機械工程 104 年內燃機考古題

請分別繪出理想狀態Otto 和Diesel 循環之壓力和容積（P-V）關係圖以及其溫度和 熵（T-S）關係圖，並標示出何者為等容燃燒。（25 分）

請從能量守恆的觀點來解釋，為何在相同壓縮比條件下，等容燃燒效率會高於等壓 燃燒效率？請問汽油引擎之燃燒方式為接近等壓或等容燃燒？（25 分）

考慮一般汽油引擎傳統使用之圓盤狀燃燒室，其火星塞坐落於汽缸壁如下圖所示 （R 為汽缸半徑）： 火花引燃，火焰傳播，如上圖所示，當末端氣體發生knock（爆震：假設非常快速， 末端氣密度變化不大）。 ㈠請畫出壓力（ iP P / ）隨圓盤半徑位置（r/R ）在knock 發生前後之變化分布圖， iP 為初始壓力。（7 分） ㈡同上，畫出溫度（T）隨圓盤半徑位置（r/R ）之變化分布圖。（7 分） ㈢同上，同時畫出在末端氣汽缸壁（ 1 r/R = ）和另一端汽缸壁（ 1 r/R − = ）之壓力 隨時間之變化分布圖。（11 分）

比較下列兩種具有不同幾何形狀活塞之火花引燃引擎燃燒室的性能： ㈠在相同的燃料辛烷要求（95 Research Octane Number）等條件下，傳統(a)之壓縮 比約為9：1，但compact chamber (b)可達14：1，且後者效率優於前者，請解釋 其原因。（10 分） ㈡在節氣門廣開（wide-open throttle, WOT）時，汽油引擎空氣/燃料化學計量比 （stoichiometric air/fuel ratio）之值為何？（5 分） ㈢同㈡，傳統(a)引擎之air/fuel ratio at WOT 低於或高於stoichiometric air/fuel ratio？ （5 分） ㈣同㈢，compact chamber (b)引擎之air/fuel ratio at WOT 低於或高於stoichiometric air/fuel ratio？（5 分） (a)傳統1.5 liter (b)compact chamber 1.5 liter 火星塞 (Spark Plug) 已燃氣 (Burned gas) 火焰 (Flame) 末端氣 (End gas) 1 r/R − = 0 r/R = 1 r/R =