112 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

汽車加速性能試驗是量測車輛在特定起始狀態與操作條件下，提升車速所需的時間或行駛距離，用以評估動力系統、傳動系統與車輛整體加速能力。臺灣相關標準為 CNS 2735《汽車加速性能試驗法》；試驗操作與車輛狀態等通則，並應配合 CNS 2731《汽車運轉試驗法通則》。

加速性能常以特定速度區間的加速時間表示：

其中 $t_1$、$t_2$ 分別為車輛通過起始速度與終止速度的時刻。若測量距離，則記錄車輛由起始狀態加速至指定速度或指定距離所需的行駛距離。加速度可由速度變化與時間求得：

解題方法與試驗程序

答題時先交代共同試驗條件，再分述起步加速與行進間加速兩種基本方法，並說明各自反映的性能。

一、共同試驗條件

1. 試驗車輛：依試驗目的確認車輛狀態與載重，檢查引擎、傳動系統、輪胎及燃料等狀況；各次試驗應保持條件一致。
2. 試驗道路：選擇平直、乾燥、堅實且足夠長的路段，避免坡度、路面狀況或交通干擾影響結果。
3. 試驗環境：記錄氣象與道路狀況，並注意風向、風速對行駛阻力的影響；通常安排相反方向往返試驗，以降低風及道路坡度造成的偏差。
4. 量測設備：使用車速與時間量測設備，記錄各指定速度點的通過時間，或記錄指定距離、速度的對應資料。
5. 結果整理：依規定重複試驗並整理量測結果；比較車輛時，應使用相同的起始速度、檔位、載重及環境條件。

二、起步加速試驗

核心觀念

汽油引擎渦輪增壓系統利用廢氣能量驅動渦輪，再由同軸壓縮機提高進氣壓力與密度，使每一循環能吸入更多空氣，因而可燃燒更多燃料、提高引擎輸出。它的重點是「增加進氣量以提升單位排氣量的功率」，並非渦輪直接驅動車輪。

渦輪增壓器主要由排氣側渦輪、進氣側壓縮機及連接兩者的共軸轉子構成。高溫、高速的廢氣通過渦輪，將能量傳給轉子；壓縮機隨之旋轉，將外界空氣壓縮後送入汽缸。增壓空氣受壓縮會升溫，常配置中間冷卻器（intercooler）降低進氣溫度，以提高空氣密度並抑制爆震。

解題方法

答題依「能量來源與傳遞 → 進氣增量 → 控制與汽油引擎限制 → 性能影響」說明。關鍵是分清楚增壓的直接效果與其附帶代價：增壓可增加進氣質量、提高輸出，但也提高缸內壓力與熱負荷，因此需配合燃油、點火與增壓壓力控制。

在進氣歧管絕對壓力為 $p$、進氣溫度為 $T$ 時，理想氣體近似下，單位容積內的空氣密度為

其中 $R$ 為空氣氣體常數。因此，提升進氣壓力 $p$ 或降低進氣溫度 $T$，都能增加進入汽缸的空氣質量。實際增壓空氣量還受壓縮機效率、進氣阻力、汽門正時及容積效率等因素影響，不能只以增壓壓力判斷輸出增幅。

汽油引擎壓縮混合氣後點火，增壓會提高汽缸內壓力與溫度，增加爆震傾向。控制方式包括限制增壓壓力、採用爆震感知器調整點火正時、適當供油冷卻燃燒室，以及使用中間冷卻器。廢氣旁通閥（wastegate）可將部分廢氣導離渦輪，以調節渦輪轉速與增壓壓力；部分系統另用洩壓閥（blow-off valve）在節氣門突然關閉時釋放壓縮機出口壓力，減少壓縮機喘振。

對汽車性能之影響

核心觀念

本題考查汽車檢驗自動化的範圍。重點在於：以檢驗設備及電腦系統，自動量測車輛各項性能或狀態、比對合格基準、判定結果並留下檢驗紀錄。作答宜依檢驗功能分類，涵蓋行車安全、燈光與聲響、排氣污染及資料判讀等項目。

以命題當年（民國 112 年）法規為準。相關檢驗項目可參照《道路交通安全規則》及《汽車委託檢驗實施辦法》所規範的汽車檢驗內容；本題要求說明自動化可以涵蓋的測試項目，並非只列出法定定期檢驗項目。

解題方法

採「車輛進入檢驗線後，能由設備自動量測或由電腦判讀的項目」作為切入點，依序說明底盤動態、燈光與聲響、污染排放、車身及車載診斷等類別。每項除列出名稱，也簡述檢測內容，便能呈現自動化檢驗的完整性。

可包括的測試項目

1. 煞車性能檢驗 利用煞車試驗器量測各軸、左右輪煞車力，並計算煞車效能及左右平衡度；部分設備亦可檢查駐車煞車效能。

2. 前輪側滑檢驗 車輛通過側滑試驗器時，量測前輪行進方向的左右偏滑量，以判斷車輪定位及轉向幾何狀態是否符合標準。

3. 速度表檢驗 以滾輪設備帶動車輪，檢查車速表指示值與實際測試速度是否相符。

4. 前照燈檢驗 使用前照燈試驗器量測燈光光度及照射方向，檢查近光、遠光的光軸偏移與照明強度。

核心觀念

本題要從電動車的動力特性出發，說明整車與關鍵零組件可進行哪些性能測試及安全檢驗。電動車以電池、馬達與電力電子控制器為主要動力系統，因此除了傳統汽車的行駛性能、操縱與煞車測試，也須驗證電能使用效率、高壓電氣安全、電池及充電系統安全，並檢查電磁相容性。

解題方法

作答可依「整車性能、整車安全、關鍵零組件、電磁相容與耐久」分類。每類列出代表性項目，並簡要說明其測試目的，即可涵蓋汽車性能測試與檢驗的主要面向。

測試項目

一、整車動態性能與能效

• 最高車速、加速性能、爬坡能力：評估馬達、控制器及傳動系統輸出能力。
• 續航里程與電能消耗率：依規定行車型態進行測試，量測純電行駛距離及耗電量，常以 $\mathrm{Wh/km}$ 表示。耗電量越低，代表單位里程所需電能越少。
• 煞車與再生制動性能：檢查一般煞車的減速與制動穩定性，以及再生制動介入時的制動協調。
• 操縱穩定、耐久與實車性能：依車輛用途測試操縱、行駛穩定性、乘適性及里程耐久等表現。

二、整車電氣安全

• 觸電防護與絕緣電阻：確認高壓電路與車身間有足夠絕緣，並防止人員接觸帶電部位。
• 過電流及電氣故障防護：檢查故障時保護裝置能否切斷或限制危險電流。
• 防水與防塵：評估高壓電氣系統及其連接部位在潮濕、涉水或粉塵環境中的防護能力。