积（燃烧室容积与排气量之和）与燃烧室容积的比值．“空燃比”即混合气中空气和汽油的质量比．
已知发动机在额定功率时汽油和空气混合物的密度为1.35kg/m³，93#汽油的热值为4.6x10⁷J/kg，1L=10^-3m³．
（1）汽油机是将

内

能转化为

机械

能的机器；
（2）请你根据提供的数据计算这台发动机以额定功率行驶时：（设在排气冲程中将所有废气排出气缸）
①1min内发动机做的有用功；②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积；③1min吸入汽油的质量；④热机的效率（保留2位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）汽油机将内能转化为机械能；
（2）①根据发动机的输出功率，由W=Pt计算出汽油机的有用功；
②此汽油机的压缩比是10：1，可见排出气缸中的废气占气缸体积的

9

10

，从而可以求出气缸的容积等于吸入气缸内燃料混合物的体积；
③轮轴转动两周，完成一个工作循环，吸气一次，根据m=ρV计算出燃料混合物的质量，根据空燃比计算出汽油的质量，从而可以计算出1min吸入的汽油量；
④根据Q放=mq求出1min汽油完全燃烧放出的燃料，由η=

W有用

W总

×100%求出热机的效率．

解答：解：（1）汽油机是将内能转化为机械能的机器；
（2）①W有用=Pt=100×10³W×1×60s=6×10⁶J；
②一个工作循环吸入混合物的体积：
由题意知：1.8L=（1-

1

10

）V，则V=1.8L×

10

9

=2L=2×10^-3m³；
③一个工作循环吸入混合物的质量：
m_混=ρ_混V=1.35kg/m³×2×10^-3m³=2.7×10^-3kg
一个工作循环吸入汽油的质量
m_油=

1

1+14

m_混=

1

15

×2.7×10^-3kg=0.18×10^-3kg；
汽油机的额定转速为5000r/min，1min完成

1

2

×5000=2500个工作循环，1min吸入汽油的质量：
m_总=2500×0.18×10^-3kg=0.45kg；
④热机的效率：
η=

W有用

W总

×100%=

W有用

m总q

×100%=

6×106J

0.45×4.6×107J

×100%≈29%．
故答案为：（1）内；机械；（2）
①1min内发动机做的有用功6×10⁶J；
②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积2×10^-3m³；
③1min吸入汽油的质量0.45kg；
④热机的效率为29%．

点评：此题考查了功、功率、机械效率、密度公式的应用及计算，要学会从表格中获取有用的信息，难度较大．