機械工程 96 年內燃機考古題

假設一air-standard Diesel cycle 使用超級柴油為燃料，此引擎之壓縮比為17：1，循環之 最高溫度（T3）為1750℃，壓縮衝程開始之溫度及壓力分別為T1＝25℃，p1=101 kpa， 試㈠畫出此循環之pressure-specific volume（即p-v）圖及Temperature-entropy（即 T-s）圖，並求出各狀態點之溫度、壓力及比容，單位分別為℃，kpa 及m3/kg；㈡求出 此循環之熱效率（thermal efficiency）。假設gas constant K kg kJ R ⋅ = 287 .0 ， specific heat ratio k 4.1 = 。（20 分）

試㈠討論影響壓縮點火引擎（CI engine）的粒狀污染物（particulate matter，簡稱 PM）排放量之重要燃料性質及引擎操作條件（最多5 項），㈡試討論壓縮點火引 擎所排放之氮氧化物（NOx）與粒狀污染物（PM）等二項污染物的排放量的相關性， 及探討造成此相關性之原因。（20 分）

若一個四衝程（four-stroke）、六氣缸（six-cylinder）、總排氣容積（displacement volume）為6000 cm3的直列式（in-line）火花點火（SI）引擎，壓縮比為12，此引擎 與一渦電流式動力計（eddy-current dynamometer）連結，在轉速為2800 rpm 時顯示 制動輸出扭矩（brake output torque）為176 N-m，假設此引擎之機械效率（mechanical efficiency）為91%，試求㈠制動功率（brake power），單位kW；㈡制動平均有效 壓力（brake mean effective pressure），單位kpa。（20 分）

若一輛四汽缸輕型客車使用丁烷（C4H10）為燃料，引擎排氣之乾分析（dry analysis） 結果為：CO2 占12.7 vol. %，CO 占4.3 vol.%，O2 占7.2 vol.%，其餘為N2。在乾分 析之前即將水蒸汽移除，試求在此引擎操作條件下的㈠燃料-空氣質量比（fuel-air mass ratio），及㈡化學當量比（equivalence ratio）。（20 分）

試討論㈠Homogeneous Charge Compression Ignition（HCCI）的操作方式及功用； ㈡配合一簡圖說明common rail fuel injection system 的操作方式及功用。（20 分）