内燃机的工作过程
初中物理
内燃机的工作过程
【考点精讲】
1. 使用最广泛，最常见的热机是内燃机。内燃机的基本特点是让燃料在机器的汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气。利用燃气作为工作物质去推动活塞做功。内燃机有汽油机和柴油机两种。
2. 内燃机的四个冲程：
吸气冲程：“进开、排闭、向下冲”，吸进汽油和空气燃料的混合物；
压缩冲程：“双闭、向上冲”，混合物燃烧被压缩，压强增大，温度升高；
做功冲程：“双闭、向下冲”，压缩末尾，火花塞点火，燃料燃烧，产生高温高压燃气对外做功；
排气冲程：“排开、进闭、向上冲”，把废气排出汽缸。
3. 汽油机和柴油机的异同：
巧对比，看异同：汽油机和柴油机是两种常见的内燃机，它们的相同之处在于：基本构造和主要部件的作用相似；每个工作循环都有四个冲程。
看结构：汽油机汽缸顶部有火花塞、无喷油嘴；柴油机顶部有喷油嘴、无火花塞。
用燃料：汽油机为汽油，柴油机为柴油。
析过程：吸气冲程中，汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的是空气，其他冲程类似。
【典例精析】
例题1 如图所示是四冲程汽油机工作示意图，其中压缩冲程是把 能转化为 能。如图甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与压缩冲程原理相同的是 实验。
思路导航：压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，它是通过对物体做功来增大物体内能的，是将机械能转化为内能的过程；乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。因此与压缩冲程原理相同的是甲实验。
答案：机械；内；甲
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例题2 科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度 （选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的 。为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是 冲程。
思路导航：在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，转化为机械能；在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率；为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程。
答案：降低；减小；效率；排气
例题3 （自贡中考）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A. ①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B. ①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C. ①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D. ①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
思路导航：本题考查的是热机的四个冲程及能量转化。热机的四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，故本题选D。
答案：D
例题4 转速为2400 r/min的四冲程内燃机，每秒钟经过______个冲程，做功______次，若该内燃机功率是12 000 W，则一次做功为____J。
思路导航：四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在一个工作循环中，活塞在汽缸中往复两次，曲轴转动两周，对外做一次功。此四冲程内燃机的转速为2 400 r/min，1 s转40转，转2转是一个工作循环，1 s完成20个工作循环，经过80个冲程，做功20次，一次做功W＝P·t＝12 000 W× s＝600 J。
答案：80；20；600
【总结提升】
1. 冲程咋识别，看门看活塞：判断内燃机工作过程中属于哪一个冲程，需要看两个因素：一是看进气门和排气门是打开还是关闭，二是看活塞的运动方向。具体判断方法如下：进气门打开的是进气冲程，排气门打开的是排气冲程；进气门和排气门都关闭时，活塞向上运动的是压缩冲程，活塞向下运动的是做功冲程。
2. 一做功，三惯性：汽油机的四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程只是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
3.
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12221：在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，飞轮转两圈，对外做功一次。
4. 两冲程，两转化：压缩冲程中，飞轮带动活塞压缩吸入的气体做功，使气体温度升高，把机械能转化为内能；做功冲程中，燃料燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，把内能转化为活塞、飞轮的机械能。
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