民國115年 高考三級 汽車工程 汽車動力機
第1題
對一般汽油引擎和一般柴油引擎，請說明： 壓縮比之意涵和計算方法。（10 分） 上述何種引擎需要較高壓縮比之原因。（15 分）
題目
對一般汽油引擎和一般柴油引擎，請說明： 壓縮比之意涵和計算方法。（10 分） 上述何種引擎需要較高壓縮比之原因。（15 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、壓縮比（compression ratio, CR）指活塞位於下死點（BDC）時汽缸總容積與位於上死點（TDC）時燃燒室容積之比，表示混合氣或空氣被壓縮的程度。計算式為 r＝（Vs＋Vc）／Vc，其中 Vs 為單缸排氣量、Vc 為燃燒室容積；Vs＝（π／4）D²S，D 為缸徑、S 為行程。
- 二、計算時先由缸徑與行程求單缸排氣量，再加燃燒室容積得總容積，最後除以燃燒室容積。例如 D＝80 mm、S＝90 mm，Vs≈452 cm³，若 Vc＝50 cm³，則 r≈（452＋50）／50≈10.0。多缸引擎各缸容積相同，仍以單缸計算。
- 三、汽油引擎採火花點火（spark ignition, SI），壓縮比受燃料辛烷值、燃燒室設計與爆震（knock）限制。壓縮比過高會使末端混合氣自燃，造成爆震、活塞與軸承負荷增加、NOx 上升，故一般汽油引擎壓縮比約 8～12：1，高性能缸內直噴機型可稍高，但仍須以點火延後、冷卻 EGR 或高辛烷值燃料配合。
- 四、柴油引擎採壓縮點火（compression ignition, CI），須把吸入空氣壓縮至足以使柴油自燃的溫度，通常需 14～23：1 的高壓縮比；壓縮終了溫度可達 700～900 K 以上，噴入柴油才能迅速著火。柴油機無節氣門、以質調節負荷，高壓縮比亦可提高膨脹比與熱效率，並補償低轉速起動與冷車著火需求。
- 五、另由理想循環效率 η＝1－1／r^(γ－1) 可知，壓縮比越高，熱效率越高；柴油機為壓燃與高負荷需求而採用高壓縮比，汽油機則在效率與爆震、機械強度間取捨。故柴油引擎壓縮比高於汽油引擎，並非單一因素，而是點火方式、燃料特性與效率目標共同決定。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。