高考申論題
110年
[輪機技術] 內燃機
第 一 題
📖 題組：
某八氣缸四衝程柴油機之壓縮比為 16，缸徑 120 mm，衝程缸徑比為 1.2。已知此柴油機在 2000 rpm 全負載運轉時，制動平均有效壓力（bmep）為 861 kPa。此柴油機之摩擦平均有效壓力（fmep）可由以下經驗公式求得： fmep (kPa) = 110 + 48 (N/1000) + 0.4Vp^2 其中 N 為轉速，單位為 rpm，Vp 為平均活塞速度，單位為 m/s。
某八氣缸四衝程柴油機之壓縮比為 16，缸徑 120 mm，衝程缸徑比為 1.2。已知此柴油機在 2000 rpm 全負載運轉時，制動平均有效壓力（bmep）為 861 kPa。此柴油機之摩擦平均有效壓力（fmep）可由以下經驗公式求得： fmep (kPa) = 110 + 48 (N/1000) + 0.4Vp^2 其中 N 為轉速，單位為 rpm，Vp 為平均活塞速度，單位為 m/s。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
試求柴油機排氣量（L）。（5 分）
思路引導 VIP
看到求排氣量，首要確認「缸徑」、「衝程」及「氣缸數」三大幾何參數。由衝程缸徑比求出衝程後，代入總排氣量公式，並注意長度單位可先換算為公寸 (dm)，以利直接求得公升 (L) 的結果。
小題 (三)
試求 2000 rpm 之摩擦平均有效壓力（kPa）。（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，應先意識到摩擦平均有效壓力（fmep）的經驗公式中需要「轉速（N）」與「平均活塞速度（Vp）」兩個參數。利用已知的缸徑與衝程缸徑比算出衝程（S），代入引擎運動學公式求出平均活塞速度後，即可直接代入經驗公式求解。
小題 (四)
試求 2000 rpm 全負載之機械效率。（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，首先要聯想到機械效率的定義為制動平均有效壓力與指示平均有效壓力之比值（ηm = bmep / imep），且 imep = bmep + fmep。解題思路應先從幾何參數推導出衝程長度，計算出平均活塞速度（Vp），再代入經驗公式求出 fmep，最後即可求得機械效率。