107 高普考高考三級 汽車工程 汽車性能測試與檢驗 考古題詳解

核心觀念

本題考查車輛工程領域中「底盤動力計（Chassis Dynamometer，又稱車體動力計）」之動力吸收單元（Power Absorption Unit, PAU）​工作原理與工程特性。核心學理涵蓋：

1. 法拉第電磁感應定律（Faraday's Law of Induction）與冷次定律（Lenz's Law）：導電金屬在非均勻磁場中旋轉，切割磁力線產生感應電動勢與閉合渦電流（Eddy Currents），進而誘發反向阻抗力矩（電磁制動力矩）。
2. 焦耳熱損耗（Joule Heating）與能量守恆：車輛車輪輸出之機械動能透過電磁感應轉換為渦電流電能，最終轉化為熱能經冷卻介質（氣冷或水冷）逸散至外界。
3. 電磁轉矩控制理論：利用改變直流激磁電流（$I_f$）調節磁通密度（$B$），實現快速、連續且平滑之負載阻力模擬。

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解題方法

本題為國家考試標準的「構造原理與特性評估」申論題型，答題切入點應分為三層架構：

1. 物理原理與能量轉換推導：不可僅寫「利用電磁感應」，必須交代「磁場建立 $\rightarrow$ 切割磁力線 $\rightarrow$ 渦電流形成 $\rightarrow$ 反向勞侖茲力產生制動扭矩 $\rightarrow$ 焦耳熱消散」之完整因果鏈，並輔以轉矩控制數學關係式。
2. 控制方程式： 金屬轉子切割磁力線產生感應電動勢 $e$： $e \propto B \cdot \omega$ 轉子內部形成的微觀閉合渦電流 $i_e$ 與其電阻 $R$ 相關： $i_e = \frac{e}{R} \propto \frac{B \cdot \omega}{R}$ 依勞侖茲力與電磁制動原理，動力計產生的吸收阻力矩 $T_b$ 滿足： $T_b \propto B \cdot i_e \propto \frac{B^2 \cdot \omega}{R}$ 其中 $B$ 為磁通密度（由激磁電流 $I_f$ 控制），$\omega$ 為滾輪／轉子角速度。
3. 優缺點對比歸納：以工業測試指標（動態響應、控制精度、磨耗壽命、成本、極限工況覆蓋率）進行系統性剖析。

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選項分析

本題為高普考三級申論題，非選擇題型。閱卷評分重點分配如下：

• 原理說明（約佔 40%）：能否完整說明電磁感應、渦電流形成機制、阻抗力矩成因及散熱方式。若缺少轉矩隨磁場與轉速變化的物理概念，將大幅失分。
• 優點分析（約佔 30%）：能否切中「電控響應極快」、「非接觸無磨損」、「連續平滑調節」等核心技術優勢。
• 缺點分析（約佔 30%）：能否精準點出「零速無制動力矩（$\omega=0$ 時 $T_b=0$）」與「純吸功無法被動倒拖（非四象限運轉）」之物理死角。

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解題技巧

1. 避免混淆三類主要動力計：

• 水力式（Water Brake）：低成本、高功率容量，但響應慢、難以做精密暫態循環測試。
• 渦電流式（Eddy Current）：電控反應極快、精度高、價格適中，為車輛廢氣排放動態型態測試（如 FTP-75、WLTC）之主流，但只能吸功（二象限）​且低速無力矩。
• 交流電力式（AC Motor）：全轉速可控且具主動驅動能力（四象限運轉，可模擬下坡、減速倒拖），性能最完美但成本極高。

2. 答題關鍵關鍵字：必須出現「激磁線圈」、「導電轉子」、「冷次定律」、「非接觸式」、「焦耳熱」、「零轉速無制動扭矩」。
3. 結構化標題作答：閱卷委員閱卷時間有限，條列式分項並將關鍵論點置於段首，是獲取高分之關鍵。

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【答案】

一、渦電流式車體動力計之工作原理

核心觀念

本題評量柴油車排氣污染（煙度）檢測之光學與物理量測原理、物理量定義及其數學關係式。核心涵蓋：

1. 氣膠懸浮物理性質：柴油引擎微粒排放（PM / Soot）之構成機制。
2. 朗伯—比爾定律（Beer-Lambert Law）：光束穿過均勻排煙介質時，光衰減強度與光徑、微粒濃度之關係式： $I = I_0 \cdot e^{-k \cdot L}$ 其中 $I_0$ 為入射光強度，$I$ 為透射光強度，$k$ 為光吸收係數（Light Absorption Coefficient，單位 $\text{m}^{-1}$），$L$ 為有效光路長度（單位 $\text{m}$）。
3. 檢測法規演進：以命題當年（民國 107 年）「交通工具空氣污染物排放標準」及「柴油汽車排氣煙度試驗方法及程序」為準，檢驗方式包含傳統「濾紙反射式煙度計法」與國際主流之「光學式不透光煙度計法」；現行法規已全面修正為以光學式不透光煙度計（量測光吸收係數 $k$ 值與不透光率）為主要法規管制依據。

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解題方法

本題屬名詞解釋型申論題，解題切入點應依據「定義說明 $\to$ 物理/光學量測原理 $\to$ 數學推導公式 $\to$ 適用單位與工程意涵」循序剖析：

1. 排煙：從燃燒機理與物質組成切入，定義為柴油未完全燃燒產生的固態與液態懸浮微粒混合物。
2. 透光率與不透光率：以光學式穿透原理切入，先定義穿透光強與入射光強之比（透光率），再定義光束衰減率（不透光率），並推導兩者之互補關係及朗伯—比爾定律。
3. 污染度：以濾紙反射式檢驗法切入，說明抽氣使濾紙吸附碳粒後，利用光反射率降低程度來表徵排煙程度之物理量。

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選項分析

本題非選擇題，以下針對題目要求之四項專有名詞進行個別深入剖析與比較：

• 排煙（Smoke / Smoke Emission）： 柴油引擎在高溫、缺氧或霧化不良條件下，燃油裂解產生以碳煙（Soot）為主的固態微粒，吸附凝結之重質未燃碳氫化合物（HC）與水分，懸浮於廢氣中形成的肉眼可見氣膠（Aerosol）。依排氣色澤可分為黑煙（碳粒）、白煙（未燃油滴或水氣）及藍煙（潤滑機油竄入燃燒室），污染測試主要針對碳粒所致之黑煙。
• 透光率（Transmittance，代號 $T$ 或 $\tau$）： 光束穿過一定厚度（有效光徑長度 $L$）之受測排氣煙柱後，受光器接收到的透射光強度（$I$）相對於發光源射入乾淨空氣時之初始光強度（$I_0$）的百分比。
• 不透光率（Opacity，代號 $N$）： 排煙阻擋光線通過的遮光程度。當光束穿透排煙時，光能因懸浮微粒之吸收（Absorption）與散射（Scattering）而衰減，衰減之光強度與初始光強度之比值即為不透光率，在數值上恰為透光率之補數。
• 污染度（Degree of Pollution / Filter Smoke Number）： 特指「濾紙反射式煙度計」所測定之數值。以定量抽氣泵抽取固定容積之柴油車排氣通過特定規格的標準白色濾紙，濾紙捕集廢氣中之黑煙碳粒後變黑，以光反射計測定該受測濾紙之反射光強相對於未污染潔白濾紙反射光強之衰減比率。

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核心觀念

本題旨在評量考生對「機動車輛噪音管制法規」及「實車加速噪音檢驗標準程序」之掌握程度。

• 法規與標準依據：以命題當年（民國 107 年）法規為準，主要依據為行政院環境保護署（現環境部）訂定之「機動車輛噪音管制標準」與「機動車輛加速噪音檢驗法」，並調和國際標準 ISO 362 及聯合國歐洲經濟委員會法規 UN ECE R51。（現行法已修正為第六期機動車輛噪音管制標準，全面導入 ISO 362-1 新版市區行駛加權計算法及 ASEP 附加噪音排放測試。）
• 物理與工程意義：加速噪音（Acceleration Noise）係模擬機動車輛於市區行駛起步、全負載超車時所發出之最大噪音，用以評估引擎動力系統、進排氣系統、傳動系統及輪胎與路面滾動接觸之綜合聲能排放。
• 指標定義：採用 A 加權音壓級（A-weighted sound pressure level），動態特性設定為「快（FAST）」，單位以 $\text{dB(A)}$ 表示。

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解題方法

回答本題應採取「標準工程檢驗程序」的架構由外而內切入。申論時切忌僅條列「踩油門、錄聲音」，必須按法規標準作業程序（SOP）依序完整闡述四個維度：

1. 場地與環境條件：排除外界背景干擾與地面反射異常。
2. 儀器架設與量測幾何佈局：確立麥克風與行駛軌跡之標準相對位置。
3. 受測車輛前置準備：控制車況變數（負載、胎壓、工作溫度）。
4. 測試操作流程與數據處理：詳述進場車速、油門全開點、油門釋放點與多次量測判定。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，無各別選項需分析。考生作答時應以結構清晰、條理分明之小標題展現專業深度。

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解題技巧

1. 記憶口訣與關鍵數值：

• 跑道區間：「$20\text{ m}$ 全油門加速區段」（以 $C\text{-}C'$ 為中心，前後各 $10\text{ m}$ 為 $A\text{-}A'$ 與 $B\text{-}B'$）。
• 麥克風架設：「距離中心線 $7.5\text{ m}$、離地高度 $1.2\text{ m}$、雙側各一」。
• 環境要求：「風速 $< 5\text{ m/s}$、背景噪音差值 $\ge 10\text{ dB(A)}$」。
• 踏板動作：「車頭過 $A\text{-}A'$ 踩到底，車尾過 $B\text{-}B'$ 立即放」。
• 數據有效性：「各側連續量測至少 4 次，極端值差異 $\le 2\text{ dB(A)}$」。

2. 常見陷阱：

• 誤將「原地噪音（排氣管後方 $45^\circ$、距離 $0.5\text{ m}$）」的測試方法混入「加速噪音」。
• 忘記說明自動排檔（AT/CVT）車輛應避免強制降檔（Kick-down）之特殊操作規範。

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【答案】

汽車加速噪音之測試方法與過程，依 CNS 5799 及國際 ISO 362 / UN ECE R51 規範，說明如下：

一、 測試場地與環境條件要求

1. 場地規範：

• 測試路面須符合 ISO 10844 標準之低雜音瀝青混凝土鋪面，路面平坦、乾燥且清潔。
• 測試中心點周圍半徑 $50\text{ m}$ 範圍內須為空曠平地，不得有大型建築物、圍牆、樹木或其他具顯著聲波反射性之物體。

2. 氣象與背景噪音限制：

• 測試時之環境風速於麥克風高度處必須低於 $5\text{ m/s}$。

核心觀念

本題測驗考生對我國監理檢驗法規中「汽車以儀器檢驗煞車效能與平衡度」法定合格標準之熟悉度。 相關法源與技術規範以命題當年（民國 107 年）之《道路交通安全規則》第 39 條之 1 第 1 項第 7 款及《車輛檢驗作業手冊》為基準（現行法規對於各項合格百分比基準依然維持一致）。

車輛使用滾輪式煞車試驗機（Roller Brake Tester）或平板式煞車試驗機（Plate Brake Tester）檢測時，核心在於判定三大指標：

1. 常用煞車（腳煞車）總煞車力效能：全車各輪煞車力總和相對於全車受檢總重之比率。
2. 常用煞車各軸左右輪平衡度：同軸左右兩輪煞車力偏差相對於該軸軸重之比率。
3. 駐車煞車（手煞車）效能：駐車煞車力相對於全車受檢總重之比率。

計算公式定義如下：

• 常用煞車總煞車力比率： $E_{\text{service}} = \frac{\sum_{i=1}^{n} B_i}{W_{\text{total}}} \times 100\%$ 其中 $B_i$ 為全車各車輪之腳煞車力，$W_{\text{total}}$ 為檢驗時測得之全車總重量（各軸軸重總和）。
• 同軸左右輪不平衡度（煞車力差比率）： $\Delta B_{\text{axle}} = \frac{|B_L - B_R|}{W_{\text{axle}}} \times 100\%$ 其中 $B_L$、$B_R$ 分別為該軸左、右輪煞車力，$W_{\text{axle}}$ 為該軸實測軸重。
• 駐車煞車力比率： $E_{\text{parking}} = \frac{\sum B_{\text{park}}}{W_{\text{total}}} \times 100\%$ 其中 $\sum B_{\text{park}}$ 為駐車煞車作動輪之煞車力總和。

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解題方法

申論本科目時，應按「檢驗項目」、「性能要求」、「法規數值指標」與「操作限制」四大構面系統化回答：

1. 常用煞車（腳煞車）試驗標準

• 總煞車力：全車各輪煞車力之總和，應達全車重量之 $50\%$ 以上（即 $E_{\text{service}} \ge 50\%$）。
• 左右輪平衡度：前後各軸之同軸左右兩輪煞車力之差，不得超過該軸軸重之 $30\%$（即 $\Delta B_{\text{axle}} \le 30\%$）。

2. 駐車煞車（手煞車）試驗標準

• 一般車輛：其煞車力總和應達全車重量之 $16\%$ 以上（即 $E_{\text{parking}} \ge 16\%$）。
• 兼作應急煞車者：若手煞車兼具行駛中緊急備用煞車功能，其煞車力總和應達全車重量之 $20\%$ 以上（即 $E_{\text{parking}} \ge 20\%$）。

3. 踏板力與操作力限制標準（人因工程與檢驗規範）

於煞車試驗機上施測時，所施加的操作力量不得超過法定極限，以確保一般駕駛人皆具備足夠力量驅動合格煞車效能：

• 腳煞車踏板力：

核心觀念

本題的核心考核重點為車輛登記檢驗法規與汽車檢驗實務項目。

• 法規依據：本題以命題當年（民國 107 年）法規為準，法源為《道路交通安全規則》第 34 條（汽車檢驗之種類）與第 39 條（汽車申請牌照檢驗之項目及基準）。
• 名詞定義與定位：汽車所有人向公路監理機關辦理「登錄」（包含新車領照、受繳銷重領、變更換照等登記手續）時所實施之法定檢驗，法規正式名稱為「申請牌照檢驗」（實務俗稱新領牌照檢驗）。此檢驗屬於車輛合法上路前的完整規格與安全性檢核，檢驗項目較一般的「定期檢驗」更為全面嚴格。
• 後續法規提醒：現行《道路交通安全規則》後續針對大型車行車視野輔助系統、防止捲入裝置、先進駕駛輔助設備（如特定車種之自動緊急煞車、車道偏離警示等）增修了細部基準，但其主體架構與登錄檢驗核心項目均維持民國 107 年之體系。

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解題方法

本題屬法規與實務結合之申論問答題，切入點應採「法條骨架、工程系統分類」的層級化架構進行撰寫：

1. 點出法源位階：開門見山指出汽車所有人向監理機關辦理登錄所實施之檢驗為《道路交通安全規則》第 39 條所定之「申請牌照檢驗」。
2. 系統化歸納法定項目：法條原文共有 20 餘款規定，作答時若僅條文雜亂平鋪容易遺漏。高分作法是依汽車工程功能分為「車輛身分與規格尺寸」、「操縱與行車制動系統」、「底盤懸吊與輪胎」、「電氣與照明信號設備」、「視野與被動安全防護」、「公害防制與特定安全設備」六大類別逐項列出。
3. 區分目視與儀器檢驗：在各項目中適度點出是經由「人工目視」抑或「檢驗線儀器（如煞車試驗器、側滑試驗器、頭燈試驗器、排氣分析儀等）」測定，展現公職「汽車工程」類科之專業答題深度。

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選項分析

本題為非選擇題（申論題），無選項可資分析。針對考生應考時極易混淆之「檢驗類別與位階」，進行概念辨析如下：

1. 申請牌照檢驗（第 39 條） vs. 定期檢驗（第 39 條之 1）：

• 申請牌照檢驗為向監理機關「登錄、初次領牌或重領牌」之檢驗，必須查核原始來歷憑證、引擎與車身號碼、幾何尺規（長、寬、高、軸距）等基本身分；定期檢驗則省略部分出廠規格確認，偏重於車輛日常運作之損耗與機能維持。

2. 監理機關實車檢驗 vs. 車測中心（VSCC）型式安全審驗：

• 車輛型式安全審驗係車輛進口商或製造廠於量產前依《車輛安全檢測基準》進行之原型車審驗（含結構破壞與電腦模擬）；汽車所有人向監理機關登錄之檢驗，則是針對每一輛領牌實車實施之規格比對與例行安全性能檢測。

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解題技巧

1. 八字記憶口訣：「身、尺、燈、煞、向、輪、視、安」。

• 身：引擎／車身號碼、來歷憑證。
• 尺：長、寬、高、軸重、總重。
• 燈：頭燈、煞車燈、方向燈等全車燈光規格及光束。
• 煞：腳煞車、手煞車之總效能及左右輪平衡度。
• 向：轉向舵角、方向盤位於左側、前輪側滑。
• 輪：輪胎規格、胎面花紋深度（不得磨損至指示標記）。
• 視：安全玻璃、後視鏡（照後鏡）、雨刷。
• 安：安全帶、滅火器、故障標誌、車輛視野輔助裝置等。

2. 常見失分陷阱：

• 漏寫最關鍵的首項「引擎號碼或車身號碼與來歷憑證相符」，監理登錄首要目的在於確認車輛產權與來源合法性，防杜走私、變造與贓車。
• 煞車性能僅寫「煞車良好」，未寫出「腳煞車與手煞車效能及平衡度」，缺乏工程定量思維。
• 忽略方向盤位置（除特殊規定外，方向盤應置於左側）。

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【答案】

汽車所有人向監理機關辦理登錄（申請牌照）時，依《道路交通安全規則》第 39 條規定，應實施「申請牌照檢驗」，其檢驗之系統與具體項目如下：