機械工程 113 年內燃機考古題

有一4 衝程8 汽缸引擎，當轉速為1500 rpm 時的扭矩（torque）τ = 380 N·m， 每汽缸排氣容積（displacement volume）∀d = 0.09 m3，每汽缸之耗油率 f m= 1.2 kg/hr，使用超級柴油為燃料，其熱値qc = 43.5 MJ/kg，試求： 制動平均有效壓力（brake mean effective pressure, bmep），單位bar。 （10 分） 制動熱效率（brake thermal efficiency）η。（10 分）

試說明下列四行程引擎或動力機械的重要參數或名詞： （每小題5 分，共20 分） 容積效率ev（volumetric efficiency） hybrid electric vehicle（HEV，複合電動車） 制動熱效率（brake thermal efficiency）η HCCI（Homogeneous charge compression ignition）均質壓燃

試說明二行程引擎掃氣的目的，並配合簡圖說明掃氣過程。（10 分） 假設替代燃料氨氣（NH3）5 kg 存在一鋼瓶內，鋼瓶壓力P = 2 bar、溫 度T = 20℃，試求鋼瓶内氨氣的密度ρ，單位kg/m3。（10 分）

試配合畫出簡圖說明下列引擎機構的運作過程：渦輪增壓機 （turbocharger）；（10 分）及汪克爾引擎（Wankel engine）。（10 分）

一空氣標準限制壓力（limited pressure）或雙循環（dual cycle），由5 個 過程組成。假設由狀態點1 的溫度T1 = 36°C、壓力P1 = 1.2 bar，開始壓 縮行程，壓縮比r = 17，等容過程的壓力比α = P3/P2 = 1.8，等壓過程的 停汽比（cutoff ratio）β = V4/V3 = 1.31。若汽缸內氣體可視為理想氣體， 分子量M = 28，定壓比熱Cp = 1.12 kJ/（kg·K），比熱比= 1.28， 試於P/P1 vs. V/V₂（壓力vs.比容）座標圖上畫出此循環，並以1、2、 3、4、5 標示出各狀態點，且分別說明各過程為何種過程。（10 分） 計算此循環之引擎指示熱效率（indicated thermal efficiency）η。（10 分）