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如图所示四缸发动机工作原理,内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上,并使各气缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个气缸在做功,其他三个气缸分别在做吸气

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如图所示四缸发动机工作原理,内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上,并使各气缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个气缸在做功,其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作.次四缸发动机的主要技术指标如下表所示,其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的容积,又称单杠排量,它取决于活塞的面积与活塞上下运动的距离,当发动机以最大功率工作时,曲轴转速为5500r/min,汽油的热值为4.6×107J/kg,求:
排量1.6L
最大功率66kw
(1)这辆车发动机的单杠排量v0为多少;
(2)在做功冲程里,高温、高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,当发动机以最大功率工作时,在每一个做功冲程里,燃气对活塞所做的功W1为多少;
(3)试求这两汽车的发动机以最大功率工作时,做功冲程中燃气对活塞的平均压强;
(4)若该发动机以最大功率工作时,每分钟消耗汽油0.33kg,则此发动机的效率为多少?
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答案和解析

(1)因为四缸总排量为1.6L,
单缸排量:
V0=
1
4
×1.6L=0.4L;
(2)根据P=
W
t
可知,
发动机在1s内做功:
W=Pt=66×103W×1s=6.6×104J,
因为发动机在1s内做功6.6×104J,
发动机有四个缸同时工作,
所以每个缸1s内做功:
W′=
1
4
×6.6×104J=1.65×104J,
又因为转速为5500r/min,四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次,
所以1s内做功46次,
每个做功冲程做功:
W1=
1
46
×1.65×104J≈359J;
(3)因为W′=pV,V=0.4L=0.4×10-3m3
所以燃气对活塞的压强:p=
W′
V
=
359J
0.4×10-3m3
=8.975×105Pa;
(4)根据P=
W
t
可知,
发动机以最大功率工作时,每分钟所做的功:
W=Pt=6.6×104W×60s=3.96×106J,
完全燃烧0.33kg汽油放出热量
Q=mq=0.33kg×4.6×107J/kg=1.518×107J,
发动机的效率为:
η=
W
Q
=
3.96×106J
1.518×107J
×100%≈26%.
答:
(1)这辆车发动机的单杠排量为0.4L;
(2)在每一个做功冲程里,燃气对活塞所做的功为359J;
(3)做功冲程中燃气对活塞的平均压强为8.975×105Pa;
(4)此发动机的效率为26%.
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