船舶主機概要 申論題歷屆試題與參考架構
普通考試，民國 103～115 年共 13 份試卷、61 題，其中 60 題附參考答題架構。考這一科的類科：輪機技術。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
115 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明船舶柴油主機渦輪增壓機振動之主要原因。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
船舶柴油主機渦輪增壓機轉速常高達每分鐘數萬轉，且長期承受高溫排氣沖刷與惡劣海況，微小的失衡或流體擾動皆可能誘發劇烈振動。增壓機振動主因可歸納為轉子機械不平衡、氣動力學異常激振、軸承支承與潤滑失效，以及主機外在共振等四大面向。
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- 2
就工作原理而言，請比較四行程與二行程柴油機之特點。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
二行程與四行程柴油機在熱工原理上的核心區別，在於完成一個完整工作循環（進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣）所需的曲軸轉角與活塞行程數不同。二行程每轉一圈即做功一次，四行程則需兩圈，此根本差異決定了兩者在換氣機制、功率輸出、熱負荷與結構配置上的不同特點。
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- 3
試分別繪製封閉式布萊登循環（Brayton cycle）的溫度-熵圖與壓力-容積圖，並說明各個理想過程。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
布萊登循環為燃氣渦輪機之理論熱力循環。封閉式布萊登循環使用外部熱源加熱與冷卻器散熱，使工作流體在封閉迴路內反覆進行循環運作，其理想循環由兩個可逆絕熱（等熵）過程與兩個等壓過程所組成。
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- 4
在衝動式渦輪蒸汽機中，當蒸汽流經噴嘴與動葉片時，試繪簡圖說明其壓力與速度之變化。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
衝動式渦輪蒸汽機的基本工作特點，在於蒸汽的所有降壓膨脹與熱能轉換動能的過程，皆完全在固定的噴嘴內部完成；而旋轉動葉片僅作為改變蒸汽流向、吸收動能以產生軸輸出功的載體，其通道內部理論上並無壓降產生。
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114 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試說明四行程壓縮點火引擎的四個運作過程。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
四行程壓縮點火引擎（即四行程柴油機）利用空氣被高壓縮比壓縮後所產生之高溫，使噴入之柴油自燃著火做功。整個熱力運作循環由活塞走完四個連續單向行程（曲軸旋轉兩整圈共七百二十度）依序完成。
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- 2
若一個 4 氣缸 4 行程循環之汽油引擎的壓縮比 r = 15，缸徑(bore)b= 0.36 m，衝程(stroke)s = 0.43 m，試求⑴每汽缸之排氣容積(displacement volume)Vd，單位 m³；⑵每氣缸之餘隙容積（clearance volume）Vc，單位 m³。 （20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題為內燃機幾何尺寸與容積關聯之標準熱工計算題。核心計算公式為單氣缸排氣容積幾何公式，以及壓縮比與排氣容積、餘隙容積之定義關係式。審題時須注意題目問的是「每汽缸」之容積數值。
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- 3
試說明汽油⑴辛烷值性質的意義；⑵辛烷值高低對於汽油引擎的燃燒特性的影響。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
辛烷值為衡量汽油在火花點火引擎中抵抗異常自燃（即抗爆震性）的代表性指標。辛烷值高低直接決定汽油混合氣於高溫高壓壓縮環境下的燃燒穩定度，進而影響引擎壓縮比設定、熱效率與運轉平順性。
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- 4
燃氣渦輪機應用於船舶推進最主要的缺點為何？並說明改善的方法。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機雖具備功率重量比高、體積緊湊、振動極低與冷俥啟動迅速等優勢，但在商船推進應用中，長年受制於低熱效率、高油耗率、劣質油適應性差及倒俥困難等致命缺陷。現代工程實務多透過熱力複合循環與推進系統改良予以有效克服。
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- 5
典型的燃氣渦輪機燃燒室可分成那幾個區域？試繪圖說明之。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機燃燒室必須在極高流速之壓縮空氣中實現穩定點火、完全燃燒，並將燃氣溫度均勻降至渦輪葉片可耐受之溫度。典型的燃氣渦輪機燃燒室沿著軸向氣流方向，依功能主要劃分為初級區（主燃燒區）、次級區（中間區）與稀釋區三個區域。
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113 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
關於內燃機熱力循環之複合循環（Composite cycle），試完成下列各項：（每小題 10 分，共 30 分）
（一）繪出壓力-容積圖。
（二）說明該熱力循環之運作過程。
（三）說明何謂壓縮比，以及停油比。
（30 分）
參考架構・破題
複合循環（Composite Cycle，又稱賽巴特循環 Sabathe Cycle 或雙燃燒循環 Dual Cycle）為內燃機之理論熱力循環。該循環兼具定容加熱與定壓加熱兩階段吸熱過程，能最貼切模擬現代中大型及高速柴油機之實際燃燒做功狀態。
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- 2
大型船舶二行程柴油主機操控系統依設置於船上不同之位置，（一）可區分成那幾個位置？（10 分）（二）簡述各位置之功能。（10 分）
（20 分）
參考架構・破題
大型船舶二行程柴油主機操控系統採階層式安全備援架構，依船上實體設置位置主要劃分為駕駛台操控台、機艙集中控制室操控台及主機機旁就地操縱台三個位置。三者分工合作，確保船舶在各類海況與緊急狀態下皆能精確操縱主機。
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- 3
請說明船舶推進用燃氣渦輪機操作系統與保護裝置之主要功能。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
船舶推進用燃氣渦輪機具有極高轉速與劇烈熱應變之動力特性，操作系統負責冷熱俥啟閉、精準轉速推力調配與加減速動態限制；安全保護裝置則為避免災難性毀損之最後防線，於機組超速、超溫、失潤滑等極端險情下瞬時強制跳脫停機。
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- 4
請繪製並說明蒸汽渦輪機中衝動式渦輪動葉於理想速度時之渦輪動葉進出、口葉速-汽速圖。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
衝動式渦輪機單級動葉之做功能力與熱效率，直接取決於動葉進出口之速度三角形（Velocity Triangle）。當動葉之葉片周邊速度與進口蒸汽絕對速度達成最佳葉速比時，出口絕對蒸汽速度將呈純軸向流出，動能殘餘損失最小，達到理想速度工況。
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112 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
重型柴油主機壓縮空氣起動裝置之組成為何？並請說明如何確保起動空氣能依據正、倒俥指令，將起動空氣正確依序提供至各氣缸。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
大型重型柴油主機具有極大運動旋轉慣性，必須依靠約三十巴（bar）的高壓壓縮空氣直接灌入氣缸推動活塞達成順利啟動。系統由高壓儲氣、管路控制與就地分配三大區塊組成，並藉由與凸輪軸連動之空氣分配器配合正倒俥換向機構，精確依發火順序向各缸供氣。
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- 2
某內燃機依據理想鄂圖循環（Otto cycle）運作，其壓縮比為10，進氣溫度與循環最高溫度分別為300 K與1000 K，工作流體之定容比熱與比熱比分別為780（Jkg-1K-1）與1.2，請推導循環熱效率與壓縮比之關係，並計算此循環輸出之淨功。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考查內燃機基礎熱力學之理想鄂圖循環（Otto cycle），核心在於建立四個可逆熱力過程之狀態關係，嚴謹推導熱效率公式，並依給定熱力參數計算各狀態點溫度、吸放熱量與循環淨功。
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- 3
燃氣渦輪機之安全保護跳脫裝置於緊急時可切斷燃油之供應以確保安全，試列舉與說明其安全保護裝置及功能。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
船舶燃氣渦輪機於極高速轉動及超高溫燃氣條件下運轉，旋轉動能龐大且熱應力極限狹窄。緊急燃油跳脫系統（Emergency Fuel Trip System）透過多感測迴路，於機組發生危急險情時藉由失電安全型快速切斷閥阻斷燃油，防止機毀人亡之災難性事故。
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- 4
蒸汽渦輪機之理論循環為朗肯循環（Rankine cycle），試繪該循環系統（含主要裝置）圖，並說明工作流體流經各裝置之溫度、壓力與相變化情形。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
朗肯循環為蒸汽渦輪動力系統之基本理想熱力循環，以水為工質進行相變循環運作。整個系統由鍋爐、蒸汽渦輪機、冷凝器與給水泵四大核心裝置串聯組成閉式迴路，工作流體流經各裝置時歷經吸熱、做功、散熱與升壓之狀態相變過程。
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111 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試敘述柴油機燃油噴射系統的組成，說明依負荷的變化而控制那些燃油噴射參數及噴霧特性，使噴入氣缸燃燒室內的燃油與空氣良好混合及促進燃燒。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
柴油機燃油噴射系統之核心任務在於「定時、定量、定壓且良好霧化」供油。隨主機負荷動態調控噴油量、噴射定時及噴射率，配合最佳噴霧微粒細度與幾何貫穿力，能促進高溫高壓空氣與燃料之充分擴散摻混，達成高效完全燃燒。
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- 2
如何增加大型低速柴油主機的出力及減少體積，進而提升單位體積的出力？（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
提升大型低速柴油主機之比出力（即單位體積輸出功率）是現代造船與輪機工程之核心訴求。由於受限於螺旋槳高推進效率所要求之低轉速特性，主機無法靠提高轉速提升出力；工程上必須藉由大幅提高平均有效壓力、優化缸徑衝程比，並配合輕量化緊湊機械構造來協同達成。
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- 3
因柴油主機故障而造成之航速變更或舵機失效，可能危及海上人命及船舶之安全，所以須有那些主機應急運轉的管理？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
船舶主機若於狹窄水道、進出港或惡劣海況下突發故障，將導致航速失控甚至連帶誘發舵效喪失，極易釀成碰撞、擱淺或翻覆等重大海難。輪機部門必須落實跨部門應急通報、操控權即時接管、故障組件封缸隔離運轉，以及舵機備援電力管理等全方位應急處置。
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- 4
請說明構成燃氣渦輪機理想布萊頓循環（Brayton cycle）之熱力過程，以及各熱力過程其焓變化與熱或功轉換之關係。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考查燃氣渦輪主機運作基礎之理想布萊頓循環（Brayton cycle），作答應從穩定流動能量方程式著手，逐一剖析四個基本熱力過程，並將焓差精確對應至壓縮機耗功、燃燒室熱輸入、渦輪輸出功與冷卻放熱。
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- 5
請說明控制蒸汽渦輪主機與燃氣渦輪主機之操作系統與保護裝置需具有何功能。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考查船舶兩大渦輪動力裝置（蒸汽渦輪與燃氣渦輪）之控制操作體系與安全防護機制，作答應平行對比兩者在啟動調節、工況維持上的控制功能，以及針對超速、潤滑中斷、過熱等異常之連鎖保護動作。
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110 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
蒸汽渦輪機於鍋爐出口之高溫高壓蒸汽先進入衝動式渦輪（impulse，再進入反動式渦輪（reaction turbine）turbine） 。試比較衝動式渦輪與反動式渦輪：
（一）流體之流動方式，及隨行進方向流體之壓力與速度變化。 （12 分）
（二）流體帶動渦輪機轉子（rotor）轉動之原理。（8 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考查船舶蒸汽渦輪機兩大核心類型之葉片幾何、流動動力學與能量轉換本質，作答應從噴嘴與動葉通道形狀切入，精確對比兩者之壓力降分佈、流速變化曲線及動量變化的力學作用機制。
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- 2
國 際 航 運 組 織 與 海 洋 環 境 保 護 委 員 會 對 船 舶 廢 氣 排 放 限 制 日 趨 嚴格 。 降 低 船 舶 NOx 排 放 的 有 效 方 式 之 一 為 選擇性觸媒還原法（selective catalytic reduction, SCR）。試說明 SCR 裝置在主機之管路佈置方式與降低 NOx 排放之原理。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考查國際防止船舶污染規範下之后處理脫硝核心技術，作答應點出選擇性觸媒還原法（SCR）利用還原劑催化轉化氮氧化物之化學機理，並依排氣溫度與壓能考量，對比高壓式與低壓式管路佈置方案。
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- 3
船舶在海上航行遇到強風高浪時，柴油主機必須進行降速。試說明倘若未進行適當降速處理時，可能對主機產生之危害。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
本題考查惡劣海況下船舶推進動力系統之運轉安全與負荷管理，核心在於說明強風巨浪引發船體縱搖使螺槳交替打空與入水，若未降速將導致主機承受嚴峻之衝擊性機械應力、熱過載及附屬系統失常等連鎖危害。
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- 4
簡單封閉式布瑞登循環（Brayton cycle）之燃氣渦輪機，壓縮機入口焓值為300.19 kJ/kg，壓縮機出口焓值為 544.35 kJ/kg，燃氣渦輪機入口焓值為（每小題 5 分，1395.97 kJ/kg，燃氣渦輪機出口焓值為 789.37 kJ/kg，試問：共 30 分）
（一）壓縮機的輸入功。
（二）燃燒器所傳入的熱。
（三）燃氣渦輪機輸出功。
（四）冷卻器所排出的熱。
（五）回功比。
（六）熱效率。
（30 分）
參考架構・破題
本題考查燃氣渦輪機理想布萊頓循環之第一定律能量平衡數值分析，屬於標準穩態開口系統題型，作答應清晰列出各設備之能量方程式，依序計算功、熱量，並準確求出回功比與循環熱效率。
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- 5
請詳述混合式蒸汽渦輪機之特性及作用原理。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考查大型船舶蒸汽動力裝置中結合衝動級與反動級優勢之「混合式蒸汽渦輪機（Combined Impulse-Reaction Turbine）」，作答應從高壓段與低壓段流動特性的根本差異出發，說明其結合配置之道、工作原理及熱力與結構上的綜合優勢。
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109 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
某四行程船用柴油主機之總排氣量（displacement volume）為748公升。在轉速700 rpm下運轉之制動馬力為4050 kW，在此狀況下連續運轉24小時之燃油消耗量為20公噸。燃油低熱值（lower heating value）為41,400 kJ/kg。使用下列單位換算：1 kgf/cm2 = 98.1 kPa，1 kW = 1.36 PS。試計算求出：
（一）制動燃油消耗率（bsfc, brake specific fuel consumption）（單位制動馬力之耗油率）為若干g/kWhr？（6分）
（二）制動平均有效壓力（bmep, brake mean effective pressure）為若干kPa？（7分）
（三）柴油機之燃料轉換熱效率（fuel conversion efficiency）？（7分）
（20 分）
參考架構・破題
本題為柴油主機性能計算，關鍵在單位換算一致（g、kg、kW、h、s）與四行程「每兩轉做功一次」的處理。先列已知條件，再逐小題列公式、代入、算出結果並標明單位。
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- 2
柴油之黏度（viscosity）、著火性能（ignition quality）與殘碳量（carbon residue），對於柴油機之燃燒與運轉息息相關。試分別說明低品質重油之上述三種性質對於船用柴油機運轉之不利影響。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
低品質重油（殘渣燃油）黏度高、著火性差、殘碳多，分別影響霧化、著火延遲與積碳磨耗。作答宜依三種性質分段，每段寫「性質意義→對燃燒的影響→對機件與運轉的後果→對策」。
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- 3
試說明船用柴油機之起動裝置與起動方法。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
柴油機無法自行起動，須以外力將曲軸帶到足以使壓縮溫度達燃油著火點的轉速。船用大中型柴油機以壓縮空氣起動為主，小型機則用電動或液壓起動。答案應分「起動裝置」與「起動方法（程序）」兩部分。
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- 4
燃氣渦輪機之空氣率（air rate）定義為每單位輸出馬力所需要之空氣量。
（一）試說明燃氣渦輪機之空氣率對於選用燃氣渦輪機構件之意義。（10分）
（二）試說明簡單式燃氣渦輪機之操作參數對於空氣率之效應。 （10分）
（20 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機以大量過剩空氣冷卻燃氣，空氣率（每單位功率所需空氣流量）越大，代表比功越小。作答先寫定義與它與比功的倒數關係，再談對構件尺寸的意義，最後分析壓力比、渦輪進口溫度、元件效率等參數的影響。
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- 5
試繪圖說明簡單閉式循環（closed cycle）燃氣渦輪機工作流體之流程圖，並說明閉式循環燃氣渦輪機之優缺點。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
閉式循環燃氣渦輪機的工作流體在封閉迴路中循環，以外部熱源經熱交換器加熱、預冷器排熱，不直接燃燒於工質中。作答先畫流程圖並標示各狀態點，再分述優點與缺點。
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108 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請於壓力-比容圖中繪製理論與實際四行程柴油機之熱力循環，並定義理論熱效率、指示熱效率與制動熱效率。（20 分）
（20 分）
- 2
請詳述船舶柴油主機安全保護裝置以及操控系統中各連動互鎖保護之功能。（20 分）
（20 分）
- 3
請詳述構成船舶柴油主機之各系統與其功能。（20 分）
（20 分）
- 4
請繪製加裝再生器及中間冷卻器之燃氣渦輪機氣體流路圖，並說明裝設再生器或中間冷卻器之目的。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
簡單Brayton循環效率與比功受限，加裝中間冷卻器可降低壓縮功、加裝再生器可回收排氣熱。作答先畫氣流流路圖（並可附T-s圖），再分別說明兩者目的與適用條件。
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- 5
基於燃氣與蒸汽渦輪機工作原理之相異處，請詳述此兩類動力機械之主要差異。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機與蒸汽渦輪機都以渦輪轉換流體能量為機械功，但前者為Brayton循環、以燃氣為工質的內燃式機械，後者為Rankine循環、以水蒸汽為工質的外燃式機械。作答先寫工作原理差異，再分項比較。
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107 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請回答下列問題：（每小題 10 分，共 20 分）
（一）試列式說明容積效率 ev，並說明其值對於四行程壓縮點火引擎性能的影響。
（二）說明二種常見用於壓縮點火引擎進氣的機械增壓（Supercharger）機構的作動方式。
（20 分）
參考架構・破題
容積效率衡量四行程引擎吸入空氣的能力，直接決定可燃燒的燃油量與輸出功率；機械增壓則以曲軸驅動壓縮機強迫增加進氣量。作答先列式定義並分析影響，再說明兩種常見增壓機構。
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- 2
試畫出簡圖說明下列機構的運作方式：（每小題 5 分，共 20 分）
（一）可變閥門正時（Variable valve timing）
（二）汽油直接噴射系統（Gasoline direct injection，簡稱 GDI）
（三）自然進氣（Naturally-aspirated inlet air）系統
（四）奧圖循環（Otto cycle）
（20 分）
- 3
說明二行程壓縮點火引擎的作動過程。（10 分）
（10 分）
- 4
燃氣渦輪機起動的方式有那幾種？試說明其中空氣式起動的作業方式。（25 分）
（25 分）
- 5
敘述造成渦輪機出現不規則雜音或者輸出功率降低之可能原因。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
渦輪機出現不規則雜音，多半是機械問題（摩擦、振動、葉片受損）；輸出功率下降，多半是熱力或流道問題（蒸汽條件差、背壓高、葉片結垢、洩漏增加）。分兩大類列原因，並各附簡短原理。以船用蒸汽渦輪機為主，可補充燃氣渦輪機。
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106 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請繪出二衝程單流（uniflow）掃氣柴油引擎的壓力-容積圖及其相對應之氣門定時圖（valve timing），並敘述其與環流（loop flow）掃氣的差異性。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題要畫兩張圖：二行程柴油機的壓力-容積（P-V）圖，以及單流掃氣的氣門定時圓圖；再從氣流路線、定時對稱性、掃氣效率、構造與適用場合比較單流與環流掃氣。
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- 2
船舶柴油機於活塞環換新時，應檢查及注意事項為何？試敘述之。（20 分）
（20 分）
- 3
為避免燃氣渦輪機的葉片長期在較高的溫度下工作，而致燒損或龜裂，常用的冷卻方式為何？試詳述之。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
渦輪進口溫度越高，熱效率與比功率越高，但葉片材料承受不住，所以要冷卻。主要是抽一部分壓縮機的空氣，用不同方式帶走葉片的熱。逐一說明各種冷卻方式的原理與優缺點，再補充隔熱塗層與材料。
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- 4
請敘述於操作蒸汽渦輪機時，產生自動減速可能的原因及其原理。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機的自動減速（auto slow down）是保護系統在偵測到異常、但還不到必須停機時，自動關小操縱閥、降低轉速負荷，讓機器在較安全的狀態下繼續運轉。要寫觸發原因，以及偵測→控制→閥門動作的原理；也可補充非保護系統造成的轉速下降。
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- 5
請說明下列名詞之意涵或功能：（每小題 5 分，共 20 分）
（一）氣門重疊（valve overlap）
（二）飛輪（fly wheel）
（三）布萊頓循環（Brayton cycle）
（四）平衡活塞（dummy or balance piston）
（20 分）
105 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
蒸汽渦輪機設置下列防止洩漏裝置，試分別說明下列位置之蒸汽洩漏損失，以及設置各裝置之防止洩漏方式。
（一）軸迫緊損失與軸衛帶。（8 分）
（二）隔板迫緊損失與隔板衛帶。（ 6 分）
（三）葉尖洩漏損失與葉尖防漏裝置。（6 分）
（20 分）
- 2
蒸汽渦輪機排汽壓力過高時，將造成渦輪機出力降低、效率下降。試說明排汽側真空度降低之可能原因。（20 分）
（20 分）
- 3
高速柴油機常使用間接噴油方式，以預燃室式燃燒室為例，試說明此種柴油機之燃燒室構造、運作方式與優缺點。（20 分）
（20 分）
- 4
船用柴油機普遍採用渦輪增壓機（或稱排氣過給機，exhaust gas turbocharger），試說明對於柴油機性能之影響。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
渦輪增壓機利用排氣能量驅動渦輪，帶動同軸的壓縮機提高進氣壓力與密度，讓同一汽缸能燒更多燃油。作答要分正面影響（出力、效率、掃氣）與負面影響（熱負荷、機械負荷、低負荷問題），並說明對應措施。
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- 5
某船用低速二行程柴油主機為 10 氣缸，缸徑 0.5 m，衝程 1.6 m。當在轉速 120 rpm 下運轉時，由示功器顯示所得之指示平均有效壓力（indicated mean effective pressure）為 1800 kPa。柴油機之機械效率為 84%，單位制動馬力之耗油率（制動比耗油率，brake specific fuel consumption rate）為 180 g/kWhr。壓力之單位換算為：1 kgf/cm2 = 98.07 kPa，馬力之單位換算為：1 kW = 1.3596 PS。試計算求出：
（一）柴油機之制動扭力，以 kNm 為單位。（7 分）
（二）柴油機之制動馬力，以 kW 為單位。（7 分）
（三）柴油機在此狀況下連續運轉 24 小時所消耗之燃油量，以公噸為單位。（6 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題是二行程柴油機的指示功率、制動功率、扭力與油耗計算。關鍵在二行程「每轉一次動力行程」，所以每分鐘的動力行程數等於轉速；先求指示功率，乘上機械效率得到制動功率，再換算扭力與油耗。
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104 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
依流體作用原理將渦輪機區分為那兩類，並加以說明。以噴嘴（或定葉片）與動葉片間壓力與速度變化圖，解釋這兩類渦輪機的差異。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
依蒸汽（或燃氣）在葉片中能量轉換的方式，渦輪機分為衝動式（impulse）與反動式（reaction）。兩者差別在於壓力降發生在哪裡：衝動式只在噴嘴降壓，反動式在定葉片與動葉片都降壓。答題要配合壓力—速度沿流道變化圖說明。
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- 2
敘述燃氣渦輪機之安全保護裝置的功能，並說明有那些安全保護裝置及其設定的原則。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機轉速高、溫度高，一旦超速、過熱、熄火或潤滑失效，短時間內就會造成葉片、軸承嚴重損壞。安全保護裝置的功能是在異常發生時自動警報、降載或停機（跳脫），保護人員與機器。答題先講功能，再分項列裝置與設定原則。
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- 3
以那些物理量決定蒸汽渦輪機輸出馬力，並藉此說明蒸汽渦輪機輸出馬力的控制裝置及該裝置的基本要求。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機的輸出功率取決於「通過的蒸汽質量流量」與「每單位質量蒸汽的有效焓降」（受進汽壓力、溫度、排汽壓力與效率影響）。實務上主要以調節進汽量來控制輸出，因此要說明調速器與調節閥（噴嘴調節、節流調節）以及控制裝置應具備的基本要求。
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- 4
說明船舶柴油主機具備的轉速特性與負載轉矩特性及分別以何種方式達成這些特性的需求。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
船舶柴油主機帶動螺槳，螺槳的負載轉矩約與轉速平方成正比（功率約與轉速三次方成正比），主機必須在這條螺槳特性曲線上穩定運轉；同時須能維持設定轉速、防止超速並可在負荷變化時調整燃油量。答題分「轉速特性」與「負載轉矩特性」兩部分，各自說明達成方式。
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- 5
判定船舶柴油主機的性能，需參考那些參數紀錄，使判定的結果更具客觀性。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
柴油主機性能判定不能只看單一數字，須在相同負荷條件下，綜合燃燒、熱負荷、增壓、機械狀態與油耗等多項參數，並與試車（shop trial、sea trial）基準值及歷史趨勢比較，結果才客觀。答題按參數類別分組列出，並說明紀錄與比較方法。
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103 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
以引擎動力試驗機來測試一 12 汽缸、四衝程之船用柴油引擎，其位移容積為130 L（ liter ），由測試數據得知，當測試轉速在 1000 rpm 時，其制動功率為 1350 kW，試算出該引擎之：
（一）制動扭力，以牛頓·米（N·m）為單位。（10 分）
（二）制動平均有效壓力（BMEP），以 kPa（1 Pa = 1 N m 2 ）為單位。（10 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題為四行程柴油機的制動扭力與制動平均有效壓力計算。四行程每兩轉才一次動力行程，計算 BMEP 時要除以 2；題目的 130 L 應理解為全機總排氣量。
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- 2
（一）說明二衝程與四衝程之柴油引擎的工作原理。（10 分）
（二）請對汽油引擎與柴油引擎的熱效率作一比較，及說明為什麼傳統上柴油引擎較不常應用在小型載具或小型船舶上？（15 分）
（25 分）
參考架構・破題
第一小題說明二行程與四行程柴油機完成一個工作循環所需的行程數與換氣方式；第二小題從壓縮比與熱力循環比較汽油機（奧圖循環）與柴油機（狄塞爾循環）熱效率，再從重量、體積、振動噪音、成本等面向說明柴油機傳統上少用於小型載具的原因。
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- 3
由於起動快、功率密度高，軍用作戰艦艇常以燃氣渦輪機來運轉，請問：
（一）一燃氣渦輪機之最基本的組成要件為何？並試述其工作原理。（10 分）
（二）在受限於最低溫度（環境溫度）與最高溫度（材料條件）下，試述可能改變輸出淨功率和（或）改善效率的各種可能方法。討論時請說明各方法的工作原理，與其所可能產生的效果。（最好是以 T-s 或 P-v 圖來協助解釋）（20 分）
（30 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機以布雷頓（Brayton）循環運轉，基本組成為壓縮機、燃燒室、渦輪。在最低溫度（環境）與最高溫度（渦輪進口材料限制）固定下，提升淨功或效率的方法有回熱、中間冷卻、再熱、提高壓縮機與渦輪效率、選擇最佳壓力比等，答題要配合 T-s 圖說明每種方法的原理與效果。
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請說明下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 25 分）
（一）火焰傳播
（二）絕熱過程與絕熱等過程
（三）燃燒效率
（四）渦輪增壓器
（五）十六烷值（Cetane Number）
（25 分）
題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。