內燃機考古題｜歷屆國考試題彙整

繪出雙燃循環（Dual-combustion cycle）之壓力-容積（P-V）圖與溫度-熵 （T-s）圖，並完整說明循環之各個過程。（25 分）

請繪四行程柴油機（Four strokes diesel engine）之氣門定時圖，說明其運 轉過程。（25 分）

某六缸二衝程柴油機之平均指示有效壓力50 kg/cm2，氣缸內徑200 mm， 活塞行程為180 mm，曲柄轉速為2000 rpm，若機械效率80%， 試問制動馬力為多少公制馬力？（20 分） 制動功率為多少kW？（5 分）

試說明下列內燃機的重要名詞：（每小題5 分，共25 分） 指示熱效率 熱平衡 柴油機爆震 十六烷數 過給氣

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）

什麼是往復式內燃機的壓縮比？請推導出壓縮比與缸徑、衝程及餘隙容 積的關係式。比較柴油引擎的壓縮比與汽油引擎的壓縮比，何者較大？ 為什麼？何者的熱效率較高？（20 分）

什麼是柴油引擎的淨熱釋放率？如果直噴式氣缸內混合氣的比熱比為 定值，試寫出假設，並根據能量守恆定律推導出該引擎的淨熱釋放率 n dQ d，其中 n Q 為淨熱釋放量及為曲柄角。將 n dQ d表示為P、V、、dV d 與dP d之間關係式，其中V 是氣缸體積、P 是氣缸內壓力與是比熱比。 （20 分）

請畫出四衝程汽油引擎節氣門全開的性能曲線圖，該曲線圖的縱座標分 別為扭矩、制動馬力及制動比耗油率，橫座標則為轉速，並說明三曲線 變化的原因及它們之間的關係。（20 分）

什麼是往復式內燃機的移程容積？通常內燃機的移程容積愈大時，制動 馬力就愈大，可代表移程容積愈大時內燃機的性能愈好嗎？例如六缸汽 油引擎的移程容積較四缸汽油引擎的大，六缸汽油引擎的制動馬力也較 大，又意味著六缸汽油引擎的性能較好嗎？請說明該結果的理由。有其 它的參數可去除移程容積的效應而取代制動馬力，試定義一參數以判斷 不同移程容積的往復式內燃機性能優劣？（20 分）

什麼是汽油引擎的混合比？理想混合比是多少？如何決定濃與稀的混 合氣？混合比與汽油引擎的運轉條件有何關係？（20 分）

假設一八缸四衝程汽油引擎的缸徑及衝程大小相同，即b = s = 0.08 m， 制動比燃料消耗bsfc（brake specific fuel consumption）= 360 g/kWh，燃 料汽油的熱值qc = 42 MJ/kg，假設在引擎轉速N = 1600 rpm 下的制動功 率（brake power）Wb = 120 kW，試求：（每小題10 分，共20 分） 制動平均有效壓力bmep（brake mean effective pressure），單位bar。 制動熱效率（brake thermal efficiency）η。

一空氣標準壓縮點火Diesel cycle（迪賽爾循環），進氣開始壓縮的溫度 T1 = 20℃，壓力P1 = 101 kPa，壓縮比r = 18，定壓比熱cP = 1.1 kJ/(kg·K)， 比熱比（specific heat ratio）k = 1.42，停汽比（cutoff ratio）β = 2.1，試求： （每小題10 分，共20 分） 此循環之最高溫度，單位K。 此循環之指示熱效率（indicated thermal efficiency）η。

試說明二衝程柴油引擎的單流掃氣作動過程。（10 分） 相較於四衝程柴油引擎，試說明二衝程柴油引擎的優、缺點。（10 分）

一內燃機燃料經分析其元素組成，分別為C 占72 wt.%、H 為20 wt.%， 其餘為O（氧），此燃料之分子量為200。（每小題10 分，共20 分） 試求出此燃料與空氣（以O2 + 3.76N2 代表）完全燃燒的反應平衡式。 假設此燃料與120%理論空氣（Theoretical air）進行燃燒反應，試求其 當量比（Equivalence ratio）Φ。

請試述下列名詞之意涵：（每小題10 分，共20 分） 絕熱火焰溫度 均質壓燃HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）引擎

什麼是壓燃式引擎的懸浮顆粒排放？說明導致壓燃式引擎的懸浮顆粒 之淨產生過程。（20 分）

為什麼將稀釋氣體添加到火花點燃式引擎的進氣道可減少引擎的NO 排 污？顯示不同的稀釋氣體：氦、二氧化碳、氬及氮，在相同的稀釋氣體 的百分比下所減少NO 排污百分率的順序，並說明原因。（20 分）

在相同的最高壓力及加熱量下，試畫Diesel cycle 與Otto cycle 的T-s 圖， 以比較兩者的熱效率，何者較高？並說明理由。（20 分）

一部引擎使用丙烷（C3H8）當燃料來運轉，根據引擎排氣的乾式分析， 得到以下組成的體積百分率：CO2 占4.9%、CO 占9.79%及O2 占2.45%。 試計算引擎運轉時的燃料空氣比。（20 分）

什麼是柴油引擎的噴油提前角？試說明噴油提前角對柴油引擎運轉性 能的影響。（20 分）

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。

汽油為石油裂解（cracking）並分餾（fractional distillation）之碳氫化合物混合物。除 雷氏蒸汽壓之外，汽油揮發性一般可由不同溫度累計蒸發比例之蒸發曲線表示。試 說明： 汽油組成成分對於汽油揮發性之影響。（6 分） 汽油揮發性對於汽油引擎啟動性能與容積效率之影響。（8 分） 汽油揮發性太高或太低對於引擎其他不利之影響。（6 分）

汽油引擎點火正時一般依據最大制動扭矩（MBT）正時進行設定。某汽油引擎之試 驗經驗歸納為，當在上死點後10°之已燃氣體百分率為50%時，或當在上死點後16° 達到最大氣缸壓力時，可得到MBT 點火正時。該汽油引擎在1000 rpm、節流閥廣開 （WOT）運轉狀況下，MBT 點火正時為上死點前15°。假設當3000 rpm、WOT 運 轉狀況下，總燃燒角（overall burning angle）為1000 rpm 時之1.5 倍。 試估計在3000 rpm、WOT 運轉狀況下之點火正時該如何設定？（7 分） 傳統汽油引擎採用真空提前機構，試說明在1000 rpm、節流閥部分開啟（part throttle）狀況下之點火正時該如何設定？（6 分） 在某些狀況下點火正時會採用較MBT 正時延遲之點火正時角度，試舉兩個例子說 明之。（7 分）

引擎常使用廢氣再循環（exhaust gas recirculation, EGR）以降低NOx 廢氣排放。試說 明： 焰後區NO 生成之化學反應機構與主要影響因素。（7 分） NO2 生成之化學反應機構，並針對汽油引擎與柴油引擎比較NO2 占NOx 排放之比 例。（6 分） 使用EGR 降低NOx 廢氣排放時，EGR 比例太高時汽油引擎未燃碳氫化合物（UHC） 排放升高之原因。（7 分）

汽油引擎之廢氣排放，常使用觸媒轉化器進行後處理，以降低廢氣之排放濃度。試 說明： 觸媒轉化效率（catalytic conversion efficiency）之定義。（5 分） 何謂觸媒啟用溫度（light-off temperature）？並敘述汽油引擎排氣系統暖機時間長 短對於廢氣排放之影響。（8 分） 影響觸媒轉化器轉化效率耐久性之因素。（7 分）

直噴（direct injection）柴油引擎之未燃碳氫化合物（UHC）生成原因可分為三大項。 試說明： 過度貧油區域之UHC 生成原因。（7 分） 燃料噴嘴囊部體積（sac volume）所造成之UHC 生成原因。（6 分） 缸壁焠熄（wall quenching）所造成之UHC 生成原因。（7 分）

假設一個四衝程、空氣標準Otto 循環由四個過程所組成，壓縮過程開始的壓力P1 = 96 kPa， 溫度T1= 47 ℃，壓縮比rC = 12，在加熱過程的壓縮比P3/P2 = 2.7，假設汽缸內燃氣可 視為理想氣體，且分子量 M = 26，定壓比熱cP = 1.06 kJ/(kg．K)，比熱比（specific heat ratio）k = 1.4，試畫出此循環之P – v（壓力–比容）圖，並說明此循環由那四個過 程所構成。求此循環之最高溫度，單位K。求於加熱過程每單位燃氣質量的加 熱量。此循環之熱效率η。（每小題5 分，共20 分）

試分別說明汽油直接噴射（Gasoline Direct Injection，簡稱GDI）及歧管噴射（Port Fuel Injection，簡稱PFI）的二種噴射方式。（10 分） 相對於PFI，試分別說明GDI 於燃油/空氣比、霧化程度、排放污染量等方面之 特色或表現。（10 分）

燃料與進氣在內燃機的汽缸內進行燃燒反應形成二氧化碳（CO2）的反應式可用 2 2 CO O 2 1 CO ← → + 代表：（每小題10 分，共20 分） 試以式中各成分的莫耳分率即 CO x 、 2 O x 、 2 CO x 與反應壓力p（單位atm）列式表 示其根據分壓的化學平衡常數（chemical equilibrium constant based on partial pressure） Kp之計算式。 若 T 10 0.125 4.757 T 10 0.149 ) 1000 T ln( 10 0.415 (T) K log 3 5 2 p 10 − − × + − × + × − = ，式中 T = 1800 K 為反應溫度，試求此反應式的Kp(T)值。

假設辛烷（C8H18）與空氣進行燃燒反應，若縱座標為各種燃燒產物的莫耳分率， 橫座標為燃料-空氣的當量比ø（equivalence ratio），試畫圖表示燃燒產物之莫耳分 率 2 CO x 、 CO x 、 2 N x 、 2 O x 、 O H2 x 在當量比ø = 0.6 ~ 1.5 之間的大略變化趨勢，並 簡要解釋圖中各曲線的莫耳分率隨ø 趨勢變化的原因。（10 分） 辛烷與空氣在理論計量比（stoichiometric）燃燒反應後，試求各燃燒產物之莫耳分 率 2 CO x 、 O H2 x 、 2 N x 與產物混合物的分子量M。（10 分）

試解釋下列名詞的意涵：（每小題10 分，共20 分） 制動熱效率（brake thermal efficiency）η 均質進料壓縮點燃（Homogeneous Charge Compression Ignition，簡稱HCCI）

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）。 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） 同上，畫出溫度（T）隨圓盤半徑位置（r/R ）之變化分布圖。（7 分） 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： 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） 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） 同，傳統(a)引擎之air/fuel ratio at WOT 低於或高於stoichiometric air/fuel ratio？ （5 分） 同，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 =

闡述外燃機及內燃機的差異？（15 分） 在下列動力循環中，何者屬於內燃機、何者屬於外燃機的動力循環？（5 分） 奧圖（Otto cycle）、迪賽爾（Diesel cycle）、史特靈（Stirling cycle）、朗肯 （Rankine cycle）、布累登（Brayton cycle）等動力循環。 在下列動力系統中，何者是使用內燃機、何者是使用外燃機系統?（5 分） 傳統燃煤發電、燃氣輪機發電、核能發電、水力發電、地熱發電、整體煤氣化聯 合循環發電（IGCC：Integrated gasification combined cycle）、燃料電池等系統。

目前在車輛中仍是以汽油引擎與柴油引擎為主。請闡明此二類型引擎的工作原理， （15 分）及在油料特性的需求上有何差異?（10 分）

在市售車輛廣告中介紹該車輛時常有最大扭力、馬力及耗油量等名詞與數據，請問 廠商在實驗室中如何正確地獲取這些數據？（10 分）

在電廠發電結構上，以燃煤發電成本較低，但汙染高，碳排放高。目前由於頁岩氣 的發現，應用燃氣輪機做為發電設施應有其可行性，但提高整體熱能使用效率仍是 重要的議題。請概述燃氣輪機基本的工作原理，以及增加熱能使用效率的各種可能 方法。（15 分）

請說明下列名詞之意涵： 化學計量比（Stoichiometric ratio）與當量比（Equivalent ratio）（10 分） 可燃極限（Flammability limit）（5 分） 閃火點（Flash point）（5 分） 可逆絕熱膨脹過程（Reversible adiabatic expansion process）（5 分）

為何汽油引擎的一氧化碳（CO）排放濃度遠高於柴油引擎的CO 排放濃度，故汽油 引擎的CO 排放濃度相當重要，並須加以控制？為何現代汽油引擎燃燒室的幾何靠 近汽缸中心線需有大部分的餘隙容積？這樣的燃燒室以那些方式呈現？（20 分）

往復式內燃機在進氣時，進氣閥為何不在上死點打開而在上死點前幾度打開？在排 氣時，排氣閥為何不在下死點打開而在下死點前幾度打開？（20 分）

說明偵測內燃機排氣中碳氫化合物（HC）的火焰電離偵測器（flame ionization detector）原理，畫圖且說明火焰電離偵測器的構造。（20 分）

何謂三路觸媒轉換器（three-way catalyst converter）？三路觸媒轉換器的性能要在何 種混合比才能充分發揮？為什麼？採用何種設計可使三路觸媒轉換器的性能充分發 揮，且說明該設計。（20 分）

什麼是往復式內燃機的示功圖？現代技術如何量測及求得？如何由示功圖求出指示 功率？（20 分）

說明particulate 與smoke 之間的差異。為何particulate 與smoke 是柴油引擎排氣的 問題而不是汽油引擎排氣的問題？試以反應模型加以解釋。（20 分）

汽油引擎以air-standard Otto cycle 於節氣門全開時運行，開始壓縮時的壓力為98 kPa， 溫度為60℃。該引擎的壓縮比為9.5：1，使用汽油當燃料，空燃比為15.5，燃燒效 率為96%。假定氣缸內無殘餘廢氣，燃料熱值為44300 kJ/kg，空氣之定容比熱為 0.821 kJ/kg-K，氣體常數為0.287 kJ/kg-K，比熱比為1.35。請計算各狀態點的溫 度與壓力。指示熱效率。（20 分）

說明下列各項的原因：（20 分） 自然進氣柴油引擎的制動平均有效壓力低於自然進氣汽油引擎的制動平均有效壓 力。 內燃機最大額定功率時的制動平均有效壓力低於最大扭矩時的制動平均有效壓力。 內燃機之最大制動功率時的轉速高於最大扭矩時轉速。

說明內燃機排氣中NOX 的含意及偵測NO 的chemiluminescence 原理。使用 chemiluminescence 方法的儀器如何量測NO？（20 分）

試述汽油引擎的碳氫物生成機制。舊的汽油引擎的碳氫物排放濃度比新的汽油引擎 的碳氫物排放濃度較高，以上述相關機制說明其原因。（20 分）

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）

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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；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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），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制動功率（brake power），單位kW；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燃料-空氣質量比（fuel-air mass ratio），及化學當量比（equivalence ratio）。（20 分）

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