112 關務特考五等 輪機工程 包括柴油機大意與輔機大意 考古題詳解

核心觀念

本題考查往復式內燃機的基本構造與動力系統。往復式內燃機藉由氣缸內燃料燃燒產生高溫高壓氣體，推動活塞往復運動，再經連桿、曲軸轉換為旋轉動力。

常見基本構件包括氣缸、活塞、連桿、曲軸、飛輪及進排氣閥等；實際機組也會配有潤滑、冷卻與燃油供應等輔助系統。

解題方法

逐一判斷各選項是否屬於往復式內燃機本體的構件。活塞負責承受燃氣壓力並往復運動；飛輪協助穩定曲軸轉速；泵可用於燃油、潤滑油或冷卻水等系統。鍋爐則是產生蒸汽的設備，並非往復式內燃機的基本構件。

選項分析

核心觀念

柴油機燃燒後的排氣，主要由進入汽缸的空氣成分與燃燒產物構成。空氣中約有 $78\%$ 的氮氣與 $21\%$ 的氧氣；燃燒時，氧氣與燃油中的碳、氫反應，生成二氧化碳與水蒸氣。氮氣大多不參與燃燒，因此排氣中占比最高。

解題方法

判斷「主要成分」時，先區分排氣中的大量氣體與少量污染物。柴油機吸入大量空氣，燃燒消耗部分氧氣，產生二氧化碳與水蒸氣；空氣中的氮氣則大多隨排氣排出。氮氧化物雖含氮，卻是在高溫燃燒條件下由少量氮氣與氧氣反應形成，含量遠低於氮氣本身。

選項分析

核心觀念

柴油機指示圖是以汽缸容積 $V$ 為橫軸、汽缸內壓力 $p$ 為縱軸所繪成的 $p$–$V$ 圖。曲線與座標軸所圍成的面積，代表氣體在一個循環中對活塞所作的指示功；若考慮完整循環，面積對應循環淨輸出功：

其中膨脹行程氣體對活塞作正功，壓縮行程則需輸入功，因此循環指示功是兩者的代數和。

解題方法

題目問的是「指示圖上曲線所圍成的面積」，判斷關鍵在於「指示圖」對應汽缸內氣體的壓力與容積變化。依 $W=\int p\,dV$，封閉循環的圍面積即為循環的淨指示功。這不是由曲軸輸出的制動功，也不是熱量。

選項分析

核心觀念

本題考查機械增壓（機械式增壓）與渦輪增壓的基本構造差異，關鍵在於增壓機的驅動來源：

• 機械增壓機由引擎曲軸經齒輪、皮帶等機械傳動直接帶動。
• 渦輪增壓機利用引擎排出的廢氣推動渦輪，渦輪再帶動同軸的壓縮機，將空氣壓入汽缸。

因此，兩者最基本的差別是驅動方式。

解題方法

辨認兩種增壓器的動力來源即可作答：若增壓器由曲軸直接帶動，屬於機械增壓；若由排氣廢氣帶動渦輪，屬於渦輪增壓。兩者都能提高進氣壓力與進氣量，但取得驅動功的途徑不同，故以「驅動方式」作為最根本的區分。

選項分析

核心觀念

調速器（governor）的功能是依引擎轉速的變化，調整燃油供給量，使轉速維持在設定值附近。負載增加時，轉速有下降趨勢，調速器便增加燃油供給；負載減少時，則減少燃油供給。燃油量改變會影響引擎輸出的功率與轉速。

解題方法

抓住調速器的控制對象：它藉由改變燃油供給率，調節燃燒所產生的動力，進而控制引擎轉速。氣缸壓力與溫度會隨燃燒狀態改變，但不是調速器直接採用的主要控制方式；滑油則主要負責潤滑與冷卻。

選項分析

核心觀念

本題考二衝程引擎的掃氣方式，判斷關鍵是掃氣孔與排氣口在氣缸上的相對位置，以及氣流通過氣缸的方向。

• 橫流掃氣：掃氣孔與排氣口分設在氣缸相對兩側，氣流橫越氣缸。
• 環流掃氣：掃氣孔與排氣口通常位於氣缸同側，掃氣氣流沿氣缸周向及軸向形成迴旋，最後由排氣口排出。
• 單流掃氣：掃氣與排氣分處氣缸兩端，氣體大致沿氣缸軸向單向流動。

題幹所說的「同側與同端」，描述的是掃氣孔與排氣口配置在氣缸同一端、同一側的環流掃氣特徵。

解題方法

先看兩個部位是否在氣缸同一端：若掃氣與排氣分在兩端，屬於單流掃氣；若都在同一端，再看其周向配置與氣流是否形成迴旋。題目所指的同側配置符合環流掃氣。橫流掃氣則是兩口分設於氣缸相對側，氣流橫越氣缸。

核心觀念

本題考查柴油機的壓縮空氣起動系統。空氣儲存櫃（起動空氣瓶）內的高壓空氣，須經出口閥及主停止閥送至起動系統，推動氣動起動機或進入汽缸，帶動柴油機轉動，直到柴油機能自行發火運轉。

閥門未開足會限制起動空氣流量，使送至起動系統的空氣量或壓力不足，無法提供足夠的起動轉矩。

解題方法

從設備功能判斷：題幹描述的是起動空氣通路中的閥門開度不足，因此直接檢查它對「起動空氣供應」的影響。起動空氣流量受限時，柴油機起動所需的氣動推力不足，結果是柴油機不能起動，故選 (C)。

選項分析

核心觀念

本題考查柴油機失去螺旋槳負載時的應變措施。螺旋槳脫落後，柴油機所受負載會驟減，轉速可能迅速升高，形成超速，進而損壞機件。此時應立即切斷燃油供應，使柴油機停止燃燒並降速。

解題方法

判斷關鍵在於螺旋槳脫落造成的直接後果：柴油機仍在供油、燃燒，但推進負載突然消失，轉速容易失控。因此，應採取能直接終止柴油機動力輸出的措施，也就是切斷燃油。

起動用壓縮空氣只在起動時使用；冷卻系統用來維持機件適當溫度；增壓機則由柴油機排氣帶動。它們都不能像切斷燃油一樣，直接停止燃燒並防止持續超速。

選項分析

核心觀念

本題考查柴油機冷卻系統運轉參數異常（冷卻水溫度過低）對熱力性能與機構運作之影響。

1. 熱平衡與熱效率關係：柴油機燃料燃燒釋放之總熱量中，有效功與各項損失維持熱平衡關係： $\eta_e = \frac{W_e}{Q_{\text{in}}} = \frac{Q_{\text{in}} - (Q_{\text{loss, cooling}} + Q_{\text{exhaust}} + Q_{\text{other}})}{Q_{\text{in}}}$ 當缸套冷卻水進口溫度過低時，氣缸壁與燃氣間的傳熱溫差 $\Delta T$ 大幅增加，導致散熱損失（冷卻帶走之熱量 $Q_{\text{loss, cooling}}$）顯著增加，使燃油釋放熱量轉化為有效機械功的比例縮減，直接造成有效熱效率下降。
2. 燃燒過程影響：氣缸壁溫過低會吸收壓縮空氣之熱量，降低壓縮終點溫度與壓力，使燃油蒸發與混合惡化、著火延遲期（Ignition Delay）拉長、後燃增加，進一步降低燃燒效率。

解題方法

從柴油機能量傳遞方向與運轉溫度異常之對比效應進行切入：

• 熱力分析法：冷卻水主要功能為維持機件於安全工作溫度，但冷卻水「過冷」會破壞燃燒室絕熱條件，造成過度冷卻，帶走不必要的燃燒熱能，故最根本的熱力學效應即為「熱效率下降、耗油率上升」。
• 消去法辨識：逐一檢視選項屬於「溫度過高」還是「溫度過低」所造成的病徵。

選項分析

• (A) 錯誤： 冷卻液汽化（Vaporization）與氣阻現象是冷卻水溫度過高、水流速度不足或系統靜壓不足時所產生的沸騰現象。冷卻水進口溫度過低絕不可能引起液體汽化。

核心觀念

本題考查船舶燃油系統換油時的溫度控制，以及燃油中產生氣塞對主機運轉的影響。燃油溫度變化過大，會使燃油黏度突然改變，也可能促使燃油中的氣體析出或造成供油不穩；燃油泵與噴油系統因此可能發生氣塞，導致供油量波動，進而使機器負荷變化過大。

解題方法

先辨認題幹的因果鏈：「燃油系統產生氣塞」會直接聯想到換油時燃油溫度控制不當，再比較選項所述溫度變化的方向。燃油系統換油應按程序逐步調整，避免燃油溫度驟升或驟降；溫度變化過大會使供油狀況不穩，符合題幹所述的氣塞與負荷變化。

選項分析

核心觀念

大型船舶的低速柴油主機通常採用直接換向。這類主機可改變曲軸旋轉方向，使螺槳反轉，以提供倒車推力。換向時，需配合改變柴油機的進排氣、燃油噴射及起動控制時序，使引擎能以相反方向運轉。

直接換向是改變主機本身的旋轉方向；間接換向則是主機維持原方向運轉，透過減速齒輪箱等傳動裝置改變輸出軸方向。大型低速柴油主機多直接驅動螺槳，故採直接換向。

解題方法

先辨認題目所指的設備：大型船舶的低速柴油主機，通常以低轉速直接帶動螺槳，沒有以齒輪箱改變輸出方向的必要。因此倒車時是讓主機本身反向運轉，屬於直接換向。

選項分析

核心觀念

本題考查燃油系統中各泵浦的用途，以及燃油黏度對輸送阻力的影響。燃油黏度較高時，流動阻力與管路壓力損失會增加；供油系統須以供油泵輸送燃油，克服管路阻力並提供所需供油壓力。

解題方法

先辨認題幹描述的是「將燃油輸送通過燃油系統」所需的設備。燃油流經管路、濾器及加熱器等元件時會產生壓力損失，供油泵負責把燃油送往後續設備，補足輸送所需的壓力。

噴油泵則負責將燃油加壓並定量噴入汽缸，功能在燃燒供油端，並非一般燃油管路輸送所需的泵浦。

選項分析

核心觀念

本題考查冷凍系統中防止液態冷媒回到壓縮機的裝置。壓縮機設計上應吸入氣態冷媒；若液態冷媒進入氣缸，液體難以壓縮，可能造成異常高壓、閥片或連桿等零件損壞。冷媒管路中可設置回液裝置，用來截留或管理回流的液態冷媒，降低液擊與氣缸異常壓力的風險。

解題方法

先抓題幹的功能關鍵字：「防止液態冷媒進入壓縮機」。接著辨認各選項的主要用途：過濾器負責去除雜質，油分離器負責分離潤滑油，乾燥器負責吸附水分；與液態冷媒回流及壓縮機保護相對應的是回液裝置。

選項分析

核心觀念

造水機以海水蒸發後再冷凝的方式製造淡水。蒸氣若夾帶海水鹽分進入冷凝器，或產水含鹽量超過標準，就會影響淡水品質。因此，造水機須以鹽分控制器監測產水的鹽分；鹽分過高時，可發出警報並控制產水排放，避免不合格淡水進入淡水櫃。

解題方法

題目問的是「控制淡水品質」所需的裝置。判斷關鍵在於辨認要控制的品質指標：淡水品質主要以含鹽量判定，因此應選擇能監測鹽分的裝置，而不是控制壓力、溫度或液面的裝置。

選項分析

核心觀念

本題考查船舶燃油的淨化方式。船用燃油常含有水分、泥沙、鏽屑及其他固體雜質；其中，離心淨油機利用燃油、水分與固體雜質的密度差，在高速旋轉下加速分離，是船舶常用的燃油淨化設備。

解題方法

題幹問「船舶多使用」哪種方式淨化燃油，判斷重點在船上燃油處理的主要設備。船用燃油通常經過加熱、沉澱及離心淨油等處理；其中離心法能連續分離水分與較重的固體雜質，適合船舶燃油處理，因此選離心法。

選項分析

• (A) 離心法：正確。 離心淨油機以高速旋轉產生離心作用，依密度差將燃油中的水分及較重雜質分離，是船舶常用的燃油淨化方式。
• **(B) 過濾法：錯誤。

核心觀念

殼管式熱交換器的擋板（baffle）主要設於殼側，用來支撐管束、引導殼側流體橫向流過管列，並使流體多次轉折，增加流動擾動與熱傳效果。擋板本身不是用來防止熱交換器洩漏的密封元件。

解題方法

依序比對各選項與擋板的功能：若選項屬於支撐管束、導引流動或增進熱傳，就屬於擋板的作用；若是密封殼體或管接合處，則非擋板用途。

選項分析

核心觀念

本題考鍋爐依受熱面配置所作的分類，以及船舶輔助鍋爐的常見型式：

• 火管鍋爐：高溫燃燒氣體流經管內，熱量由管壁傳給管外的水。
• 水管鍋爐：水在管內流動，管外受燃燒氣體加熱。
• 貫流鍋爐：給水一次流經加熱管路，逐步受熱並產生蒸汽，沒有傳統汽包式的循環路徑。
• 自然循環：依靠受熱水與較冷水的密度差形成循環，屬於水的循環方式，不是與火管、水管並列的受熱面分類。

船舶輔助鍋爐常見火管式，構造簡單，適合中低壓、容量較小的蒸汽需求。

解題方法

先辨認題幹問的是「船上輔助鍋爐被廣泛使用為何者」，再從選項中找出船舶輔助鍋爐的常見鍋爐型式。船舶主推進鍋爐常重視高壓與大容量；輔助鍋爐則多供應加熱、燃油處理及生活用蒸汽，常採用火管鍋爐。

核心觀念

本題考查甲板機械（如起貨機、絞纜機、錨機）的負載特性與起動需求。甲板機械在起動時，常須克服貨物重量、繩索張力、摩擦及慣性，因此需要大的起動轉矩，以便在重負載下可靠起動。

解題方法

判斷甲板機械的起動特性，可從「起動時是否已承受負載」切入。甲板機械常需帶負載起動，因此驅動機必須能在低速起動時提供足夠轉矩；選項若描述小起動轉矩、高速起動或卸載後才起動，都不符合此類機械的典型需求。

選項分析

核心觀念

本題考查泵浦的流量特性與蓄壓器的用途。蓄壓器可儲存液體並緩和管路中的壓力、流量脈動；容積式泵若以往復方式輸送液體，排出流量會隨活塞行程週期性變化，常在輸出端設置蓄壓器，使供液較平穩。

解題方法

先判斷各類泵的作用原理，再找出排出流量具有明顯週期性脈動的泵。往復式泵由活塞或柱塞往返運動吸入、排出液體，排出流量不連續且脈動較大，因此常須在輸出端加裝蓄壓器，以減小流量與壓力波動。

選項分析

核心觀念

本題考比例控制（Proportional control）增益對控制系統的影響。比例控制器的輸出與誤差成正比：

$u(t)=K_p e(t)$

其中 $e(t)$ 為設定值與實際輸出的差值，$K_p$ 為比例增益。增大 $K_p$，代表相同誤差會產生較大的控制作用，通常能減少穩態誤差、提升穩態精度，也會讓系統反應較快；但增益過大可能造成超越量增加、振盪加劇，甚至使系統失穩。

解題方法

題目問增大比例增益「將會提高」哪一項。依比例控制的一般特性，比例增益提高後，控制器對誤差的修正更強，穩態誤差通常減小，因此穩態精度提高。安定時間與穩定性並不會因增益提高而必然改善；「暫態性」也不是此處描述比例增益典型改善效果的明確性能指標。

選項分析

核心觀念

本題考查商船發電機並聯運轉時的控制方式。並聯運轉是指兩部以上發電機接在同一母線上共同供電；運轉時須配合負載變化，調整發電機的有功功率與無功功率分配。

一般而言，有功功率由調速器調整原動機輸入，無功功率則由自動電壓調整器（AVR）調整勵磁。這類依運轉狀態自動修正輸出的控制，屬於自動調整。

解題方法

抓住題幹的關鍵字「並聯運轉」與「一般使用」。並聯機組需要自動維持電壓、頻率及負載分配的穩定，所需的是能依偏差連續修正控制量的調整作用，因此選「自動調整」。

選項分析

核心觀念

本題考查電氣設備的接地保護。電氣設備若絕緣不良，帶電導體可能與金屬外殼接觸，使外殼意外帶電；人員碰觸時，電流可能經人體流向地面而造成觸電。將設備外殼接地，可提供低阻抗的故障電流通路，降低外殼對地電壓，並促使保護裝置切斷故障電源。

解題方法

先辨認題幹所述危險的來源：絕緣不良造成設備外殼帶電，直接危害是人員觸電。能針對外殼漏電、降低觸電風險的措施是接地；過載保護則是防止電流過大造成設備或導線過熱，並非主要處理外殼漏電觸電的措施。

選項分析

核心觀念

本題測驗直流電動機（DC Motor）的起動特性、反電動勢效應與電樞電路控制。

1. 反電動勢與起動瞬間條件： 直流電動機運轉時，電樞繞組因切割磁力線而感應產生反電動勢 $E_b$： $E_b = K_a \Phi N$ 其中 $K_a$ 為電機常數，$\Phi$ 為每極磁通量，$N$ 為旋轉轉速。 在電動機靜止起動瞬間，轉速 $N = 0$，此時反電動勢： $E_b = 0$

2. 電樞電流方程式： 電動機之電樞電流 $I_a$ 由外加端電壓 $V_t$、反電動勢 $E_b$ 及電樞電阻 $R_a$ 決定： $I_a = \frac{V_t - E_b}{R_a}$ 由於小型至大型直流機的電樞繞組電阻 $R_a$ 設計上皆極小（常小於 $1\,\Omega$），若在靜止時直接加壓全壓起動（$E_b = 0$）： $I_{st(\text{直接})} = \frac{V_t}{R_a}$ 此瞬時起動電流高達額定電流的 $10 \sim 25$ 倍，會導致換向器跳火、燒損繞組或造成電力系統保護開關瞬間跳脫。

3. 起動電阻的作用： 在電樞迴路串入適當的起動電阻 $R_{st}$，將起動電流限制在安全額度（通常為額定電流的 $1.2 \sim 2$ 倍）： $I_{st} = \frac{V_t}{R_a + R_{st}}$ 伴隨轉速上升、$E_b$ 逐步建立後，再逐級將 $R_{st}$ 切除。

解題方法

考選部公布本題之官方標準答案為 (B)，解題分析如下：

1. 選項排他與命題意圖分析：

• 直流機串接電阻的直接電氣物理作用是「限制／降低」過大的起動電流，因此選項 (D) 敘述為「增強」起動電流，在方向上完全相反，必定排除。
• 串聯電阻會帶來額外之焦耳熱損失（$I^2 R$ 損），且增加電氣開關設備成本，故 (A)「增加功率」與 (C)「減少成本」皆不合工程原理。

2. 官方答案 (B) 的學理切入點：

• 直流電動機的電磁轉矩公式為： $T = K_t \Phi I_a$
• 採用起動電阻時（以常見的分激電動機為例），激磁迴路與電樞迴路並聯，起動電阻僅串聯於電樞迴路，激磁繞組仍承載全額端電壓，確保主磁通 $\Phi$ 保持在最大值。

核心觀念

本題考船舶常用發電機的種類，以及交流發電機的構造。船舶主發電機通常採用旋轉磁場式交流發電機，由柴油引擎等原動機帶動轉子旋轉，產生三相交流電，再供船上電力系統使用。

旋轉磁場式發電機的磁場在轉子上旋轉，電樞繞組則設於定子；這種構造便於將較大的負載電流由固定的定子端子輸出，也較適合船舶電力系統。

解題方法

先判斷題目詢問的是船舶通常用何種發電機供應電力，再區分交流與直流、旋轉磁場與旋轉電樞：

• 船舶主要電力系統以交流電為主，故選交流發電機。
• 常用交流發電機採旋轉磁場式，電樞繞組固定於定子，電力由定子端子輸出。
• 並激式、串激式是直流發電機的激磁方式，並非船舶通常供電所採用的主發電機型式。

選項分析

核心觀念

手搖式高阻計（絕緣電阻計）以手搖發電機產生直流高電壓，量測高電阻或絕緣電阻。量測時，人體若同時接觸帶電部分並與大地形成通路，便有觸電危險；站在乾燥絕緣板上可隔離人體與地面，降低電流經人體流向大地的風險。

解題方法

先辨認題目問的是「工作人員站在哪裡以策安全」，而非高阻計的接線方式或讀值原理。安全作法是讓人員與地面保持電氣絕緣，因此選擇乾燥的絕緣板。

選項分析

核心觀念

本題考查船用主機方位用語的翻譯。Non-operating side 是「非操作側」；as viewed from the flywheel end 表示「由飛輪端看去」。此處的 right side 是觀察者面向機器時的右側，不能改成從另一端觀看。

解題方法

將句子依序拆解：

• Non-operating side：非操作側
• Right side：右側
• as viewed from the flywheel end：由飛輪端看去

合併後為：「非操作側：由飛輪端看去的右側」，與選項（C）相符。

選項分析

核心觀念

本題考查鍋爐給水處理設備的中英文名稱。鍋爐用水中的溶解氧會促進金屬腐蝕，因此須以除氧櫃去除水中的氧氣；其英文名稱為 deaerator。

解題方法

掌握設備功能，再對照英文詞義即可：deaeration 指除去水中的空氣或溶解氣體，執行這項工作的設備稱為 deaerator。因此，題目所稱「除氧櫃」對應選項 (D)。

選項分析

核心觀念

本題考船舶管路系統的識別色。依題目所述的 JIS 船用管路標示慣例，管路接頭或重要部位會以色標辨認管內流體，方便船員識別與操作。粉紅色代表柴油管路。

解題方法

先把題幹中的「粉紅色」對應到管路色標，再與選項中的流體種類比對即可。此題不涉及計算或法條，重點是記熟各類油料管路的識別色；依題目採用的色標，粉紅色對應柴油，故選 (C)。

選項分析

核心觀念

本題考安全閥的作動特性。安全閥用於高壓氣體或蒸氣設備，當壓力超過設定值時，閥門須迅速開啟，排出多餘介質以降低壓力；壓力降至回座壓力後，閥門則關閉，恢復密封。

因此，安全閥的典型作動模式是「全開全閉」，不是停留在半開或半閉的節流狀態。

解題方法

抓住安全閥的功能：它是超壓時迅速洩壓的安全裝置。壓力達到設定值後，閥門須充分開啟以排放介質；降至回座壓力後則完全關閉。由此可判斷其作動方式為全開、全閉。

選項分析

核心觀念

往復式泵屬於容積式泵，藉由活塞或柱塞在泵缸內往復運動，週期性地吸入並排出液體。其性能特點包括自吸能力強、可建立較高壓力，以及理論排出量主要由泵的幾何尺寸與轉速決定，通常不隨出口壓力改變。

解題方法

判斷各選項是否符合往復式泵的基本特性。特別注意排出流量的「不均勻」與壓力是否「脈動」是兩件相關但不同的事：往復運動使流量呈週期性變化，因此排出壓力也會產生脈動；若要降低脈動，通常須加裝空氣室等裝置。

選項分析

核心觀念

噴射式泵（Ejector）利用工作流體的高速噴流帶動被抽送流體，兩者混合後經擴散管減速、增壓而排出。它沒有葉輪、活塞等運轉部件，構造簡單，通常具有良好的自吸能力，但能量轉換效率較低。

解題方法

判斷各選項是否符合噴射式泵的典型特性。關鍵在於分辨「沒有運轉部件」代表的是構造簡單、磨損少、可靠性高，而非工作不可靠。

選項分析

核心觀念

本題考商船淡水機的海水淡化原理。一般商船常用蒸餾式淡水機，利用船上主機冷卻水或蒸汽等熱源加熱海水，使海水在低壓下蒸發，再將水蒸氣冷凝成淡水。低壓環境可降低海水的沸點，讓淡水機能以較低溫度運作。

解題方法

先辨認題目問的是「目前一般商船的淡水機」採用的典型方式。船舶可利用主機的廢熱作為蒸發熱源；海水蒸發後，鹽分與大部分雜質留在濃縮鹵水中，蒸氣冷凝後便成為淡水。因此應選蒸餾法。

選項分析

核心觀念

船舶海水淡化器通常利用真空蒸發：海水受熱蒸發，水蒸氣與鹽分分離，再經冷凝成為淡水。產水含鹽量主要受蒸發器內的液滴夾帶、冷凝器狀況，以及蒸發與冷凝的操作條件影響；出口溫度也會影響淡水品質判定與設備操作。

解題方法

判斷各選項是否會改變淡水中鹽分的帶入量或淡水品質。海水中的鹽分不會隨純水蒸氣一同揮發；若蒸發器內海水液滴被蒸氣夾帶，或冷凝器有海水漏入，產水含鹽量就會升高。蒸發量則關係到蒸發器內的操作負荷與液滴夾帶情形，因此也會影響產水含鹽量。

選項分析

核心觀念

本題考冷媒的編號。冷媒常以「R－數字」表示，氨的化學式為 $NH_3$，其冷媒代碼是 R-717。題目只需辨認氨的代碼，不涉及冷媒性質或計算。

解題方法

將常見冷媒名稱與代碼配對：氨對應 R-717；其餘選項 R-12、R-134a、R-22 均為氟利昂類冷媒。據此選出 R-717。

選項分析

核心觀念

本題考《防止船舶污染國際公約》（MARPOL）附則 VI 對船舶焚化爐焚燒物質的限制。以命題當年（民國 112 年）法規為準，MARPOL 附則 VI 第 16 條規範船上焚化爐的操作與禁止焚燒物質，其中禁止焚燒的項目包括貨物殘餘物及其受污染包裝材料（但符合規定者除外）、多氯聯苯、含有超過微量重金屬的垃圾，以及含有鹵素化合物的精煉石油產品等。

本題的關鍵是辨認：題列物質中，哪一項屬於 MARPOL 明文禁止在船舶焚化爐焚燒的物質。

解題方法

逐項對照附則 VI 第 16 條的禁止焚燒項目。船上廢油、食品殘渣與含油破布，均屬船上可能收集處理的廢棄物或殘渣；塑膠容器則屬塑膠垃圾。題目所列選項中，MARPOL 明文禁止焚燒的是塑膠容器。

選項分析

核心觀念

本題考查船級協會對船舶主機起動空氣儲量的要求。依 IACS 統一規範 UR M61，壓縮空氣起動的可反轉式主機，其空氣櫃容量須能在不補充空氣的情況下，提供至少 12 次連續起動，並交替採用正車與倒車方向。

規範所稱的是供起動主機使用的空氣櫃總容量，並未規定單獨一個空氣櫃必須各自支應 12 次起動。

解題方法

先辨認題幹中的關鍵條件：「可反轉式柴油主機」。依規範，這類主機的最低起動次數為 12 次；不可反轉且以可調螺距螺槳等方式避免反向扭矩的主機，則是 6 次。題目問可反轉式主機，故選 12 次。

選項分析

核心觀念

本題考查船舶輔助舵機的操舵性能規定。依《海上人命安全國際公約》（SOLAS）第二章第一節第 29 條，輔助舵機應能在船舶以最大正俥服務航速一半或 7 節（取較大者）正俥航行時，於 60 秒內將舵從一舷 15 度轉至另一舷 15 度。

解題方法

題目已給出規範的測試條件：半速或 7 節以上，並要求舵角由一側 15 度轉到另一側 15 度。直接對照規定的最大時間即可；「不得超過」表示實際操舵時間上限為 60 秒。

以命題當年（民國 112 年）適用的規範為準。

選項分析

核心觀念

熱交換器是使熱量由高溫流體傳遞至低溫流體的設備，兩種流體可直接接觸，也可由管壁或金屬表面隔開。常見型式包括加熱器、冷卻器與冷凝器。

除氧櫃的主要功能則是去除鍋爐給水中的溶解氧及其他不凝結氣體，降低鍋爐與管路的腐蝕。它雖常利用蒸汽加熱給水以促進除氣，但設備分類重點在「除氧」，而非熱交換。

解題方法

判斷各選項的主要功能：若設備的主要用途是加熱、冷卻或使蒸汽凝結，便屬熱交換器；若主要用途是去除給水中的溶解氣體，則不屬於熱交換器。

選項分析

核心觀念

本題考《防止船舶污染國際公約》（MARPOL）附則 I 對船舶機艙艙底水排放的含油濃度限制。以命題當年（民國 112 年）法規為準，油輪，以及總噸位 400 噸及以上的非油輪，機艙艙底水未經稀釋排放時，含油量須低於 15 ppm；船舶並須依規定使用油水分離設備及油份監測、控制裝置。

解題方法

先辨認題目問的是「機艙艙底水」的含油濃度排放標準，而非油輪貨油艙的油性混合物排放條件。MARPOL 附則 I 對符合題目所列船舶範圍的機艙艙底水，採用 15 ppm 的限值；「未經稀釋」強調不得以加水降低測得濃度來規避標準。

因此，只要記住「機艙艙底水—15 ppm」，即可選出正確選項。

核心觀念

題目考船舶推進馬力與船速的立方比例關係。若推進所需馬力 $P$ 與船速 $V$ 成立方正比，則：

在船舶效率及其他條件不變時，燃油消耗率與所需馬力成正比，因此每天燃油消耗量 $F$ 也與船速立方成正比：

解題方法

以 12 knots 時的燃油消耗量為基準，按船速比的立方換算：

代入 $F_1=120$ 噸／日、$V_1=12$ knots、$V_2=15$ knots：

核心觀念

本題考查船級協會對「機艙無人當值」船舶所授予的自動化設備符號。這類船舶的輪機設備具備自動監控、警報及安全保護等功能，平時不必安排輪機員持續在機艙值班；船級符號用來標示船舶符合相應的設計與檢驗要求。

解題方法

抓住題幹的關鍵詞「機艙無人當值」，對應到船級符號 UMS（Unattended Machinery Space），即「無人當值機艙」。在四個選項中，與此概念相符的是 MO，代表機艙可無人當值的自動化船舶符號。

選項分析

核心觀念

本題考查二衝程與四衝程柴油機的工作原理、結構特徵及運轉特性比較。

1. 做功頻率與出力關係： 內燃機出力（制動馬力）的理論計算公式為： $P = \frac{P_m \cdot L \cdot A \cdot n \cdot z}{60 \times c}$ 式中 $P_m$ 為平均有效壓力、$L$ 為活塞衝程、$A$ 為氣缸截面積、$n$ 為轉速、$z$ 為缸數、$c$ 為一工作循環所需之曲軸轉數（二衝程 $c = 1$；四衝程 $c = 2$）。
2. 換氣機構差異： 二衝程柴油機利用氣缸壁下部的掃氣口（Scavenging Ports）進氣，免除複雜的進氣閥機構；但掃氣口開啟會導致「有效行程」縮短，並產生掃氣能量損失。

解題方法

從「實際工作循環熱效率與出力」以及「構造簡繁程度」切入判斷：

1. 比較出力倍數：理論上，相同缸徑、行程與轉速下，二衝程每轉做功一次，四衝程每兩轉做功一次，做功次數為 2 倍；但實際運轉受有效行程損失、換氣不完全與掃氣泵消耗功影響，實際出力無法達到四衝程的 2 倍（僅約 $1.6 \sim 1.8$ 倍）。
2. 檢驗機構優點：二衝程無進氣閥，閥動機構精簡、重量較輕、維護保養工作量少，皆為公認之優點。

選項分析

• (A) 出力與重量比值小： 【命題原意之優點，非選取項目】 在輪機工程實務中，常用「比重量」（Specific Weight，即單位出力所需的重量，$\frac{\text{重量}}{\text{出力}}$）來評估引擎的緊湊度。二衝程柴油機省略進氣閥機構，單位馬力所需重量輕，即「比重量小」。 註：本選項文字命題時將「重量與出力比值小（比重量小）」簡化敘述，依考選部歷年題庫慣例，係肯定其「體積小、重量輕」之結構優點。

核心觀念

本題辨別的是船舶燃料油的「燃燒性能指標」與「燃燒後造成的高溫腐蝕、積灰等問題」之差異。十六烷值、柴油指數與發熱量都和燃料的著火或供熱能力有關；釩與鈉則是燃料中的金屬成分，主要關聯燃燒後的灰分沉積及高溫腐蝕。

解題方法

逐項判斷各選項描述的是燃料能否順利著火、燃燒時可提供多少熱量，還是燃燒產物造成的設備問題。屬於著火性或熱值的項目，是燃燒性能指標；屬於金屬污染物、影響燃燒後沉積與腐蝕的項目，則不是燃燒性能指標。

選項分析

• **(A) 十六烷值：是燃燒性能指標。**十六烷值反映柴油類燃料的自燃性及著火延遲長短。數值越高，通常表示越容易自燃、著火延遲越短。
• **(B) 柴油指數：是燃燒性能指標。

核心觀念

迪賽爾循環（Diesel Cycle）是空氣標準循環之一，理想化為四個狀態變化：

1. $1\to2$：等熵壓縮
2. $2\to3$：等壓吸熱
3. $3\to4$：等熵膨脹
4. $4\to1$：等容放熱

因此，迪賽爾循環的「等壓」是指燃燒加熱階段的理想化過程；放熱則發生於定容過程。

解題方法

依循環的四個過程辨認放熱階段：工質在 $3\to4$ 等熵膨脹後，於 $4\to1$ 回到初始狀態，並在體積固定時排出熱量。因此放熱過程為等容過程。

選項分析

核心觀念

機械效率是制動馬力與指示馬力的比值：

指示馬力扣除摩擦馬力後，才是輸出到曲軸的制動馬力，因此：

題目中的馬力單位皆為 PS，可直接相加、相除，單位會相消。

解題方法

先由制動馬力與摩擦馬力求出指示馬力：

再代入機械效率公式：

四捨五入至小數點後兩位為 $0.81$，約為 $81\%$。

選項分析

核心觀念

指示熱效率是柴油機輸出的指示功所代表的熱量，與燃料供給熱量的比值：

因此，已知指示馬力與指示熱效率，可先求每小時燃料供熱量，再除以燃料熱值，換算耗油量。

解題方法

每小時指示功所代表的熱量為：

由 $\eta_i=0.4$，每小時燃料供給熱量為：

燃料熱值為 $9{,}600\ \mathrm{kcal/kg}$，所以每小時耗油量為：

核心觀念

本題考柴油的物理性質與噴油霧化的關係。柴油由噴油嘴噴出後，會分散成細小油滴；油滴越細、分布越均勻，與空氣接觸的面積越大，越有利於蒸發、混合及燃燒。

影響柴油霧化的主要因素是黏度。黏度表示液體流動時的內部阻力；柴油黏度越高，越不容易被噴油壓力撕裂成細小油滴，霧化通常越差。

解題方法

先從「霧化」判斷題目考的是燃油由液柱分散為油滴的難易程度，再找會直接影響液體流動與破碎的性質。黏度直接關係到燃油流動及油滴形成，因此是本題關鍵。

閃點、傾點與水分也都是燃油性質或品質指標，但與噴油霧化的直接關聯不如黏度。

選項分析

核心觀念

本題考查柴油機渦輪增壓（Turbocharging）之工作原理及其對柴油機運轉性能之影響。

1. 渦輪增壓原理：利用柴油機排出的廢氣能量驅動渦輪（Turbine），同軸帶動壓氣機（Compressor）壓縮外界空氣，以高於大氣壓力的壓力將密度較高的空氣強迫送入氣缸內。
2. 性能指標公式：

• 有效功率：$P_e = P_i - P_f$（其中 $P_i$ 為指示功率，$P_f$ 為機械摩擦與驅動附件的損失功率）。
• 機械效率：$\eta_m = \frac{P_e}{P_i} = 1 - \frac{P_f}{P_i}$
• 有效燃油消耗率（比耗油率）：$b_e = \frac{B}{P_e}$（$B$ 為每小時消耗燃油總量，$P_e$ 為有效輸出功率）。

解題方法

分析柴油機加裝渦輪增壓機後各項性能參數的變化方向：

1. 進氣與燃燒：進氣壓力與密度增加 $\rightarrow$ 充氣效率提升 $\rightarrow$ 過量空氣係數（Excess Air Factor）增加 $\rightarrow$ 燃燒更加完全。
2. 動力性與經濟性：指示平均有效壓力大幅上升，使輸出功率顯著增加；因燃燒改善與機械效率提升，單位功率的比耗油率應為降低。
3. 題目詢問「何者錯誤」，故尋找與「增壓器改善柴油機性能特徵」相矛盾的選項。

選項分析

• (A) 功率增加：敘述正確。 增壓後進氣密度與質量顯著增加，氣缸內每循環可噴入並完全燃燒的燃油量隨之增加，指示平均有效壓力大幅提高，在汽缸排氣量不變的情況下，柴油機的輸出功率（有效功率 $P_e$）可提升

核心觀念

柴油機潤滑油的主要功能包括潤滑、冷卻、密封與清潔，也能防鏽並減少磨耗。潤滑油在運轉部件表面形成油膜，降低摩擦與磨損；同時帶走部分熱量，並填補活塞環與汽缸壁等部位的間隙，協助維持密封。

解題方法

逐一比對各選項是否屬於柴油機潤滑油的典型功能。潤滑、冷卻與密封都直接參與柴油機的運轉與保護；絕緣則不是潤滑油的主要功能。

選項分析

核心觀念 本題考查大型船舶柴油主機的「壓縮空氣起動系統（Compressed Air Starting System）」運作原理及「轉俥機（Turning Gear）安全聯鎖裝置（Safety Interlock）」。

1. 柴油機空氣起動條件：柴油機必須依賴外力（高壓壓縮空氣，通常為 $2.5 \sim 3.0\text{ MPa}$）推動活塞，使曲軸加速旋轉達到最低發火轉數（Firing RPM，通常約為額定轉速的 $10\% \sim 25\%$），此時氣缸內的空氣經壓縮達到柴油自燃所需的高溫高壓，再注入燃油方能順利發火運轉。
2. 轉俥機安全聯鎖機制：當轉俥機（盤車機）嚙合於飛輪齒圈時，聯鎖開關（Interlock switch）會切斷主起動控制空氣或使主起動閥閉鎖，完全禁止高壓起動空氣進入氣缸，以防止主機誤轉造成機件損壞或人員傷亡。

解題方法 解答本題的切入點在於精確比對題幹條件——「曲軸已轉動，但未達發火轉數」與各故障成因的物理現象：

• 若故障會導致「曲軸完全無法轉動（零轉速）」，則不符合題幹敘述。
• 若故障會導致「曲軸能轉動，但驅動扭矩不足或無法銜接燃燒以拉高轉速」，則屬於可能之原因。

選項分析

• (A) 轉俥機未脫離【錯誤，符合題意為本題答案】 現代船舶柴油主機均設有「轉俥機安全聯鎖裝置（Turning Gear Interlock）」。當轉俥齒輪未完全脫離（仍處於咬合位置）時，安全迴路會直接鎖定起動系統，阻斷主起動控制空氣，主機曲軸根本不可能轉動。因此不可能出現「曲軸已轉動但轉速不足」的現象，故此項敘述錯誤。