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高考申論題 108年 [輪機技術] 內燃機

第 二 題

📖 題組:
試說明下列問題:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

柴油機使用燃油之十六烷值範圍。(5 分)

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看到「十六烷值」,應立即聯想到其為衡量柴油著火性(自燃性)的指標,與汽油的辛烷值作用相對。作答時除了給出常規的總體數值範圍外,建議進一步依據「高速」與「中低速」柴油機對著火延遲期的需求差異進行分述,以確保穩拿滿分。

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一般柴油機使用之燃油「十六烷值(Cetane Number, CN)」常規範圍通常界於 40 至 55 之間。 十六烷值係衡量柴油著火性(自燃性)與著火延遲期之重要指標。數值越高,代表著火延遲期越短。具體的應用範圍會依引擎的轉速與設計特性而有所區分: (1) 高速柴油機(如車輛用引擎):因引擎轉速高,要求較短的著火延遲期以確保平穩燃燒並避免柴油機爆震,適用的十六烷值通常較高,範圍約為 45~55(部分高品質環保柴油可達 60)。

小題 (一)

柴油指數之定義與量測方式。(10 分)

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看到「柴油指數」,應直覺聯想到其為評估柴油「點火品質」的經驗指標。答題時務必先列出由「API比重」與「苯胺點」構成的計算公式,接著分別詳述這兩個參數的實驗量測步驟,最後補充其物理意義與十六烷值的關聯性以獲取完整分數。

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【破題】 柴油指數(Diesel Index, DI)為早期用以評估柴油燃料著火品質(Ignition Quality)的傳統經驗指標,其數值與十六烷值(Cetane Number)呈高度正相關,數值越高代表著火延遲期越短。 【論述】

小題 (三)

柴油指數對於船舶採購燃油之意義。(5 分)

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看到「柴油指數」,首先應聯想其為評估柴油著火品質(著火延遲期)的指標,與十六烷值高度相關。接著將焦點轉向「船舶採購實務」,思考為何採購人員需要這個指標(例如:測試成本低、可快速判斷油品好壞、確保引擎啟動順利與運轉平穩、降低維護成本)。

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「柴油指數(Diesel Index)」係利用燃油的 API 比重與苯胺點(Aniline Point)計算而得之數值,用以間接評估柴油的「著火品質」(Ignition Quality),其數值約略等同於十六烷值(Cetane Number)。 對於船舶採購燃油之意義包含: (1) 快速且低成本的品質評估:十六烷值需透過標準測試引擎實際測量,成本高且耗時;柴油指數可藉由簡單的物理化學性質計算得出,為採購方提供快速、經濟的油品著火性參考依據。

📝 柴油十六烷值重點
💡 十六烷值衡量柴油自燃性,數值愈高則著火延遲愈短。
比較維度 高速柴油機 VS 中、低速柴油機
轉速特性 轉速高 轉速較慢
十六烷值範圍 45~55 (較高) 30~45 (較低)
著火延遲要求 極短 (確保平穩) 容許較長延遲
燃料品質 高級輕柴油 重質柴油
💬引擎轉速與要求的十六烷值成正比,以確保在極短行程內完成燃燒。
🧠 記憶技巧:十六烷值記 40-55;轉速越高,烷值越高;低了爆震,高了排煙。
⚠️ 常見陷阱:容易將「十六烷值(柴油自燃性)」與「辛烷值(汽油抗爆性)」數值意義混淆,或記反轉速與烷值的對應關係。
辛烷值 (Octane Number) 著火延遲 (Ignition Delay) 柴油機爆震 (Diesel Knock) 燃油噴霧與霧化

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