機械工程 107 年內燃機考古題

試配合列出定義式解釋下列引擎操作參數：（每小題5 分，共20 分） 制動比燃料消耗（brake specific fuel consumption，簡稱bsfc） 當量比（equivalence ratio） 指示平均有效壓力（indicated mean effective pressure，簡稱imep） 容積效率（volumetric efficiency）

試說明：（每小題10 分，共20 分） 四行程壓縮點火引擎的四個作動過程。 影響火花點火引擎性能的二個重要燃料性質，及其分別如何影響此類 引擎性能。

若一引擎使用某燃料的化學式可用C2H6O代表，其高熱值（HHV）為43.7 MJ kg ⁄ ，若與空氣（以O2+3.76N2代表）進行完全燃燒反應。（每小題5 分， 共20 分） 寫出完全燃燒反應平衡式。 求出各燃燒產物的莫耳分率（mole fraction）。 假設水的蒸發潛熱K=2400 kJ/kg，求出此燃料之低熱值（LHV）。 求出此反應的燃料/空氣質量比，即mF/mA。

試說明下列引擎機構的作動方式：（每小題5 分，共20 分） 可變閥門正時（variable valve timing，簡稱VVT） 環流掃氣（loop scavenging） 共軌式噴油系統（common rail injection） 均質壓燃（homogeneous charge compression ignition，簡稱HCCI）

假設一空氣標準限制壓力循環（air-standard limited pressure cycle）又稱 雙循環，分別有等容加熱及等壓加熱等二段加熱過程，假設於循環的各 過程中氣缸內的混合燃氣為理想氣體（即符合Pv = RT的關係式），其分 子量M = 29，比熱比（specific heat ratio）k = 1.4，定容比熱Cv = 0.75 kJ/(kg·K)，由狀態點1 的壓力P1=112 kPa，溫度T1=317 K開始進行壓縮 過程至狀態點2，壓縮比r = 15，等容加熱至狀態點3，其壓力比 P3/P2=2.9，再經等壓加熱過程至狀態點4 的停滯比（cut off ratio） β=V4/V3=1.38，再經等熵膨脹過程至狀態點5。（每小題5 分，共20 分） 於P/P1 vs. V/V2（壓力-體積）座標圖上畫出此循環的各過程，並以1~5 標示各狀態點。 求P2，單位kPa。 求每單位燃氣質量的等容加熱量，單位kJ/kg。 求此循環的最高溫度，單位K。