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105年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：22430 全一頁
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。
（請接背面）
一、假設一個四衝程、空氣標準 Otto 循環由四個過程所組成，壓縮過程開始的壓力 P1 = 96 kPa，
溫度 T1= 47 ℃，壓縮比 rC = 12，在加熱過程的壓縮比 P3/P2 = 2.7，假設汽缸內燃氣可
視為理想氣體，且分子量 M = 26，定壓比熱 cP = 1.06 kJ/(kg．K)，比熱比（specific heat
ratio）k = 1.4，試畫出此循環之 P – v（壓力–比容）圖，並說明此循環由那四個過
程所構成。求此循環之最高溫度，單位 K。求於加熱過程每單位燃氣質量的加
熱量。此循環之熱效率 η。（每小題 5分，共 20 分）
二、試分別說明汽油直接噴射（Gasoline Direct Injection，簡稱 GDI）及歧管噴射（Port
Fuel Injection，簡稱 PFI）的二種噴射方式。（10 分）
相對於 PFI，試分別說明 GDI 於燃油/空氣比、霧化程度、排放污染量等方面之
特色或表現。（10 分）
三、燃料與進氣在內燃機的汽缸內進行燃燒反應形成二氧化碳（CO2）的反應式可用
22 COO
2
1
CO ←
→
+代表：（每小題 10 分，共 20 分）
試以式中各成分的莫耳分率即 CO
x、2
O
x、2
CO
x與反應壓力 p（單位 atm）列式表
示其根據分壓的化學平衡常數（chemical equilibrium constant based on partial pressure）
Kp之計算式。
若T100.1254.757T100.149)1000Tln(100.415(T)Klog 352
p10
−− ×+−×+×−= ，式中
T = 1800 K 為反應溫度，試求此反應式的 Kp(T)值。
四、假設辛烷（C8H18）與空氣進行燃燒反應，若縱座標為各種燃燒產物的莫耳分率，
橫座標為燃料-空氣的當量比 ø（equivalence ratio），試畫圖表示燃燒產物之莫耳分
率2
CO
x、CO
x、2
N
x、2
O
x、OH2
x在當量比 ø = 0.6 ~ 1.5 之間的大略變化趨勢，並
簡要解釋圖中各曲線的莫耳分率隨 ø趨勢變化的原因。（10 分）
辛烷與空氣在理論計量比（stoichiometric）燃燒反應後，試求各燃燒產物之莫耳分
率2
CO
x、OH2
x、2
N
x與產物混合物的分子量 M。（10 分）
五、試解釋下列名詞的意涵：（每小題 10 分，共 20 分）
制動熱效率（brake thermal efficiency）η
均質進料壓縮點燃（Homogeneous Charge Compression Ignition，簡稱 HCCI）