高考申論題
108年
[汽車工程] 汽車底盤
第 三 題
📖 題組：
一引擎搭配一扭力變換接合器，引擎之扭矩與轉速特性如下圖(a)所示，扭力變換接合器之扭矩比、轉速比與效率特性如下圖(b)所示，二者之操作點藉由容量因子（capacity factor）決定，運轉時引擎和扭力變換接合器之操作點會有一致的容量因子（圖中之 Ke & Ktc）。容量因子定義為轉速/（扭矩的平方根），單位為 rpm/(N⋅m)1/2；假設引擎之操作點在轉速 2450 rpm 時輸出 393 N⋅m 扭力，請計算：
一引擎搭配一扭力變換接合器，引擎之扭矩與轉速特性如下圖(a)所示，扭力變換接合器之扭矩比、轉速比與效率特性如下圖(b)所示，二者之操作點藉由容量因子（capacity factor）決定，運轉時引擎和扭力變換接合器之操作點會有一致的容量因子（圖中之 Ke & Ktc）。容量因子定義為轉速/（扭矩的平方根），單位為 rpm/(N⋅m)1/2；假設引擎之操作點在轉速 2450 rpm 時輸出 393 N⋅m 扭力，請計算：
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (三)
扭力變換接合器之扭力比，以及輸出扭力。（10 分）
思路引導 VIP
- 看到題目提供「容量因子（Capacity Factor）」的定義與數值，第一步直接套用公式 $K = N / \sqrt{T}$ 算出引擎側的操作點 K 值。
- 利用題目所述「一致的容量因子」條件，將算出的 K 值帶入圖(b)的容量因子縱軸，找出對應的 $K_{tc}$ 曲線位置，藉此推得當下的「轉速比 (Speed Ratio)」。
小題 (一)
引擎或扭力變換接合器之容量因子。（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，首先應從題幹中找出「容量因子」的定義與公式：轉速除以扭矩的平方根。接著，直接提取題目給定的引擎操作點條件（轉速與扭力），代入公式中進行數值運算即可得出答案。
小題 (二)
扭力變換接合器之轉速比，以及輸出轉速。（10 分）
思路引導 VIP
看到此題，首先應利用題幹定義的公式『容量因子 = 轉速 / √(扭矩)』計算出引擎的容量因子。接著，利用『引擎與接合器容量因子一致』的條件，在特性圖(b)中找出對應的轉速比，最後將轉速比乘上引擎轉速即可得到輸出轉速。
小題 (四)
扭力變換接合器之操作效率。（5 分）
思路引導 VIP
考生看到這題，首先需運用轉速與扭力代入容量因子公式（K = N / √T）求出數值。接著利用「引擎與變換器容量因子一致」的特性，於圖表(b)查出對應的轉速比，最後再依轉速比查出扭矩比計算效率（或直接讀取效率曲線）即可得解。
扭力變換器性能匹配
💡 利用容量因子（K因子）作為引擎與扭力變換器間的匹配橋樑。
🔗 引擎與扭力變換器匹配解題流程
- 1 計算 K 值 — 依引擎操作點轉速與扭矩開根號之比值算出 K 值
- 2 對應轉速比 — 於特性圖中由 K 值水平對應 Ktc 曲線，再向下讀取轉速比
- 3 讀取扭力比 — 由轉速比垂直向上對應 TR 曲線，再向左讀取扭力比數值
- 4 求得輸出扭矩 — 將原始引擎扭矩乘以查得之扭力比即為最終答案
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🔄 延伸學習：延伸學習：當轉速比接近 1.0 時，通常代表進入耦合狀態，效率會產生變化。
