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104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題
代號：21630
等 別： 高考二級
類 科： 機械工程
科 目： 內燃機
考試時間： 2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
全一頁
一、請分別繪出理想狀態 Otto 和Diesel 循環之壓力和容積（P-V）關係圖以及其溫度和
熵（T-S）關係圖，並標示出何者為等容燃燒。（25 分）
二、請從能量守恆的觀點來解釋，為何在相同壓縮比條件下，等容燃燒效率會高於等壓
燃燒效率？請問汽油引擎之燃燒方式為接近等壓或等容燃燒？（25 分）
三、考慮一般汽油引擎傳統使用之圓盤狀燃燒室，其火星塞坐落於汽缸壁如下圖所示
（R為汽缸半徑）：
火花引燃，火焰傳播，如上圖所示，當末端氣體發生 knock（爆震：假設非常快速，
末端氣密度變化不大）。
請畫出壓力（
i
PP/
）隨圓盤半徑位置（
r/R
）在 knock 發生前後之變化分布圖，
i
P
為初始壓力。（7分）
同上，畫出溫度（T）隨圓盤半徑位置（
r/R
）之變化分布圖。（7分）
同上，同時畫出在末端氣汽缸壁（
1r/R =
）和另一端汽缸壁（
1r/R −=
）之壓力
隨時間之變化分布圖。（11 分）
四、比較下列兩種具有不同幾何形狀活塞之火花引燃引擎燃燒室的性能：
在相同的燃料辛烷要求（95 Research Octane Number）等條件下，傳統(a)之壓縮
比約為 9：1，但 compact chamber (b)可達 14：1，且後者效率優於前者，請解釋
其原因。（10 分）
在節氣門廣開（wide-open throttle, WOT）時，汽油引擎空氣/燃料化學計量比
（stoichiometric air/fuel ratio）之值為何？（5分）
同
，傳統(a)引擎之 air/fuel ratio at WOT 低於或高於 stoichiometric air/fuel ratio？
（5分）
同
，compact chamber (b)引擎之 air/fuel ratio at WOT 低於或高於 stoichiometric
air/fuel ratio？（5分）
(a)傳統 1.5 liter (b)compact chamber 1.5 liter
火星塞
(Spark Plug)
已燃氣
(Burned gas) 火焰
(Flame) 末端氣
(End gas)
1r/R −= 0r/
R
=1r/
R
=