第 一 題

「行程（Stroke）」指內燃機活塞在汽缸內沿著汽缸中心軸線作往復運動時，由「上死點」（Top Dead Center, TDC）移動至「下死點」（Bottom Dead Center, BDC）之間的直線距離。 特徵與物理意義包含：(1)在機械結構上，行程的長度恆等於曲軸旋轉半徑的兩倍（即 L = 2r）。(2)行程長度與汽缸內截面積的乘積，即為單缸的活塞排氣量。 實務應用為：農業用曳引機引擎為應對農田重負荷的拖曳作業，通常設計為「長行程引擎」（行程大於缸徑），以獲取低轉速、大扭矩（高扭力）的動力輸出特性。

「餘隙容積（Clearance volume）」指活塞運行至上死點（Top Dead Center, TDC）時，活塞頂面與汽缸蓋底面之間所殘留的空間容積。 特徵包含： (1) 物理空間：此容積即為引擎的「燃燒室」，是燃料與空氣混合及發生燃燒爆炸的場所。

「活塞排氣量（Piston displacement volume）」指活塞在汽缸內從上死點（TDC）移動至下死點（BDC）時，所掃過（空出或排出）的幾何容積，又稱為行程容積（Stroke volume）。 其計算公式為：$V_d = \frac{\pi}{4} \times D^2 \times L$（其中 $V_d$ 為活塞排氣量，$D$ 為汽缸內徑，$L$ 為活塞行程）。若為多缸引擎，引擎總排氣量則為單缸排氣量乘以汽缸總數。 實務應用上，活塞排氣量是決定引擎輸出動力大小的核心指標；排氣量越大的農用內燃機，單次循環能吸入的空氣或混合氣越多，燃燒做功產生的扭力與馬力也越大，為曳引機與農業機械進行動力匹配及性能評估的關鍵參數。

「壓縮比（Compression ratio）」指引擎汽缸內氣體被壓縮的程度，定義為活塞位於下死點時的汽缸總容積與活塞位於上死點時的汽缸容積（餘隙容積）之比值。 公式表示為：$CR = \frac{V_d + V_c}{V_c}$ （其中 $V_d$ 為活塞排氣量，$V_c$ 為餘隙容積）。 特徵包含：

「汽缸容積效率（Cylinder volumetric efficiency）」指引擎在進氣行程中，實際吸入汽缸之新鮮空氣或混合氣體積（換算至標準或進氣管狀態下），與活塞排氣量（理論上活塞由上死點移動至下死點所掃過的容積）之百分比值。

1. 理論公式：汽缸容積效率 (%) = (實際吸入汽缸的氣體體積 / 活塞排氣量) × 100%。
2. 物理原理：在自然進氣狀態下，由於進氣管路阻力、空氣濾清器壓降、引擎高轉速導致進氣時間不足，加上汽缸內殘留高溫廢氣的熱膨脹效應，實際吸氣量通常小於活塞排氣量，故容積效率多介於 70%～90% 之間。