普考申論題
105年
[航空器維修] 航空發動機概要
第 一 題
📖 題組：
二、四行程往復式發動機汽缸之進氣閥與排氣閥均具所謂「提前開啟（valve lead）」與「延遲關閉（valve lag）」設計，此設計與調校均以曲軸角度表示之；
二、四行程往復式發動機汽缸之進氣閥與排氣閥均具所謂「提前開啟（valve lead）」與「延遲關閉（valve lag）」設計，此設計與調校均以曲軸角度表示之；
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試說明此設計之原由。（10 分）
思路引導 VIP
看到「氣門提前開啟與延遲關閉」，應立即聯想到流體力學中的「流體慣性（Fluid Inertia）」以及機械作動的「時間差」。解題時需分別針對進、排氣閥的「提前」與「延遲」共四種情境進行拆解，並以「提升容積效率（Volumetric Efficiency）」及「增強掃氣效應（Scavenging）」為核心物理論點進行因果推導。
小題 (二)
試說明為何當活塞接近上死點（top dead center）時，閥件提前開啟與延遲關閉角度（∼15°）設計均小於活塞接近下死點（bottom dead center）時之角度（55°∼60°）設計。（10 分）
思路引導 VIP
看到這題先拆解上下死點分別對應的氣流行為：下死點（BDC）對應進氣末期與動力末期，需利用氣流慣性極大化進氣與剩餘壓力排氣；上死點（TDC）則為氣門重疊期，旨在達成掃氣效應。接著運用流體力學的氣流慣性及熱力學的泵功損失原理，說明下死點為何需要大角度以提升容積效率，而上死點則受限於餘隙容積極小及防止氣流逆流（Backflow）與油氣逸散，故僅需小角度即可。