114 關務特考五等 輪機工程科別 輪機工程大意(包括柴油機大意與輔機大意) 考古題詳解

核心觀念

本題考柴油機的調速器功能。螺旋槳負荷變動時，柴油機轉速也會隨之改變；調速器會感測轉速變化，並自動調節噴油量，使柴油機轉速維持在設定值附近。

負荷突然減輕時，柴油機承受的阻力下降，轉速可能急遽上升，產生飛俥現象。調速器會減少供油量，以抑制轉速上升。

解題方法

辨認題目描述的關鍵動作：「自動調節噴油量，以維持所設定的轉速」。能依轉速變化自動控制供油量的裝置就是調速器，因此選 (B)。

選項分析

核心觀念

本題考查單流掃氣式二行程柴油機的氣缸頭配置。氣缸頭上常裝有供壓縮空氣起動用的空氣起動閥、供測量缸內壓力用的指示閥，以及防止缸內壓力異常升高的安全閥。高壓油泵則負責將燃油加壓並供給噴油器，屬於燃油系統設備，不設在氣缸頭上。

解題方法

依各裝置的功能與安裝位置判斷：

• 氣缸頭裝置：直接連通燃燒室或氣缸，用於起動、測壓或安全保護。
• 燃油供應裝置：高壓油泵將燃油加壓，再送往噴油器；它是燃油系統的一部分，並非氣缸頭上的裝置。

因此，題目問「沒有」的裝置，應選高壓油泵。

選項分析

核心觀念

本題考引擎曲柄軸運轉的平穩性，以及飛輪的作用。引擎在作功行程輸出能量；在進氣、壓縮、排氣等非動力行程，則需要曲柄軸持續轉動，帶動活塞完成各項動作。飛輪會儲存作功行程多出的動能，並在非動力行程釋放部分動能，使曲柄軸的轉速變化減小、運轉較平穩。

解題方法

題幹的關鍵是「以慣性能量繼續帶動曲柄軸迴轉」以及「迴轉更加均勻與平穩」。這描述的是飛輪的儲能與調速作用：作功行程時吸收能量，非動力行程時釋放能量，協助曲柄軸克服轉速波動。

選項分析

核心觀念

本題考柴油機的壓縮比定義：氣缸內空氣在壓縮前的容積，與壓縮後容積的比值。若壓縮前容積為 $V_1$、壓縮後容積為 $V_2$，則

壓縮比是無因次比值，表示活塞由下死點移至上死點時，氣缸內容積縮小的程度。

解題方法

題幹直接描述「壓縮前氣缸內空氣之容積與壓縮後空氣容積之比」，對照上述定義即可判斷為壓縮比，不需進行計算。

選項分析

核心觀念

四行程機的進氣、排氣各占一個衝程。活塞在進氣與排氣衝程中往復運動，會消耗部分指示功；這部分因進、排氣過程而產生的功損，稱為排吸損失，也可由示功圖上的排吸迴圈加以表示。

解題方法

題幹直接詢問四行程機「進、排氣衝程損失」的名稱。依內燃機術語，進氣與排氣造成的泵氣功損即為排吸損失，因此選項中對應名稱為 B。

選項分析

核心觀念

潤滑油與空氣接觸時，油中的烴類分子會與氧氣發生化學反應，這種反應稱為氧化。潤滑油氧化後可能生成酸性物質、膠質與油泥，使油品變質、黏度改變，並增加機件腐蝕或積垢的風險。

解題方法

題幹明確指出「油分子與空氣中的氧分子起化學變化」，關鍵是油與氧發生反應，直接對應「氧化」。此處描述的是化學反應，不是油由液態轉為氣態等物理狀態變化。

選項分析

核心觀念

柴油機燃燒過程通常分為滯燃期、速燃期、緩燃期與後燃期。題目考的是各階段的燃燒特性，以及哪個階段屬於異常燃燒。

後燃是指主要燃燒階段結束後，仍有部分燃油或燃燒產物繼續燃燒。燃燒拖延到膨脹行程，會使氣缸內燃燒時間過長、排氣溫度升高，並降低熱效率，因此列為異常燃燒。

解題方法

判斷關鍵在「燃燒是否在適當時機完成」：燃燒若延續至主要燃燒期之後，便是後燃。依題目採用的命題分類，後燃期屬異常燃燒，故選 (D)。

選項分析

核心觀念

二行程柴油機在每一個工作循環中，都必須在活塞接近下止點、排氣與進氣通道開啟時，以新鮮空氣掃除汽缸內的廢氣，這個過程稱為「掃氣」。常見掃氣方式包括單流、環流與橫流，名稱主要依氣流通過汽缸的路徑區分。

解題方法

大型船用二行程柴油機以單流掃氣為主：掃氣空氣由汽缸下部的進氣口進入，沿汽缸軸向向上流動，將廢氣推向汽缸頂部的排氣閥排出。氣流大致單向通過汽缸，掃氣效率較佳，適合大型、低速二行程主機的設計需求。

選項分析

核心觀念

本題考柴油機的平均指示壓力（mean indicated pressure）。它是把氣缸內隨活塞運動而變化的壓力，換算成一個假想的恆定壓力；若此壓力在整個活塞行程中作用，所做的功便與實際氣體在該循環中所做的指示功相同。

在壓力—容積（$p$–$V$）指示線圖上，循環所做的指示功等於線圖所包圍的面積。因此：

其中 $p_{\mathrm{mi}}$ 為平均指示壓力、$W_i$ 為每循環指示功、$V_s$ 為氣缸的掃氣容積（活塞排量）。換句話說，平均指示壓力是指示線圖面積除以掃氣容積所得的等效壓力。

解題方法

辨認題幹中的「平均指示壓力」，應從其定義著手：它是由指示線圖所代表的功，除以活塞掃過的容積得到的平均壓力。選項（C）所述「指示線圖面積除以衝程長度」正是對此定義的表述。

核心觀念

柴油主機的螺旋槳曲線，是螺旋槳吸收功率與螺旋槳轉速之間的關係曲線。螺旋槳在相似工況下，吸收功率大致與轉速的三次方成正比：

$P \propto n^3$

其中 $P$ 為螺旋槳吸收功率，$n$ 為螺旋槳轉速。此曲線用來表示螺旋槳負荷如何隨轉速變化，並可與柴油主機的性能曲線配合，判斷主機與螺旋槳的配合狀況。

解題方法

先辨認題目問的是「螺旋槳曲線」所描述的兩個量：一個是螺旋槳吸收的功率，另一個是螺旋槳的轉速。因此選擇「螺旋槳功率與俥葉轉速間之關係曲線」。

選項分析

核心觀念

本題考「增壓系統」的功能與動力來源。增壓系統利用引擎排出的廢氣能量驅動渦輪，再由同軸壓縮機壓縮新鮮空氣，提高進氣壓力與密度，讓更多空氣進入氣缸，以配合燃燒並提升引擎輸出。

解題方法

抓住題幹的兩個關鍵描述：

1. 「利用引擎所排出的廢氣能量來驅動」：指出動力來自廢氣。
2. 「將新鮮空氣加壓後送入氣缸」：指出作用是提高進氣壓力與密度。

兩項功能合在一起，正是增壓系統的典型工作方式，因此選 (D)。

選項分析

核心觀念

本題考柴油機加裝增壓器後，進氣量與掃氣壓力提高所造成的性能變化。增壓器利用排氣能量驅動渦輪，帶動壓縮機將較多空氣送入汽缸，使柴油機能燃燒較多燃油、提高輸出功率；但汽缸內的平均有效壓力、最高燃燒壓力及熱負荷通常也會提高。

解題方法

判斷增壓效果時，可分成兩類來看：

1. 功率與燃燒效率：進氣量增加後，單位時間可燃燒較多燃油，功率提高；燃燒較完全時，燃油消耗率及排放通常改善。
2. 機件承受的負荷：增壓提高汽缸壓力與燃燒溫度，活塞、連桿、曲軸、汽缸蓋及排氣閥等承受的機械與熱負荷通常增加。因此，說增壓會使兩種負荷降低並不正確。

選項分析

(A) 柴油機功率增加：正確。 增壓使每循環進入汽缸的空氣量增加，能配合燃燒更多燃油，提升平均有效壓力與輸出功率。在引擎結構及冷卻能力允許的範圍內，增壓可提高單位排氣量的功率。

核心觀念

本題考查船舶冷卻系統中膨脹水櫃的功能。冷卻水受熱後體積膨脹，需要有容納膨脹水量的空間；膨脹水櫃也可協助系統中的空氣排出，並供應冷卻水蒸發或漏失時的補充水量。

解題方法

抓住題幹列出的三項用途：「容納高溫冷卻水膨脹、利於排氣、補充水量」，再與各裝置的功能配對。能同時符合這三項用途的裝置是膨脹水櫃。

選項分析

• (A) 給水泵：錯誤。 給水泵的主要功能是輸送或加壓供水，不是提供冷卻水熱膨脹的容納空間，也不負責冷卻系統的主要排氣與補水儲存功能。
• **(B) 冷卻器：錯誤。

核心觀念

本題考柴油主機冷卻系統的分類。中央式淡水冷卻系統以海水冷卻淡水，再由淡水循環冷卻柴油主機各溫度段及相關設備。主機冷卻迴路使用淡水，可減少海水直接流經主機造成的腐蝕與結垢。

解題方法

抓住題幹的流程：「海水冷卻淡水，再利用淡水冷卻主機」。這是中央式淡水冷卻系統的典型特徵：海水主要在中央冷卻器一側流動，淡水則在另一側吸收主機及輔機的熱量，再送至中央冷卻器散熱。

選項分析

• (A) 組合式淡水冷卻系統：錯誤。「組合式」不是本題所述流程的標準分類名稱；題幹明確描述海水經中央冷卻器冷卻淡水，對應中央式系統。

核心觀念

四行程機的一個工作循環包含四個活塞行程：進氣、壓縮、膨脹（作功）及排氣。活塞每上下移動一次，稱為一個行程；完成四個行程時，曲柄軸旋轉兩周，作功一次。

解題方法

依序列出四個行程，再與選項比對。柴油機在壓縮行程末期噴油，燃油燃燒後產生高溫高壓氣體，推動活塞進行膨脹（作功）行程。因此「噴油」是行程中的燃油供應與燃燒相關事件，不是四個行程之一。

選項分析

核心觀念

本題考渦輪增壓系統中，定壓式與動壓式（脈衝式）​排氣渦輪增壓的特性與適用情況。

定壓式系統將各汽缸排氣匯入較大的排氣總管，使總管內壓力變化較平穩，再由排氣驅動渦輪。排氣壓力較穩定，適合高增壓比及高負荷運轉；但排氣脈衝能量利用較少，低速時渦輪驅動能力相對較弱。

動壓式系統則利用排氣管路的配置，保留汽缸排氣的脈衝能量來驅動渦輪，低速時較能維持渦輪轉速，因此有利於低速扭矩與加速性能。

解題方法

先依題幹中的「低增壓」「低速扭矩與加速性」「增壓比較高」等關鍵條件，分辨兩種系統的典型適用特性：

• 低速性能與排氣脈衝利用，偏向動壓式。
• 較高增壓比與平穩排氣流，偏向定壓式。

再逐一檢視選項是否把系統特性配對正確。依此判斷，增壓比較高的柴油機採用定壓式系統，符合定壓式的典型適用方向。

選項分析

(A) 低增壓時宜採用定壓式增壓系統為佳：錯誤。 低增壓或低速運轉時，動壓式較能利用汽缸排氣脈衝，改善渦輪驅動與低速增壓效果；

核心觀念

主機淡水冷卻系統中的膨脹水櫃，主要用來容納冷卻水受熱後的體積膨脹、補充系統耗水，並維持系統充滿水及通氣。膨脹水櫃通常設於冷卻系統較高處，藉液位高度提供靜壓水頭；其連接位置須配合冷卻水系統的循環與壓力配置。

解題方法

逐項檢查各敘述是否符合膨脹水櫃的功能與管路配置。題目問「錯誤」敘述，關鍵在於分辨膨脹水櫃與冷卻水泵浦出口的連接關係：膨脹水櫃的連接管不是接至泵浦出口，故選（B）。

選項分析

核心觀念

船舶推進器的轉矩 $T$ 與轉速 $n$ 的平方成正比：

旋轉軸的功率等於轉矩乘以角速度：

角速度 $\omega$ 與轉速 $n$ 成正比，因此 $P\propto Tn$。

解題方法

將轉矩與轉速的關係代入功率公式：

所以，推進器的功率需求與轉速的三次方成正比。

選項分析

核心觀念

本題考查柴油主機起動空氣系統中各閥件的功能。起動空氣由空氣瓶供應，經管路及主起動閥送往起動系統，再由空氣分配器依照各缸的起動順序，控制相應氣缸起動閥開啟，使壓縮空氣進入汽缸，推動活塞帶動主機轉動。

主起動閥是起動空氣供應管路的總開關，負責啟閉供應主機起動用的壓縮空氣。

解題方法

抓住題幹中的「總開關」與「啟閉供應起動用之壓縮空氣」兩個關鍵描述，辨認負責控制整體起動空氣供應的閥件。分配器負責分配起動時序，氣缸起動閥負責控制個別汽缸進氣；全系統供氣的總開關則是主起動閥。

選項分析

• (A) 空氣分配器：錯誤。 空氣分配器依主機曲軸位置及起動順序，將控制空氣導向各缸起動閥，使各缸按順序動作；它不負責啟閉整個起動空氣供應。

核心觀念

本題考查主機起動時「曲柄軸能否轉動」與「是否能達到發火轉速」的差別。柴油機起動時，壓縮空氣推動活塞，使曲柄軸轉動；達到適當轉速後，燃油噴入氣缸並在壓縮熱作用下自燃發火。安全裝置若限制燃油噴入，曲柄軸仍可由起動空氣帶動，但主機無法正常發火。

解題方法

先判斷各選項影響的是「起動機構能否帶動曲柄軸」，還是「燃油能否供入氣缸」。題幹已指出曲柄軸正在轉動，因此應找出能讓曲軸繼續轉動、卻阻止燃油噴入或主機發火的原因。

選項分析

• (A) 轉俥機未脫開：錯誤。 轉俥機（盤車機）未脫開時會與主機傳動機構相連，形成機械干涉或安全連鎖，使主機不應進入正常起動；不是題目所述「曲柄軸轉動但達不到發火所需轉速」的主要原因。
• (B) 主起動閥卡死：錯誤。 主起動閥控制起動空氣進入起動系統。

核心觀念

本題考船舶主機至螺旋槳之間的軸系構成，以及主動式傳動的特性。一般軸系將主機輸出的轉矩傳至螺旋槳，主要傳動軸依序為推力軸、中間軸、艉軸。推力軸承受螺旋槳產生的軸向推力，並將推力傳給船體；中間軸連接前後軸段；艉軸則連接螺旋槳。

解題方法

先辨認題目問的是「軸系組成順序」，再區分傳動軸本體與軸系附件、傳動設備。傳動軸按主機端至螺旋槳端排列為推力軸—中間軸—艉軸；其他選項則須依附件功能與傳動方式的特性判斷。

選項分析

(A) 正確。 主機曲軸輸出的動力，經推力軸、中間軸傳至艉軸，再帶動螺旋槳。故傳動軸的順序為「推力軸—中間軸—艉軸」，符合題意。

核心觀念

本題考查主機以壓縮空氣起動時，起動空氣儲存櫃的容量規定。題幹所述「兩個儲存櫃」是儲存設備的配置要求；判斷起動次數則要看主機是否可倒轉。

依命題當年（民國 114 年）適用的《小船檢查規則》相關規定，可逆轉式內燃機主機的起動空氣，須足以連續起動 十二次。

解題方法

先確認題目問的是「可倒轉式柴油主機」，再依規定對照可逆轉式主機的連續起動次數。這是法規數字記憶題，不需依儲存櫃數量另行計算；兩個儲存櫃的空氣總容量須符合十二次起動的要求。

核心觀念

本題考的是壓力的基準不同。絕對壓力以完全真空為零點；錶壓力以當地大氣壓力為零點。因此，絕對壓力等於大氣壓力加上錶壓力：

解題方法

把錶壓力視為超出大氣壓力的部分。從完全真空起算，先經過大氣壓力，再加上錶壓力，才得到容器內的絕對壓力，所以選項（B）正確。

例如，若大氣壓力為 $100\ \text{kPa}$，錶壓力為 $50\ \text{kPa}$，則絕對壓力為 $150\ \text{kPa}$。

選項分析

核心觀念

燃油中的雜質，例如水分、泥沙與金屬微粒，須在供油前適當分離，以減少燃油系統與柴油機零件的磨耗或故障。常見的除雜質方式包括過濾、沉澱與離心分離；「加壓」本身不是一種雜質分離方法。

解題方法

逐一辨認各選項是否利用燃油與雜質在粒徑、密度或重力沉降特性上的差異來分離：

• 利用濾材攔截顆粒，是過濾法。
• 靜置使較重的雜質沉降，是沉澱法。
• 利用旋轉產生的離心作用分離不同密度的物質，是離心法。
• 單純增加壓力不會使雜質與燃油分離，因此不是除雜質方式。

選項分析

核心觀念

二衝程內燃機的容積效率，用來表示每循環實際吸入氣缸的新鮮空氣量，與該工作容積在標準狀態下所能容納空氣量的比值。其定義為：

因此，容積效率比較的是「實際吸入量」與「標準狀態下的基準量」，分子、分母不可顛倒。

解題方法

直接依定義辨認分子與分母：每循環實際吸入缸內之容積放在分子；標準狀態下相同衝程之容積放在分母。這正是選項 (B) 的敘述。

選項分析

核心觀念

本題考查船舶冷卻器使用的耐海水腐蝕材料。海水含有氯離子，容易使許多金屬發生腐蝕；冷卻器的材料還須兼顧傳熱能力、重量與薄板加工性。鈦金屬耐海水腐蝕性佳，也能加工成薄板，適合用於海水冷卻器。

解題方法

抓住題幹所列的材料特性：質輕、可壓製成約 $0.4\ \mathrm{mm}$ 薄板、傳熱效果良好，且不易受海水腐蝕。綜合判斷，符合這些條件並廣泛用於海水冷卻器板片的材料是鈦金屬。

選項分析

核心觀念

本題考船舶管路系統的識別色。依船舶管路識別色的國際慣例，藍色表示淡水，綠色表示海水；油類與排氣則有各自的識別色。管路顏色用來快速辨識管內介質或用途。

解題方法

題目問「藍色代表什麼」，直接將顏色與管路介質對照即可：藍色對應淡水，因此選項（B）正確。

選項分析

核心觀念

泵浦依工作原理可分為正排量式泵浦與動力式泵浦。正排量式泵浦利用工作腔室容積週期性改變，將一定量的液體吸入並排出；動力式泵浦則藉葉輪等機件連續傳遞能量，使液體流動。

本題的關鍵是辨認各選項的泵浦形式。輪葉式泵浦藉由轉子葉片與泵體間形成的工作腔輸送液體，屬於正排量式泵浦。

解題方法

先判斷泵浦是靠「封閉工作腔容積變化」輸送液體，還是靠「流體速度與壓力變化」輸送液體。前者屬正排量式；後者屬動力式。依此分類各選項，即可選出輪葉式泵浦。

選項分析

核心觀念

本題考查管路中流動的水遭快速截停時，產生的壓力變化與破壞現象。流動中的水具有動量，若閥門迅速關閉，水流速度會突然降低，動量變化造成管內壓力急遽上升，並形成壓力波沿管路傳遞，導致管路震動、噪音，嚴重時可能損壞管件或接頭。此現象稱為水鎚作用（water hammer）。

解題方法

先抓題幹的兩個關鍵條件：「流動之淡水管路」與「快速關斷閥門」。流體原本持續流動，閥門快速關閉後流速驟降，管內壓力因此產生突變；這正是水鎚作用的典型成因。

水鎚所造成的壓力變化，常以水鎚公式表示：

其中 $\Delta p$ 為壓力變化量、$\rho$ 為流體密度、$a$ 為壓力波在管路中的傳播速度，$\Delta V$ 為流速變化量。閥門關得越快，流速變化越突然，壓力波越明顯，因此更容易引起震動與管路損傷。

選項分析

核心觀念

船舶污水處理中，黑水（Black water）​通常指來自廁所、便器等含有人體排泄物的污水；灰水（Gray water）​則指來自盥洗、淋浴、洗衣及廚房等生活排水。處理黑水與灰水的系統，屬於船舶的生活污水處理系統。

本題考的是依污水來源辨認船舶系統。題目未要求援引特定法條，重點在系統用途的分類。

解題方法

先看「黑水、灰水」的共同特徵：兩者都是船上人員日常生活所產生的污水。再依污水來源判斷處理設備：生活污水由生活污水處理系統收集、處理或排放管理，因此選 (C)。

選項分析

核心觀念

本題考查冷凍系統中油分離器的裝設位置與功能。壓縮機運轉時，少量潤滑油可能隨高壓、高溫冷媒蒸氣一起排出。油分離器通常裝在壓縮機出口與冷凝器之間，將潤滑油自冷媒中分離，再導回壓縮機曲柄箱。

解題方法

依題幹的兩個線索判斷：

1. 位置：冷媒壓縮機出口與冷凝器之間。
2. 功能：冷媒離開壓縮機後，分離潤滑油並使其返回曲柄箱。

能同時符合這個位置與功能的設備，就是油分離器。

選項分析

核心觀念

本題考查船舶的廢熱回收裝置。廢能回收裝置會利用原本將排放或散失的熱能，供加熱、發電或製造淡水等用途；判斷重點是設備是否回收並利用船舶運轉時產生的廢熱。

解題方法

逐一辨認各設備的主要功能：利用柴油機排氣熱或冷卻水熱的設備，屬於廢熱回收；僅負責冷卻、排出熱量的設備，則不是廢能回收裝置。

選項分析

• (A) 排氣鍋爐：錯誤選項。 排氣鍋爐利用主機或輔機排氣的高溫熱量加熱給水、產生蒸汽，回收排氣廢熱。
• **(B) 淡水冷卻器：正確答案。

核心觀念

快關閥（Quick closing valve）是設於燃油櫃等燃油儲存設備出口處的緊急切斷閥。機艙發生火災時，船員可在遠端迅速關閉閥門，切斷燃油供應，避免燃油持續流入機艙而助長火勢。

解題方法

先抓住「快關閥」的用途：它是用來緊急切斷燃油管路的閥件。題目問其功能，應選能同時符合「火災時遠端操作」與「關閉燃油櫃出口閥」的敘述。

選項分析

核心觀念

本題考空氣壓縮機的卸荷裝置及其起動作用。壓縮機若在氣缸內仍有壓縮負荷時起動，活塞一開始就必須克服氣體壓力與機械阻力，所需起動轉矩較大，電動機可能因此出現過大的起動電流。

卸荷裝置會在起動初期解除或降低壓縮機的壓縮負荷，讓電動機先較輕鬆地帶動機件運轉；達到適當轉速後，再恢復正常壓縮。

解題方法

判斷關鍵是題目問「避免起動之初出現過大的起動電流」：先找出能降低起動負荷的裝置。卸除壓縮負荷可降低起動所需轉矩，因而符合題意，所以選卸荷裝置。

選項分析

核心觀念

本題考查船舶管路依用途與壓力條件選用材料的原則。加壓管路及壓縮空氣管路承受內壓，管材須有足夠強度，並避免焊縫成為薄弱處；一般命題以無縫鋼管作為此類管路的適用材料。

解題方法

先抓題幹的用途關鍵字：「加壓」與「壓縮空氣」。這兩類管路承受壓力，應選擇管壁連續、沒有縱向接縫的管材，以降低接縫處因製造或焊接品質造成的弱點。因此選擇無縫鋼管。

選項分析

核心觀念

蒸汽管路中的汽鎚，是蒸汽流動時夾帶或推動管內凝結水，使水團高速撞擊管壁、閥件或彎頭所造成的衝擊現象。凝結水也會妨礙蒸汽平順流動，造成噪音、振動，嚴重時可能損壞管路與設備。

防止汽鎚的關鍵，是在送汽前排除管路低處與設備內的凝結水，並讓蒸汽管路逐漸升溫。

解題方法

題目問「能有效防止」汽鎚的措施，判斷重點是：哪一項能在蒸汽進入或通過管路時，直接減少管內凝結水的積存與水團衝擊。

蒸汽閥開啟前先釋放凝水，可降低蒸汽推動凝結水高速移動的機會，因此符合防止汽鎚的原理。

選項分析

• (A) 開關蒸汽閥時，須迅速確實：錯誤。 快速開關閥門會使流速或壓力突然改變，增加管內流動衝擊；若管內有凝結水，更容易形成汽鎚。閥門操作應避免突然開關。

核心觀念

本題考各類泵浦的工作原理與性能特性。往復式泵浦利用活塞、柱塞或隔膜在泵缸內往復運動，使工作腔容積週期性改變，藉由吸入與排出行程輸送液體。它具有良好的自吸能力，可產生較高排出壓力；由於液體隨往復行程間歇排出，排出流量與壓力會呈脈動狀。

解題方法

題幹同時給出三項特徵：強自吸能力、高排出壓力、排出壓力脈動。可依泵浦的工作方式判斷：以連續旋轉輸送液體的泵浦，排出通常較連續；以活塞等構件作往復運動的泵浦，則會因吸入、排出行程交替而形成脈動。三項特徵合併指向往復式泵浦。

選項分析

• (A) 離心式泵：錯誤。 離心泵依葉輪旋轉所產生的離心作用輸送液體，流量通常較連續，常需先灌泵或排除泵內空氣，自吸能力一般不如往復式泵；其典型特徵也不是高壓力脈動排出。
• **(B) 齒輪式泵：錯誤。

核心觀念

本題考《MARPOL 公約》附則 VI 第 13 條的船用柴油機氮氧化物（NOₓ）排放限制。排放限值依柴油機額定轉速 $n$（rpm）及 Tier 等級而定；題目問的是第三期（Tier III），且轉速小於 $130\ \mathrm{rpm}$。

以下以命題當年（民國 114 年）法規為準。

解題方法

Tier III 的 NOₓ 排放限值分為三段：

題目已給定 $n<130\ \mathrm{rpm}$，直接採用第一段，限值為 $3.4\ \mathrm{g/kWh}$，因此選 (B)。

選項分析

核心觀念

往復式泵利用活塞或柱塞在泵缸內往復運動，改變工作腔容積，配合吸入閥與排出閥輸送液體。它屬於容積式泵，特性是可產生較高排出壓力，但流量呈脈動；實際最高壓力則受泵體強度、驅動功率及安全裝置限制。

解題方法

判斷各選項時，可從往復式泵的兩項典型特性切入：一是容積式作用可建立高壓；二是吸、排液交替進行，流量不連續，常須設置空氣室或蓄壓器減輕脈動。

選項分析

• (A) 自吸能力弱，真空建立不容易：錯誤。 往復式泵通常具有良好的自吸能力，活塞或柱塞回程時擴大泵缸容積，可形成低壓並吸入液體。
• **(B) 排出壓力高：正確。

核心觀念

泵軸穿出泵殼處留有間隙，液體可能沿軸與殼體之間向外洩漏，因此泵需設置軸封。常見的軸封形式為機械軸封與填料箱軸封；填料箱也常稱填料函或填料密封。

解題方法

題幹問的是與「機械軸封」並列的另一種一般軸封裝置。辨認泵軸封的常見分類即可：一種以密封環面接觸阻漏，稱機械軸封；另一種在填料箱內裝入填料，並以壓蓋調整填料對泵軸的壓緊程度，稱填料箱軸封。因此選擇填料箱。

選項分析

核心觀念

冷凍空調系統利用冷媒在蒸發器與冷凝器之間循環，藉由冷媒發生相變化來搬運熱量。冷媒在蒸發器中吸熱蒸發，在冷凝器中放熱凝結；相變時吸收或放出的熱量稱為潛熱，過程中冷媒的溫度通常大致維持在相變溫度。

解題方法

題目問冷凍空調系統主要利用冷媒蒸發與冷凝的哪種特質。抓住「蒸發、冷凝」代表液態與氣態之間的相變化，即可判斷系統主要利用的是相變時的潛熱交換：蒸發吸熱，冷凝放熱。

選項分析

核心觀念

伯努力方程式描述流體沿同一流線流動時，壓力能、動能與位能之間的轉換。常見形式為：

其中 $p$ 為壓力、$\rho$ 為流體密度、$v$ 為流速、$g$ 為重力加速度，$z$ 為位置高度。理想伯努力方程式的基本假設之一是流體無黏滯性；若考慮實際流體的黏滯作用，流動過程會產生摩擦損失，須在方程式中加入損失水頭。

解題方法

本題問伯努力方程式應用上的基本限制條件。判斷重點是區分理想伯努力方程式的假設與工程上可加修正後的實際應用：理想式假設流體無黏滯，且通常還須滿足穩定流、沿同一流線等條件。因此，在選項中應選出無黏滯性流體。

選項分析

核心觀念

本題考冷凍機冷媒循環中，哪些因素會使壓縮機排出壓力（高壓側壓力）升高。冷媒在冷凝器內放熱並凝結；若冷凝器內混有不凝性氣體，例如空氣，空氣會占據換熱空間並增加系統總壓力，使冷凝壓力及壓縮機排出壓力升高。

解題方法

判斷各選項是否會妨礙冷凝器散熱，或直接增加高壓側壓力。冷媒系統中的空氣不會像冷媒一樣凝結，會滯留在高壓側；因此其分壓會疊加在冷媒蒸氣壓上，也會降低冷凝器的有效傳熱能力，造成排出壓力偏高。

選項分析

• (A) 冷媒系統中混有空氣：正確。 空氣是不凝性氣體，混入冷媒系統後會使高壓側總壓力增加，並妨礙冷凝器正常散熱，導致壓縮機排出壓力升高。
• **(B) 冷卻水溫度過高或流量太大：錯誤。

核心觀念

黏度指數（Viscosity Index，VI）是用來表示潤滑油黏度隨溫度改變程度的指標。一般而言，黏度指數越高，溫度變化時黏度改變越小，潤滑油的黏溫特性越穩定。黏度指數本身不是某一指定溫度下的黏度值，而是反映黏度受溫度影響程度的指標。

解題方法

先區分「黏度」與「黏度指數」：黏度描述油品在特定條件下流動的阻力；黏度指數則描述黏度隨溫度變化的趨勢。依此判斷各選項是否符合黏度指數的定義及高低所代表的特性。

選項分析

核心觀念

本題考查楞次定律（題目作「冷次定律」）：感應電流或感應電壓所形成的磁場，會反抗造成磁通量變化的原因。它說明感應電動勢的方向；其大小則由法拉第電磁感應定律描述：

其中 $e$ 為感應電動勢、$N$ 為線圈匝數、$\Phi$ 為每匝磁通量。負號表示感應作用的方向會反抗磁通量的變化。

解題方法

先區分題目描述的是哪一種電磁感應關係：

• 磁場與電流大小的關係：涉及線圈的磁場或磁通，通常與電流成正比。
• 感應電壓的大小：與磁通量變化率成正比。
• 感應作用的方向：依楞次定律，反抗造成磁通量變化的原因。

選項 D 說明線圈電流變化會引起磁感應電壓，並指出其作用方向具有反抗性，符合楞次定律的核心。

選項分析

核心觀念

本題考柴油機的理想熱力循環。柴油機以壓縮後的高溫空氣為基礎，燃油噴入汽缸後自行燃燒；理想化分析中，燃燒過程視為在定壓下吸熱，因此其理想循環稱為「等壓循環」，也就是柴油循環。

解題方法

辨認各循環的理想加熱方式即可：

• 柴油循環：定壓吸熱。
• 鄂圖循環（Otto cycle）：定容吸熱。
• 沙巴特循環（Sabathe cycle）：先定容、再定壓吸熱，亦稱混合循環。
• 藍欽循環（Rankine cycle）：常用於蒸汽動力裝置的理想循環，並非柴油機循環。

柴油機的實際燃燒並非完全定壓；「定壓吸熱」是用來分析柴油機的理想化假設。

核心觀念

本題考查發電機的保護種類。當發電機端電壓低於設定值時，ACB（空氣斷路器）內的失壓作動裝置會使斷路器跳脫，這項保護稱為欠壓保護。

電壓不足時，電動機為維持負載可能吸取較大的電流，造成過流，因此設置欠壓保護以切離電源，避免設備受損。

解題方法

抓住題幹的關鍵詞「電壓低於額定電壓」及「失壓作動裝置」：電壓低於設定值屬於欠壓狀況，對應的保護名稱就是欠壓保護。題目問的是保護種類，不是引發跳脫後可能伴隨的電流現象。

選項分析

• (A) 短路電流保護：錯誤。 短路保護針對短路造成的異常大電流，通常由瞬時或短延時過電流裝置動作；題幹描述的是電壓下降。
• **(B) 過載保護：錯誤。

核心觀念

本題考直流發電機的電樞反應及其改善方法。電樞電流產生的磁場會扭曲主磁場，並可能造成磁通分布不均、電刷處火花及換向困難。常見改善方式包括調整極尖氣隙、設置補償繞組及加裝間極。

「增加整流片」不屬於補救電樞反應的磁路措施；整流片數量主要與換向器的結構及電壓平滑程度有關。

解題方法

逐一辨認各選項是否能直接改善電樞反應造成的磁場扭曲或換向問題：

• 能改變主磁場分布、抵銷電樞磁勢或改善換向者，屬補救措施。
• 僅改變換向器整流片數量者，不能消除電樞反應。

因此選出「增加整流片」。

選項分析

(A) 增加極尖之氣隙：正確的補救措施。 增大磁極尖端附近的氣隙，可提高該處磁路磁阻，減弱極尖處電樞磁場對主磁場的影響，減輕磁場扭曲。

核心觀念

本題考船舶柴油主機控制系統中的負荷限制。控制系統會限制噴油量或依引擎運轉狀態調整供油，避免主機在起動、加速或負荷增加時因供油過多而燃燒不良、排氣溫度過高或超出機械負荷。

常見的負荷限制包括起動油量限制、最大油量限制，以及依增壓空氣壓力調節供油量。轉速限制則是限制主機可達到的轉速，屬於轉速或超速保護控制，與負荷限制的目的不同。

解題方法

判斷各項控制所限制的對象：若是限制燃油供給，或依增壓空氣條件限制負荷，屬負荷限制；若是限制曲軸轉速，則屬轉速控制或保護。依此可選出不屬於負荷限制設計的項目。

選項分析

核心觀念

本題考船舶柴油機的可變噴油定時裝置英文縮寫。可變噴油定時的英文為 Variable Injection Timing，取各字首縮寫為 V.I.T.。此裝置可依柴油機負荷等運轉條件調整噴油時機。

解題方法

將中文名稱拆解為「可變（Variable）」、「噴油（Injection）」、「定時（Timing）」，對照其英文名稱並取字首，即得 V.I.T.，選擇與之相符的選項。

選項分析