Question

【題目】在當今世界，研制各種機器都必需考慮節約能源和治理廢氣污染這一重要課題．在內燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內燃機的效率提高許多．某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發動機，就采用了很多新技術．其中最重要的一項叫“增壓”技術，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉，它同時又帶動同軸的進氣系統中的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高柴油發動機效率和減少廢氣污染的目的．這種柴油發動機有8個氣缸，活塞面積為12000mm，活塞行程為135mm，當轉速為2500r/min時，發動機功率為220kW，最低油耗可達260g/（KW.h），（1KW.h=3.6×106J），柴油的熱值為4.3×107J/kg。請回答下列問題：

（1）該柴油發動機的效率最高可達多少？_______________

（2）在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少？___________

（3）如果將我國這種機型的汽車柴油發動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率提高，若安裝前平均效率是30％，安裝前按每年消耗4億噸柴油估算，使用這項技術后每年能為我國節約1億噸柴油，這項技術使柴油發動機的平均效率提高了多少？______________

Answer 1

【答案】32.2% 8.1×105pa 10%

【解析】

（1）發動機的最低油耗為表示獲得1kWh的電能消耗260g柴油，根據求出柴油完全燃燒釋放的熱量，利用求出該柴油發動機的最高效率；

（2）單缸四沖程柴油機的一個工作循環包括四個沖程，飛輪轉兩周，對外做功一次，據此求出一個氣缸每秒做功的次數，然后求出該柴油機每秒做功的次數，根據和 表示出一個氣缸每次做功沖程中所做的功，進一步求出該柴油機每秒做的總功，利用表示出該柴油機的功率即可求出做功沖程中的平均壓強；

（3）由于安裝“增壓器”前后有用功是相同的，根據和得出等式即可求出應用這項技術柴油發的動機效率，然后得出答案。

（1）表示獲得1kWh電能消耗260g柴油，則柴油機工作時獲得的有用功：，消耗260g的柴油完全燃燒放出的熱量：所以柴油機的效率為：；

（2）當轉速為時，因單缸四沖程柴油機的一個工作循環包括四個沖程，飛輪轉兩周，對外做功一次，所以，一個氣缸每秒做功的次數：則該柴油機每秒做功的次數，設做功沖程中的平均壓強為p，由和可得，一個氣缸每次做功沖程中所做的功：，則該柴油機每秒做的功：，該柴油機的功率：，所以，做功沖程中的平均壓強；

（3）因安裝“增壓器”前后有用功是相同的，所以，，則，這項技術使柴油發動機的平均效率提高了。

答：（1）該柴油發動機的效率最高可達32.2%；

（2）在做功沖程中氣缸內的平均壓強是8.15×105Pa；

（3）這項技術使柴油發動機的平均效率提高了10%。