高考申論題
109年
[汽車工程] 汽車動力機
第 一 題
📖 題組：
火花點火式四行程四缸2000 c.c.引擎，分別使用汽油和A氣態替代燃料，在固定節汽門全開、2600 rpm狀況下以化學計量空燃比（stoichiometric air fuel ratio）運轉，假設兩種燃料皆完全燃燒且制動熱效率（brake thermal efficiency）相等。標準狀態進氣之A氣態燃料和空氣密度相同為1.18 kg/m³。汽油和A氣態替代燃料之化學計量空燃比及低熱值（lower heating value）如下表所示。 表 汽油和A氣態燃料之性質 燃料種類 | 化學計量空燃比 | 燃料低熱值kJ/kg 汽油 | 14.8 | 43600 A氣態燃料 | 16.5 | 54000 (一)以汽油為燃料，其制動平均有效壓力為900 kPa。試問引擎制動功率（brake power）是若干kW？（10分） (二)改使用A氣態燃料運轉時，問引擎制動功率是若干kW？（10分） 註：(一)、(二)兩小題係指整個引擎，非單獨一個汽缸
火花點火式四行程四缸2000 c.c.引擎，分別使用汽油和A氣態替代燃料，在固定節汽門全開、2600 rpm狀況下以化學計量空燃比（stoichiometric air fuel ratio）運轉，假設兩種燃料皆完全燃燒且制動熱效率（brake thermal efficiency）相等。標準狀態進氣之A氣態燃料和空氣密度相同為1.18 kg/m³。汽油和A氣態替代燃料之化學計量空燃比及低熱值（lower heating value）如下表所示。 表 汽油和A氣態燃料之性質 燃料種類 | 化學計量空燃比 | 燃料低熱值kJ/kg 汽油 | 14.8 | 43600 A氣態燃料 | 16.5 | 54000 (一)以汽油為燃料，其制動平均有效壓力為900 kPa。試問引擎制動功率（brake power）是若干kW？（10分） (二)改使用A氣態燃料運轉時，問引擎制動功率是若干kW？（10分） 註：(一)、(二)兩小題係指整個引擎，非單獨一個汽缸
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
以汽油為燃料，其制動平均有效壓力為900 kPa。試問引擎制動功率（brake power）是若干kW？
思路引導 VIP
本題測驗內燃機性能指標的基礎計算。看到「制動平均有效壓力(BMEP)」、「排氣量」、「轉速」求「制動功率」，應直覺聯想四行程引擎的功率公式。解題關鍵在於正確處理單位轉換（c.c. 轉為 m³，rpm 轉為 rev/s），並記得四行程引擎每兩個轉（n_R=2）才完成一個動力循環。
小題 (二)
改使用A氣態燃料運轉時，問引擎制動功率是若干kW？
思路引導 VIP
本題測驗替代燃料對引擎輸出的影響。解題關鍵在於「制動熱效率相同」則輸出功率與輸入熱能流率成正比；且需特別注意氣態燃料的「容積排擠效應」——氣態燃料會佔據進氣體積，導致總入缸空氣量減少，因此需利用密度關係求出氣體燃料的真實體積與質量佔比。