题目
桑塔纳3000型轿车AJR发动机为四冲程、四缸直列、自然吸气、火花塞点燃、二气门[1]的电控发动机。其缸径[2]×行程为varnothing 81 , (mm) times 86.4 , (mm),压缩比[3]为9.5,试计算其气缸[4]工作容积,燃烧室[5]容积及发动机排量[6](容积以L为单位)。
桑塔纳3000型轿车AJR发动机为四冲程、四缸直列、自然吸气、火花塞点燃、二气门[1]的电控发动机。其缸径[2]×行程为$\varnothing 81 \, \text{mm} \times 86.4 \, \text{mm}$,压缩比[3]为9.5,试计算其气缸[4]工作容积,燃烧室[5]容积及发动机排量[6](容积以L为单位)。
题目解答
答案
根据公式 $ V_s = \frac{\pi}{4} D^2 S $,可得:
\[
V_s = \frac{\pi}{4} \times (0.081)^2 \times 0.0864 \approx 0.445 \, \text{L}
\]
由压缩比 $ \varepsilon = 9.5 $,得:
\[
V_c = \frac{V_s}{\varepsilon - 1} = \frac{0.445}{8.5} \approx 0.052 \, \text{L}
\]
发动机排量为:
\[
V_L = 4 \times V_s = 4 \times 0.445 = 1.78 \, \text{L}
\]
最终结果:
- 气缸工作容积 $ V_s \approx 0.445 \, \text{L} $。
- 燃烧室容积 $ V_c \approx 0.052 \, \text{L} $。
- 发动机排量 $ V_L = 1.78 \, \text{L} $。
解析
本题主要考查发动机气缸工作容积、燃烧室容积及发动机排量的计算,涉及到几何体积公式以及压缩比的概念。解题思路如下:
- 计算气缸工作容积 $V_s$:
- 气缸工作容积是指活塞从下止点运动到上止点所扫过的容积,对于圆柱形气缸,可根据圆柱体积公式 $V = \frac{\pi}{4}D^2S$ 来计算,其中 $D$ 为缸径,$S$ 为活塞行程。
- 已知缸径 $D = 81 \, \text{mm}=0.081 \, \text{m}$,行程 $S = 86.4 \, \text{mm}=0.0864 \, \text{m}$,将其代入公式可得:
$\begin{align*}V_s&=\frac{\pi}{4}D^2S\\&=\frac{\pi}{4} \times (0.081)^2 \times 0.0864\\&\approx 0.000445 \, \text{m}^3\end{align*}$ - 因为 $1 \, \text{m}^3 = 1000 \, \text{L}$,所以将 $V_s$ 的单位换算为 $L$ 可得:$V_s = 0.000445\times1000 = 0.445 \, \text{L}$。
- 计算燃烧室容积 $V_c$:
- 压缩比 $\varepsilon$ 的定义为气缸总容积 $V_a$ 与燃烧室容积 $V_c$ 之比,即 $\varepsilon=\frac{V_a}{V_c}$,而气缸总容积 $V_a = V_s + V_c$,所以 $\varepsilon=\frac{V_s + V_c}{V_c}=\frac{V_s}{V_c}+1$。
- 由此可推导出燃烧室容积 $V_c$ 的计算公式为 $V_c=\frac{V_s}{\varepsilon - 1}$。
- 已知压缩比 $\varepsilon = 9.5$,$V_s = 0.445 \, \text{L}$,将其代入公式可得:
$\begin{align*}V_c&=\frac{V_s}{\varepsilon - 1}\\&=\frac{0.445}{9.5 - 1}\\&=\frac{0.445}{8.5}\\&\approx 0.052 \, \text{L}\end{align*}$
- 计算发动机排量 $V_L$:
- 发动机排量是指发动机所有气缸工作容积之和。
- 已知该发动机为四缸发动机,即气缸数 $i = 4$,每个气缸工作容积 $V_s = 0.445 \, \text{L}$,所以发动机排量 $V_L = i\times V_s$。
- 将 $i = 4$,$V_s = 0.445 \, \text{L}$ 代入公式可得:
$\begin{align*}V_L&=i\times V_s\\&= 4 \times 0.445\\&= 1.78 \, \text{L}\end{align*}$