Question

【題目】請閱讀《四缸汽油機》回答題。

四缸汽油機

通常汽車發動機依靠燃料在汽油機汽缸內燃燒產生的高溫高壓氣體推動活塞做功，從而對外輸出有用功。汽缸是汽油機的核心部件，活塞在汽缸內往復運動，吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程不斷循環進行，活塞往復運動過程中，其在汽缸內所封閉空間的體積會不斷發生變化。汽缸工作容積指活塞上表面從上止點到下止點所掃過的容積，該容積又稱單缸排量，如圖所示，它的大小取決于活塞的橫截面積S和活塞從上止點運動到下止點距離l（即沖程長）。排量通常用升（L）或毫升（mL）來度量。

一般來講，汽車的排量可以反映發動機（汽油機）輸出功率的大小，所以增加汽缸數量或者增加每個汽缸的單缸排量可以提高發動機的輸出功率。因而實際的汽車發動機都有多個汽缸，比如常見的四缸、六缸和八缸發動機。多缸發動機中每個汽缸的排量都相同，每個汽缸的排量之和就是汽車發動機的排量，常見的家用小客車發動機的排量一般為0.8L~2.8L。

如圖所示為四缸發動機結構原理圖：發動機通過連桿把四個汽缸的活塞連在同一根曲軸上，并使各汽缸的做功沖程的時間相互錯開，在曲軸轉動的每半周內，都有一個汽缸處在做功沖程，其他三個汽缸分別處在吸氣、壓縮和排氣沖程。這樣既能保證發動機有足夠的輸出功率，還能讓發動機的動力連續平穩輸出，減小發動機工作時帶來的振動，從而提高乘坐汽車的舒適性。

此外，對于排量已經固定的發動機，也可以通過增加發動機的轉動速度，即增加活塞的往復運動速度，以便在相同時間內增加汽缸的做功次數，從而提高發動機的輸出功率。以一輛采用四缸汽油發動機的家用小客車為例，其發動機的排量為2.0L（即該發動機中四個汽缸工作容積的總和），發動機的轉速表示每分鐘曲軸所轉的周數，用n表示，其單位為r/min（轉每分鐘）。通過測量得到了這種轎車的輸出功率與轉速的關系如圖所示，可見在允許范圍內，發動機轉速增加時，輸出功率也增加了。

根據上述材料，回答下列問題：

（1）該家用小客車發動機的單缸排量（工作容積）V=_______L。

（2）由如圖可知，該家用小客車發動機轉速在1000～4000r/min范圍內，其輸出功率與轉速大致成______比。（選填“正”或“反”）

（3）該家用小客車發動機的曲軸每轉動一周，其四缸發動機的汽缸會有______個做功沖程，在做功沖程中將________能轉化成了機械能。

Answer 1

【答案】0.5 正 2 內

【解析】

（1）從材料中得到小客車發動機的排量，求出發動機的單缸排量；
（2）由這臺發動機輸出特性曲線可以得出發動機轉速為1000--4000r/min范圍內輸出功率與轉速的大致關系；
（3）在曲軸轉動的每半周內，都有一個汽缸處在做功沖程，分析做功沖程的能量轉化情況。

（1）小客車發動機的排量為2.0L，即該發動機中四個汽缸工作容積的總和為2.0L，則單缸排量為；

（2）（2）由這種轎車的輸出功率與轉速的關系圖象可以看出：在發動機轉速為1000～4000r/min范圍內，它的輸出功率與轉速大致成正比；

（3）發動機在曲軸轉動的每半周內，都有一個汽缸處在做功沖程，其他三個汽缸分別處在吸氣、壓縮和排氣沖程，則發動機的曲軸每轉動一周有兩個做功沖程；在做功沖程中，燃料燃燒產生的內能轉化為機械能。