郭勇

熱機(jī)是把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。熱機(jī)使人類擺脫了繁重的體力勞動(dòng)，促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，帶來了工業(yè)革命，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中仍有不可替代的作用。下面我們一起走進(jìn)熱機(jī)的世界。

一、熱機(jī)工作沖程的判斷

熱機(jī)的工作過程有吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程。內(nèi)燃機(jī)四沖程的簡(jiǎn)要判斷方法是：一看氣門開閉情況，二看指示標(biāo)志，三看活塞運(yùn)動(dòng)方向?；钊蛳逻\(yùn)動(dòng)時(shí)，若進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，則為吸氣沖程（一般在進(jìn)氣門處標(biāo)有吸入氣體的方向指示箭頭）;活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，若兩氣門均關(guān)閉（圖片上方常有火花塞點(diǎn)火或噴油嘴噴油標(biāo)志）為做功沖程;活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，若兩氣門均關(guān)閉為壓縮沖程;活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，若進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開（一般在排氣門處有排出氣體的方向指示箭頭）為排氣沖程。

例1（2019·云南·昆明）下圖是汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程，其中表示排氣沖程的是（ ）。

解析：圖片A中，兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，汽缸容積變小，是壓縮沖程;圖片B中，進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，且有氣體流入汽缸的指示箭頭標(biāo)志，是吸氣沖程;圖片C中，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，且有氣體流出汽缸指示箭頭標(biāo)志，是排氣沖程;圖片D中，兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，汽缸容積變大，火花塞噴出電火花，是做功沖程。

答案：C

點(diǎn)評(píng)：在判斷時(shí)，仔細(xì)分析圖片，一要看清楚進(jìn)氣門和排氣門的開閉情況，二要看清楚指示箭頭的方向，三要看清楚活塞運(yùn)動(dòng)方向，這是準(zhǔn)確判斷四個(gè)沖程的關(guān)鍵。

二、汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別和聯(lián)系

汽油機(jī)和柴油機(jī)是生產(chǎn)生活中最常見的兩種熱機(jī)，盡管它們結(jié)構(gòu)相似，工作原理相同，但也有諸多不同，為方便同學(xué)們準(zhǔn)確掌握，用表格總結(jié)如下：

四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同比較

[不同點(diǎn) 汽油機(jī) 柴油機(jī) 構(gòu)造 火花塞 噴油嘴 燃料 汽油 柴油 吸氣沖程吸入的物質(zhì) 空氣和汽油 空氣 壓縮沖程末汽缸內(nèi)的溫度 低 高 點(diǎn)火方式 點(diǎn)燃式 壓燃式 做功沖程燃?xì)獾膲簭?qiáng) 低 高 優(yōu)缺點(diǎn) 體積小，噪音低，轉(zhuǎn)速高 燃油經(jīng)濟(jì)性好（效率高），低速扭矩大 應(yīng)用 制造輕便機(jī)械 制造重型機(jī)械 相

同

點(diǎn) 1.構(gòu)造：主要部件有汽缸、進(jìn)氣門、排氣門、活塞、連桿、曲軸;

2.工作：都分為吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程四個(gè)沖程 ]

例2 下列關(guān)于汽油機(jī)和柴油機(jī)的主要區(qū)別，其中錯(cuò)誤的是（ ）。

A. 柴油機(jī)的上部是噴油嘴，汽油機(jī)的頂部有火花塞

B. 在做功沖程中，柴油機(jī)的點(diǎn)火方式叫點(diǎn)燃式，汽油機(jī)的點(diǎn)火方式叫壓燃式

C. 柴油機(jī)比汽油機(jī)笨重，但燃料便宜

D. 柴油機(jī)吸入汽缸的只是空氣，汽油機(jī)吸入汽缸的是汽油和空氣的混合物

解析：汽油機(jī)和柴油機(jī)構(gòu)造上的主要不同就是柴油機(jī)的上部是噴油嘴，汽油機(jī)的頂部有火花塞，A說法正確;在做功沖程中，柴油機(jī)的噴油嘴噴出柴油，被高溫高壓空氣點(diǎn)燃，該點(diǎn)火方式叫壓燃式，汽油機(jī)的火花塞噴出電火花，點(diǎn)燃吸入的汽油和空氣的燃料混合物，該點(diǎn)火方式叫點(diǎn)燃式，B說法錯(cuò)誤，D說法正確;柴油機(jī)比汽油機(jī)笨重，但燃料便宜，C說法正確。

答案：B

點(diǎn)評(píng)：明確汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同、準(zhǔn)確掌握表格中內(nèi)容是解題關(guān)鍵。

三、熱值及熱機(jī)效率計(jì)算

（1）熱值及熱量的計(jì)算

對(duì)于熱機(jī)中所使用的固體和液體燃料，一般情況下采用質(zhì)量反映它們的多少，所以計(jì)算公式為Q放 = qm。對(duì)于氣體燃料，一般情況下采用體積反映它們的多少，所以計(jì)算公式為Q放= qV。其中Q放表示燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，該值為熱機(jī)在理想情況下所做的總功。

（2）熱機(jī)效率的計(jì)算

熱機(jī)中用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒所放出的熱量之比為熱機(jī)的效率。熱機(jī)效率的計(jì)算一般有兩種方法：一種是利用有用功與總功的比值，一種是根據(jù)能流圖進(jìn)行計(jì)算。熱機(jī)效率很低，提高熱機(jī)效率的途徑有：（1）使燃料盡可能燃燒充分;（2）使用時(shí)，注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服摩擦消耗的能量;（3）在設(shè)計(jì)和制造上，不斷改進(jìn)和革新，以減小各種能量損失;（4）在提高燃料利用率主要措施上，設(shè)法利用廢氣中的能量。

例3（2019·四川·瀘州）截至2019年4月14日，瀘州云龍機(jī)場(chǎng)已開通31條航線。從云龍機(jī)場(chǎng)飛往北京的某航班在水平跑道上加速的初始階段，飛機(jī)牽引力沿水平方向，大小為9.2 × 104 N，經(jīng)過的路程為1000 m，則牽引力所做的功為 J;若飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%，在此過程中，消耗的汽油為 kg。（汽油的熱值q = 4.6 × 107 J/kg）

解析：（1）已知牽引力和行駛路程，可以得到牽引力做的功：飛機(jī)行駛1000 m，牽引力做的功為W = Fs = 9.2 × 104 N × 1000 m = 9.2 × 107 J。

（2）已知發(fā)動(dòng)機(jī)效率和牽引力做的功，可以得到發(fā)動(dòng)機(jī)做的功：

因?yàn)棣?= W有用/W總，所以發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為W總 = W有用/η = 9.2 ×107 J /25% = 3.68 × 108 J，即汽油完全燃燒放出的熱量為Q = W總 = 3.68 × 108 J。因?yàn)镼 = mq，所以消耗的汽油質(zhì)量為m = Q/q = 3.68 × 108 J/ （4.6 × 107 J/kg） = 8 kg。

答案：9.2 × 107;8

點(diǎn)評(píng)：掌握基本公式是正確解答的關(guān)鍵。