高考申論題
107年
[輪機技術] 內燃機
第 二 題
📖 題組：
三、假設一8氣缸4衝程火花點火引擎的缸徑(bore) b=0.36m,衝程(stroke) s = 0.47 m,壓縮比r=9,在轉速為2,100 rpm 時的引擎制動輸出扭矩(brake torque)τ為728 N.m,試求此引擎之:(每小題10分,共20分)
三、假設一8氣缸4衝程火花點火引擎的缸徑(bore) b=0.36m,衝程(stroke) s = 0.47 m,壓縮比r=9,在轉速為2,100 rpm 時的引擎制動輸出扭矩(brake torque)τ為728 N.m,試求此引擎之:(每小題10分,共20分)
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
制動平均有效壓力(brake mean effective pressure),單位 kPa。
思路引導 VIP
本題核心在於理解「制動扭矩」與「制動平均有效壓力(bmep)」的轉換關係。對於四衝程引擎，引擎每2轉完成一次循環，可推導出 $bmep = \frac{4\pi\tau}{V_d}$。解題時需先計算全引擎總排氣量，再代入制動扭矩求解，最後注意單位換算(Pa轉kPa)。(註：題幹所給之轉速與壓縮比在此子題中為用不到的多餘條件)
小題 (一)
制動功率(brake power),單位kW。
思路引導 VIP
看到求制動功率(Brake Power)，應直覺聯想扭矩與轉速的物理關係式 $\dot{W}_b = \tau \times \omega$。題幹給定的幾何參數(氣缸數、缸徑、衝程)為干擾資訊或用於其他小題，本題重點在於判別整體引擎扭矩，並嚴格執行角速度單位換算(rpm 轉 rad/s)與功率單位轉換(W 轉 kW)。
制動平均有效壓力計算
💡 利用引擎制動扭矩與總排氣量，推算單位循環之平均有效壓力。
🔗 BMEP 計算邏輯鏈條
- 1 幾何參數整合 — 由缸徑、衝程、缸數計算全引擎總排氣量 Vd。
- 2 能量守恆對等 — 建立扭矩輸出功率與平均壓力功的平衡等式。
- 3 公式代入與化簡 — 應用 4π * τ / Vd 公式排除轉速變數。
- 4 單位最終換算 — 將 Pa (N/m²) 換算為題目要求的 kPa 數值。
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🔄 延伸學習：延伸學習：比較不同引擎 BMEP 可判斷其強化程度與燃燒效率。
