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【例1】 如图14－1所示是柴油机工作的一个工作循环，其吸气、压缩、做功、排气四个冲程的排序正确的是(
A.乙、甲、丁、丙
B.甲、乙、丙、丁
C.乙、丁、丙、甲
D.甲、丙、丁、乙
图14－1
思路分析:首先要确定图中甲、乙、丙、丁分别对应什么冲程,然后根据内燃机的实际工作过程再排序。由每个冲程中的气门打开和关闭情况及活塞运动情况确定每个具体冲程。在吸气冲程中进气门打开,排气门关闭,活塞运动使气缸内的体积增大,将空气吸入气缸,甲为吸气冲程;在压缩冲程中进气门关闭,排气门也关闭,活塞压缩空气使气缸内的体积减小,丙为压缩冲程;在做功冲程中进气门关闭,排气门也关闭,燃料燃烧产生高温高压燃气,燃气膨胀推动活塞做功,气缸体积增大,丁为做功冲程;在排气冲程中进气门关闭,排气门打开,活塞运动将废气排出气缸,乙为排气冲程。选项D正确。
答案:D
注意:①图中左边不一定是进气门,右边也不一定是排气门;②判定冲程名称不仅仅看气门打开和关闭情况,还要观察曲轴和连杆的运动方向确定活塞的运动方向,从而做出综合判断;③两个气门全关闭,如果活塞向气缸外运动,那么这个冲程是做功冲程,如果活塞向气缸内运动,那么这个冲程是压缩冲程;④两个气门一个打开一个关闭,如果活塞向气缸外运动,那么这个冲程是吸气冲程,如果活塞向气缸内运动,那么这个冲程是排气冲程。
D
)A.乙、甲、丁、丙
B.甲、乙、丙、丁
C.乙、丁、丙、甲
D.甲、丙、丁、乙
图14－1
思路分析:首先要确定图中甲、乙、丙、丁分别对应什么冲程,然后根据内燃机的实际工作过程再排序。由每个冲程中的气门打开和关闭情况及活塞运动情况确定每个具体冲程。在吸气冲程中进气门打开,排气门关闭,活塞运动使气缸内的体积增大,将空气吸入气缸,甲为吸气冲程;在压缩冲程中进气门关闭,排气门也关闭,活塞压缩空气使气缸内的体积减小,丙为压缩冲程;在做功冲程中进气门关闭,排气门也关闭,燃料燃烧产生高温高压燃气,燃气膨胀推动活塞做功,气缸体积增大,丁为做功冲程;在排气冲程中进气门关闭,排气门打开,活塞运动将废气排出气缸,乙为排气冲程。选项D正确。
答案:D
注意:①图中左边不一定是进气门,右边也不一定是排气门;②判定冲程名称不仅仅看气门打开和关闭情况,还要观察曲轴和连杆的运动方向确定活塞的运动方向,从而做出综合判断;③两个气门全关闭,如果活塞向气缸外运动,那么这个冲程是做功冲程,如果活塞向气缸内运动,那么这个冲程是压缩冲程;④两个气门一个打开一个关闭,如果活塞向气缸外运动,那么这个冲程是吸气冲程,如果活塞向气缸内运动,那么这个冲程是排气冲程。
答案
D
【例2】 某单缸四冲程汽油机曲轴转速是1800 r/min。气缸活塞面积为30 cm²，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为$9×10^5$ Pa，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），那么：
（1）每分钟汽油机经历多少个冲程？其中做功冲程有多少个？
（2）一个冲程燃气对活塞做功为多少焦耳？汽油机的功率为多少瓦特？
（3）若汽油机效率为30%，则1小时需要汽油多少千克？（设汽油完全燃烧，汽油的热值是$4.6×10^7$ J/kg）
（4）试评价热机对环境的影响，如何减少这种影响？
思路分析：这道题涉及的知识点很多，有热机、功、功率、效率、热量，是一道综合题。
答案：（1）1800 r/min表示汽油机在1 min内曲轴旋转1800转，因为四冲程汽油机在一个工作循环中活塞往复运动两次，曲轴旋转两转，对外做功一次，所以1 min内汽油机经历3600个冲程，其中做功冲程有$n=900$个。
（2）一个冲程燃气对活塞做功为$W=Fl=pSl=9×10^5$ Pa$×30×10^{-4}$ m²$×50×10^{-3}$ m$=135$ J。
1分钟内汽油机所做功为$W_1=nW=900×135$ J$=121500$ J。
汽油机的功率为$P=\frac{W_1}{t}=\frac{121500\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=2025$ W。
（3）1小时汽油机所做的功为$W_2=60W_1=60×121500$ J$=7.29×10^6$ J。
1小时汽油机中汽油燃烧放出的热量为$Q=\frac{W_2}{\eta}=\frac{7.29×10^6\ \mathrm{J}}{30\%}=2.43×10^7$ J。
1小时需要汽油的质量为$m=\frac{Q}{q}=\frac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.53$ kg。
（4）热机对环境的污染主要有：废气污染、噪声污染。减少热机对环境污染的方法：改进机械结构，提高燃料利用率，研发低油耗、低噪声的热机；使用低污染的燃料代替汽油；不使用噪声大、尾气不达标的汽车；控制进入住宅小区的汽车数量；使工厂远离住宅小区；等等。
（1）每分钟汽油机经历多少个冲程？其中做功冲程有多少个？
（2）一个冲程燃气对活塞做功为多少焦耳？汽油机的功率为多少瓦特？
（3）若汽油机效率为30%，则1小时需要汽油多少千克？（设汽油完全燃烧，汽油的热值是$4.6×10^7$ J/kg）
（4）试评价热机对环境的影响，如何减少这种影响？
思路分析：这道题涉及的知识点很多，有热机、功、功率、效率、热量，是一道综合题。
答案：（1）1800 r/min表示汽油机在1 min内曲轴旋转1800转，因为四冲程汽油机在一个工作循环中活塞往复运动两次，曲轴旋转两转，对外做功一次，所以1 min内汽油机经历3600个冲程，其中做功冲程有$n=900$个。
（2）一个冲程燃气对活塞做功为$W=Fl=pSl=9×10^5$ Pa$×30×10^{-4}$ m²$×50×10^{-3}$ m$=135$ J。
1分钟内汽油机所做功为$W_1=nW=900×135$ J$=121500$ J。
汽油机的功率为$P=\frac{W_1}{t}=\frac{121500\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=2025$ W。
（3）1小时汽油机所做的功为$W_2=60W_1=60×121500$ J$=7.29×10^6$ J。
1小时汽油机中汽油燃烧放出的热量为$Q=\frac{W_2}{\eta}=\frac{7.29×10^6\ \mathrm{J}}{30\%}=2.43×10^7$ J。
1小时需要汽油的质量为$m=\frac{Q}{q}=\frac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.53$ kg。
（4）热机对环境的污染主要有：废气污染、噪声污染。减少热机对环境污染的方法：改进机械结构，提高燃料利用率，研发低油耗、低噪声的热机；使用低污染的燃料代替汽油；不使用噪声大、尾气不达标的汽车；控制进入住宅小区的汽车数量；使工厂远离住宅小区；等等。
答案
（1）1800 r/min表示汽油机在1 min内曲轴旋转1800转，因为四冲程汽油机在一个工作循环中活塞往复运动两次，曲轴旋转两转，对外做功一次，所以1 min内汽油机经历3600个冲程，其中做功冲程有$n=900$个。
（2）一个冲程燃气对活塞做功为$W=Fl=pSl=9×10^5$ Pa$×30×10^{-4}$ m²$×50×10^{-3}$ m$=135$ J。
1分钟内汽油机所做功为$W_1=nW=900×135$ J$=121500$ J。
汽油机的功率为$P=\frac{W_1}{t}=\frac{121500\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=2025$ W。
（3）1小时汽油机所做的功为$W_2=60W_1=60×121500$ J$=7.29×10^6$ J。
1小时汽油机中汽油燃烧放出的热量为$Q=\frac{W_2}{\eta}=\frac{7.29×10^6\ \mathrm{J}}{30\%}=2.43×10^7$ J。
1小时需要汽油的质量为$m=\frac{Q}{q}=\frac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.53$ kg。
（4）热机对环境的污染主要有：废气污染、噪声污染。减少热机对环境污染的方法：改进机械结构，提高燃料利用率，研发低油耗、低噪声的热机；使用低污染的燃料代替汽油；不使用噪声大、尾气不达标的汽车；控制进入住宅小区的汽车数量；使工厂远离住宅小区；等等。
（2）一个冲程燃气对活塞做功为$W=Fl=pSl=9×10^5$ Pa$×30×10^{-4}$ m²$×50×10^{-3}$ m$=135$ J。
1分钟内汽油机所做功为$W_1=nW=900×135$ J$=121500$ J。
汽油机的功率为$P=\frac{W_1}{t}=\frac{121500\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=2025$ W。
（3）1小时汽油机所做的功为$W_2=60W_1=60×121500$ J$=7.29×10^6$ J。
1小时汽油机中汽油燃烧放出的热量为$Q=\frac{W_2}{\eta}=\frac{7.29×10^6\ \mathrm{J}}{30\%}=2.43×10^7$ J。
1小时需要汽油的质量为$m=\frac{Q}{q}=\frac{2.43×10^7\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.53$ kg。
（4）热机对环境的污染主要有：废气污染、噪声污染。减少热机对环境污染的方法：改进机械结构，提高燃料利用率，研发低油耗、低噪声的热机；使用低污染的燃料代替汽油；不使用噪声大、尾气不达标的汽车；控制进入住宅小区的汽车数量；使工厂远离住宅小区；等等。
