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

Question

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？

Answer 1

（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_放=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%．