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普考申論題 107年 [輪機技術] 船舶主機概要

第 一 題

📖 題組:
二、試畫出簡圖說明下列機構的運作方式:(每小題 5 分,共 20 分) (一)可變閥門正時(Variable valve timing) (二)汽油直接噴射系統(Gasoline direct injection,簡稱 GDI) (三)自然進氣(Naturally-aspirated inlet air)系統 (四)奧圖循環(Otto cycle)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

可變閥門正時(Variable valve timing)

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作答時應先在腦海中構建出『正時鏈輪與凸輪軸間的相對運動』畫面。解題需包含三個層次:首先以文字清晰交代簡圖應具備的機械元件(凸輪軸、VVT控制器、油壓閥、ECU),其次說明油壓推動轉子改變相位的物理運作機制,最後點出其提升容積效率與效能優化的工程意義。

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【破題】 「可變閥門正時(Variable valve timing, VVT)」係指一種能根據引擎轉速與負荷,動態調整進氣或排氣門開啟與關閉時機(相位)的機構,藉此在全轉速域內最佳化汽缸容積效率、降低熱能損失並減少排放。 【論述】

小題 (二)

汽油直接噴射系統(Gasoline direct injection,簡稱 GDI)

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看到「汽油直接噴射系統(GDI)」應先聯想到其與傳統進氣道噴射的核心差異,即噴油嘴的位置直接設在汽缸蓋上。答題時需先用文字精準描述簡圖中各元件(噴油嘴、火星塞、特殊活塞頂)的空間關係,接著依序說明進氣、缸內直噴、氣流引導至點火的運作機制。

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【破題】汽油直接噴射系統(GDI)跳脫傳統進氣歧管噴射,將高壓燃油直接噴入汽缸燃燒室內,實現更精準的燃油控制與更佳的熱效率。 【論述】 一、簡圖繪製要點(空間結構關係)

小題 (三)

自然進氣(Naturally-aspirated inlet air)系統

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看到自然進氣,首要切入點為『活塞下行產生的真空(負壓)與大氣壓力的壓力差』,這是無增壓狀態下的唯一進氣驅動力。答題時應先建構進氣系統的空間路徑(濾清器→節氣門→進氣歧管→進氣門→汽缸),再利用流體力學中的容積變化、壓力差、壓力降與節流作用來解釋其運作原理與能量損耗機制。

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【破題】 自然進氣(Naturally-Aspirated, NA)系統是指引擎不仰賴任何增壓裝置(如渦輪或機械增壓),單純利用活塞移動產生的汽缸負壓與外部大氣壓力之間的「壓力差」,將空氣吸入燃燒室的進氣設計。 【論述】

小題 (四)

奧圖循環(Otto cycle)

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看到「奧圖循環」,應立即聯想到它是火花點火引擎(汽油機)的理想熱力學循環,核心特徵為「等容加熱」。答題時需在腦中構建 P-V(壓力-體積)圖,並依序將等熵壓縮、等容加熱、等熵膨脹、等容散熱四個過程與引擎的實際活塞運動作連結說明。

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【破題】奧圖循環(Otto cycle)為火花點火式內燃機(如汽油引擎)的理想熱力學循環模型,其核心特徵為「等容燃燒(加熱)」。 【論述】 一、簡圖說明(P-V 圖結構)

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