高考申論題
108年
[汽車工程] 汽車動力機
第 一 題
📖 題組:
三、一個四缸、排氣量 2.0 公升之自然進氣四行程汽油引擎,正以 3000 rpm 之轉速運轉,每一個汽缸運行一個循環所做出之指示功(indicated work)為 480 焦耳(J)。若其機械效率為 85%,試求: (一)指示平均有效壓力(indicated mean effective pressure)。[kPa 為單位](10 分) (二)制動平均有效壓力(brake mean effective pressure)。[kPa 為單位](5 分) (三)此時引擎所輸出的制動功率(brake power)是多少?(5 分) (四)此時引擎的輸出扭力有多大?(5 分) 註:(三)、(四)兩小題係指整個引擎,非單獨一個汽缸。
三、一個四缸、排氣量 2.0 公升之自然進氣四行程汽油引擎,正以 3000 rpm 之轉速運轉,每一個汽缸運行一個循環所做出之指示功(indicated work)為 480 焦耳(J)。若其機械效率為 85%,試求: (一)指示平均有效壓力(indicated mean effective pressure)。[kPa 為單位](10 分) (二)制動平均有效壓力(brake mean effective pressure)。[kPa 為單位](5 分) (三)此時引擎所輸出的制動功率(brake power)是多少?(5 分) (四)此時引擎的輸出扭力有多大?(5 分) 註:(三)、(四)兩小題係指整個引擎,非單獨一個汽缸。
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
指示平均有效壓力(indicated mean effective pressure)。[kPa 為單位]
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看到求平均有效壓力(MEP),應立即聯想其定義:MEP = 每循環所作之功 / 排氣量。本題求「指示」平均有效壓力(IMEP),因此分子需代入整個引擎的「總指示功」,分母代入「總排氣量」(或使用單缸指示功除以單缸排氣量),最後注意將 Pa 換算為 kPa 即可。
小題 (二)
制動平均有效壓力(brake mean effective pressure)。[kPa 為單位]
思路引導 VIP
考生看到此題應立刻聯想引擎機械效率的定義。制動平均有效壓力(bmep)可直接由前一題的指示平均有效壓力(imep)乘上機械效率求得;或者先計算出單缸循環制動功後,再除以單缸排氣量來推導。
小題 (三)
此時引擎所輸出的制動功率(brake power)是多少?
思路引導 VIP
看到計算制動功率(Brake Power)的題目,先回想功率等於單位時間內所作的功。對於四行程引擎,每轉兩圈完成一個循環,故可先由單缸每循環指示功算出總指示功率,最後再乘上機械效率求得制動功率。
小題 (四)
此時引擎的輸出扭力有多大?
思路引導 VIP
看到計算引擎輸出扭力的題目,首先應聯想到制動功率(Brake Power)、轉速與扭力的基本旋轉動力學關係式:$P_b = T \cdot \omega$。同時,也可利用熱力學性能指標中的制動平均有效壓力(BMEP)與總排氣量($V_d$)的幾何關係式:$T = \frac{BMEP \cdot V_d}{4\pi}$(針對四行程)來求解。兩條路徑皆可驗證答案。