109 高普考高考三級 汽車工程 汽車底盤 考古題詳解

核心觀念

ESP（Electronic Stability Program，電子車身動態穩定系統；亦稱 ESC、DSC、VSC）整合防鎖死煞車系統（ABS）與循跡控制系統，持續比較駕駛者的轉向意圖與車輛實際行駛狀態。當車輛出現轉向不足或轉向過度，系統會選擇性地對個別車輪煞車，必要時降低引擎輸出，產生修正車身偏航的力矩，使車輛回到較穩定的行駛方向。

常見感知器包括：

• 方向盤轉角感知器：判斷駕駛者預期的行駛方向與轉彎程度。
• 偏航率感知器：量測車身繞垂直軸旋轉的角速度，反映實際轉彎狀態。
• 橫向加速度感知器：量測車輛轉彎時的橫向加速度。
• 車輪轉速感知器：量測各車輪轉速，判斷車輪是否打滑或鎖死。
• 煞車壓力感知器：量測煞車系統壓力，供系統判斷駕駛煞車狀態及控制煞車力。
• 其他輔助感知器：如縱向加速度、油門位置或引擎轉速感知器，供系統掌握車輛負載與動力狀態。

各車型的感知器配置略有不同；基本判斷依據是方向盤轉角、偏航率、橫向加速度及車輪轉速。

解題方法

先確定題目中的「左轉」方向，再判斷車尾相對車頭向哪一側偏移，接著選擇能產生反向修正偏航力矩的車輪施加煞車。

由車輛上方觀察，左轉的偏航方向為逆時針。對左轉車輛而言：

• 轉向不足：實際左轉角速度小於依方向盤轉角所預期的角速度，車輛有向外側（右側）偏離的趨勢。系統煞車內側後輪，即左後輪，藉此增加左轉偏航力矩。
• 轉向過度：實際左轉角速度大於預期，車尾向外側（右側）甩出，車輛左轉偏航過強。系統煞車外側前輪，即右前輪，藉此產生反向偏航力矩，抑制過度左轉。

核心觀念

本題考差速器的兩項關係：

1. 最終傳動比由盆型齒輪與角尺齒輪的齒數比決定： $i_f=\frac{Z_{\text{盆型齒輪}}}{Z_{\text{角尺齒輪}}}$

2. 對稱式差速器的轉速關係：左右邊齒輪（也就是左右半軸）的平均轉速，等於差速器殼及盆型齒輪的轉速： $\frac{n_L+n_R}{2}=n_c$ 差速小齒輪與邊齒輪的齒數則決定左右輪轉速差與差速小齒輪自轉的關係；本題已直接給定左右輪轉速差，因此不必再用這兩種齒輪的齒數計算輪速。

解題方法

（一）最終傳動比

角尺齒輪有 15 齒，盆型齒輪有 60 齒，因此：

$i_f=\frac{60}{15}=4$

最終傳動比為 $4:1$。引擎輸出轉 $4$ 圈時，差速器殼及盆型齒輪轉 $1$ 圈。

（二）左、右後輪轉速

三檔傳動比為 $1.25$，最終傳動比為 $4$，故引擎至差速器殼的總減速比為：

$i_{\text{總}}=1.25\times4=5$

引擎轉速為 $1500\ \mathrm{rpm}$，所以差速器殼轉速為：

$n_c=\frac{1500}{5}=300\ \mathrm{rpm}$

核心觀念

本題考查輪圈標示的讀法，以及前輪定位三個角度的名稱與幾何定義。輪圈規格須分清輪圈直徑、輪圈寬度、輪唇形狀代號與偏置量；車輪定位則以車輪或轉向軸相對於車輛縱向中心線、垂直方向的傾斜角度來描述。

解題方法

（一）輪圈規格 $15 \times 6J$，OFF 39

依序解讀尺寸標示，再辨認偏置量：

• 15：輪圈直徑，單位為英吋，通常指輪圈胎唇座直徑。
• 6：輪圈寬度，單位為英吋，通常指兩側胎唇座之間的寬度。
• J：輪圈輪唇（輪緣）形狀代號，表示輪唇的輪廓規格；它不是寬度或直徑的單位。
• OFF 39：輪圈偏置量（Offset），數值為 $39\text{ mm}$。偏置量是輪圈中心線與輪圈安裝面之間的距離。

偏置量的正負判讀依安裝面相對於輪圈中心線的位置而定；題目只寫「OFF 39」而未標示正負號，應依常見標示慣例解讀為正偏置 $+39\text{ mm}$。

（二）前輪車輪定位三參數

以車輛前進方向為縱向基準，將車輪或轉向軸投影到車輛前視、側視方向，可辨認三項定位角度：

1. 外傾角（Camber） 從車輛前方觀察，車輪中心面與鉛直線的夾角。車輪上端向外傾斜為正外傾；上端向內傾斜為負外傾。

核心觀念

四輪轉向（Four-Wheel Steering, 4WS）是指車輛轉向時，前輪與後輪都能偏轉。此題考查車速不同時，後輪轉向方向如何改變，以及這種配置對轉向半徑、車身偏航與操縱穩定性的影響。

解題方法

以「前輪轉向方向固定，後輪方向隨車速改變」為判斷起點：

• 低速轉向：前、後輪反向轉向。 前輪向左時，後輪向右；前輪向右時，後輪向左。
• 高速轉向：前、後輪同向轉向。 前輪向左時，後輪也向左；前輪向右時，後輪也向右。

（一）低速轉向

低速時，後輪與前輪採反向轉向。以前輪向左轉為例，後輪向右偏轉，使車輛前、後軸的轉向效果相反，增加車身的偏航反應，縮小轉彎半徑。

核心觀念

本題依電動馬達安裝位置及其施力位置，區分電動動力轉向（EPS）的三種配置：

1. 轉向柱輔助式（Column Assist EPS，C-EPS）：馬達裝在轉向柱上，輔助力經轉向柱傳遞至轉向機構。
2. 小齒輪輔助式（Pinion Assist EPS，P-EPS）：馬達裝在轉向機構的小齒輪處，透過小齒輪將輔助力傳給齒條。
3. 齒條輔助式（Rack Assist EPS，R-EPS）：馬達直接對齒條施力，常透過減速機構或滾珠螺桿傳遞推力。

作答時須把握分類依據：馬達越靠近轉向輪端，輔助力越直接作用在轉向機構上；通常也越適合提供較大的輔助力，但安裝空間、成本與結構需求隨之提高。

解題方法

先依馬達位置辨認三種系統，再比較各自的構造與受力路徑、可提供的輔助力、安裝與成本、轉向感受。由於題目未提供車型或系統規格，優缺點以一般設計特性說明。

三種輔助式及其優缺點

一、轉向柱輔助式（C-EPS）

馬達安裝於駕駛艙內的轉向柱，依控制訊號輸出輔助扭矩，經轉向柱傳至轉向機構。

優點：

• 馬達與主要電控元件可設於車室內，較不易直接受到引擎室高溫、雨水及道路污物影響。
• 不必將大型馬達配置在轉向機附近，車輛配置較容易，系統構造及成本相對簡單。
• 適合轉向負荷較小的小型車，量產導入較具經濟性。

缺點：

• 輔助扭矩須經轉向柱傳遞，轉向柱及其傳動機構承受較多負荷；馬達與減速機的慣性、摩擦及齒隙也可能影響轉向手感。
• 可提供的輔助力受轉向柱結構及馬達輸出限制，較不適合轉向負荷大的車輛。
• 馬達運轉的振動與噪音較容易傳入車室。

二、小齒輪輔助式（P-EPS）

馬達安裝於轉向機的小齒輪處，輔助扭矩由小齒輪傳至齒條，再推動轉向輪。

優點：