Question

【題目】小明家有一輛轎車，爸爸在給他講車的性能時，總是說“2.0的排量”，卻很少說“功率”，為此小明特地從網(wǎng)上查到了排量的定義：

活塞從上止點（最高處）移動到下止點（最低處）所通過的“工作容積” 稱為氣缸排量。如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸“工作

容積” 之和稱為發(fā)動機排量。小明從說明書上查到家中的轎車采用的是LFX直列四缸發(fā)動機，排量（V排）為2.0L;從網(wǎng)上查找到了這種轎車的輸出功率與轉速的關系如圖所示。

(l)設做功沖程燃氣對活塞的平均壓強為P0，發(fā)動機的排量為V排，每個活塞的受力面積為S，活塞移動距離為L，則V排=4SL（因為該車有四個氣缸）。每個工作循環(huán)中，四個氣缸燃氣對活塞做的總功是單個氣缸做功的4倍。做功沖程中燃氣對活塞做功一次的時間為。請推導出：當發(fā)動機轉速一定（n一定）時，轎車發(fā)動機的輸出功率（P出）與其排量(V排)的關系式，并說明兩者的關系。

(2)小明又向爸爸詢問了一些實測數(shù)據(jù)：轎車行駛的路況較好，平均車速為100km／h時，發(fā)動機轉速為2000r／min,平均油耗為9L／100km。參考如圖中的數(shù)據(jù)，分析這輛汽車在這種狀態(tài)下行駛時，發(fā)動機的效率約為多少？(己知汽油的熱值為4.6×107J／Kg，密度為0.7×103kg／m3)

Answer 1

【答案】⑴轎車發(fā)動機的輸出功率（P出）與其排量（V排）成正比。⑵37.3%

【解析】⑴轎車發(fā)動機的輸出功率（P出）與其排量（V排）成正比； （2）由發(fā)動機輸出特性曲線可知：發(fā)動機轉速為2000r/min時，其輸出功率約為30kW， 因為P=W/t， 所以有用功為W有=Pt=Ps/v =1.08×108 J； 總功為W總=mq=ρVq=0.7×103 kg/m3 ×9×10﹣3 m3 ×4.6×107 J/kg=2.898×108 J； 發(fā)動機的效率：η=W有/W總=1.08×108 J/2.898×108 J≈37.3%；