機械工程 97 年內燃機考古題

E5 酒精汽油為質量比5%之乙醇C2H5OH與質量比95%之汽油混合而成。假設柴油 之平均化學組成為C8.1H15.2。汽油與乙醇之帶動辛烷值（MON）、研究辛烷值 （RON）、與低熱值如下表所示： 平均化學組成 MON 帶動辛烷值 RON 研究辛烷值 LHV(kJ/kg) 低熱值 汽油 C8.1H15.2 87 101 43600 乙醇 C2H5OH 89 107 26950 已知碳、氫、氧之原子量分別為：MC = 12.011、MH = 1.008、MO = 16.00，空氣之 平均分子量為：Ma = 28.97。某汽車引擎使用此E5 酒精汽油為燃料。試求： E5 酒精汽油之低熱值。（5 分） E5 酒精汽油之抗爆震指數（anti-knock index）。（5 分） E5 酒精汽油之理論空燃比（stoichiometric air-fuel ratio）。（10 分）

某四氣缸、四衝程柴油機之總排氣容積（displacement volume）為3.8L。當此柴油 機在3000 rpm滿負載運轉時，柴油機輸出之制動扭力（brake torque）為245 Nm， 進入引擎之空氣流量為6.4 kg/min，廢氣分析儀顯示廢氣排放之過剩空氣比例（excess air percentage）為32%。已知此柴油機所使用燃料之理論空燃比（stoichiometric air-fuel ratio）為14.5，進氣空氣之密度為1.184 kg/m3。試求： 制動輸出功率（brake power），單位kW。（5 分） 制動平均有效壓力（brake mean effective pressure），單位kPa。（5 分） 容積效率（volumetric efficiency）。（5 分） 制動單位耗油率（brake specific fuel consumption），單位g/kW-hr。（5 分）

廢氣再循環（exhaust gas recirculation）技術經常被用來降低引擎之廢氣排放。試針對 火花點火（spark-ignited）引擎之燃燒過程，討論使用不同廢氣再循環比例（EGR%） 時，對於氮氧化物（NOx）與碳氫化合物（hydrocarbon）等二項廢氣排放、與對於 引擎運轉之循環變異性（cycle-to-cycle variation）之影響與相關性。並就火花點火 引擎之燃燒過程，探討造成上述影響與相關性之原因。（20 分）

試針對直接噴油（direct injected）壓縮點火（compression-ignited）引擎之燃燒過程， 討論引擎轉速、引擎負載、燃油黏度、噴油正時角度，等變數對於著火延 遲（ignition delay）曲柄角度、與對於燃燒速度、氮氧化物（NOx）生成速率之影 響，與造成上述影響之原因。（20 分）

試針對四衝程火花點火（spark-ignited）引擎，討論所使用燃料種類與蒸發潛熱（latent heat of vaporization）、引擎轉速、引擎負載、閥門正時，等變數對於引擎容 積效率（volumetric efficiency）之影響，與造成上述影響之原因。（20 分）