113 高普考高考三級 汽車工程 汽車底盤 考古題詳解

核心觀念

ABS（防鎖死煞車系統）以輪速感知器量測各輪角速度，並估測車身對地速度，據以計算煞車滑差。直線煞車時常用的滑差率定義為

其中 $V$ 為車輛縱向速度、$r$ 為輪胎有效滾動半徑、$\omega$ 為車輪角速度。自由滾動時 $r\omega\approx V$，滑差率接近零；車輪趨近鎖死時，$r\omega$ 明顯低於 $V$，滑差率增加。ABS 依滑差及輪速變化調節各輪煞車油壓，避免車輪長時間鎖死。

「感知器數」與「控制迴路數」是兩個不同概念：感知器數表示量測輪速的數量；迴路數表示能分別調節煞車油壓的控制通道數。

解題方法

本題依序處理三件事：列出兩種車速估測方式；比較四感知器三迴路與四迴路的量測、控制配置；再以左右輪煞車力不對稱所產生的偏航力矩，判斷哪種系統偏移較大。

（一）估測車輛速度的兩種方式

1. 由車輪轉速推估車速 利用輪速感知器的訊號換算各輪線速度 $r\omega_i$，再選取未受明顯滑移影響的輪速，或綜合多輪輪速，估測車輛參考速度。急煞時若輪胎滑移，單一輪速會低估車速，因此控制器須依輪速變化及車輛減速度等資訊修正參考值。

2. 由縱向加速度積分推估車速 以加速度感知器量測車輛縱向加速度 $a_x$，由初始車速 $V_0$ 積分求得車速：

煞車時若採「減速度」為正的表示方式，則可寫成 $V(t)=V_0-\int_0^t a_b(\tau)\,d\tau$。加速度積分會累積感知器偏差，因此實務上常與輪速及車輛動態模型等資訊融合。

（二）四感知器三迴路與四迴路 ABS 比較

核心觀念

物體靜置於彈簧上並達到靜力平衡時，彈簧的彈力等於物體重量，因此可由靜態變形量求出無阻尼固有角頻率：

其中 $k$ 為彈簧剛性、$m$ 為質量、$\delta$ 為靜態變形量、$g=9.81\ \mathrm{m/s^2}$。頻率與角頻率的關係為 $f_n=\omega_n/(2\pi)$。

加入黏性阻尼器後，阻尼比及欠阻尼系統的阻尼固有頻率分別為：

解題方法

先將變形量換算為 $\delta=25\ \mathrm{cm}=0.25\ \mathrm{m}$。

(一) 固有頻率

由靜力平衡與固有角頻率定義：

(二) 彈簧剛性

由 $k\delta=mg$ 得：

核心觀念

本題比較的是三種變速箱的兩個不同部分：

1. 動力離合機構：負責讓引擎與變速箱之間的動力接合或分離。
2. 減速比調整機構：負責改變變速箱輸入軸與輸出軸的轉速比，以配合車速與負載。

判斷時要把「起步、換檔時如何接合或分離動力」與「如何改變傳動比」分開回答。比較傳動效率時，則著眼於動力經過機械傳動或液體傳動時的損失。

解題方法

依序對手排、自排與無段變速箱，分別列出：

• 引擎動力傳入變速箱時，負責接合或分離的元件。
• 變速箱內負責形成固定檔位或連續改變傳動比的機構。
• 動力傳遞過程的主要損失來源，再比較整體效率。

題目所稱「自排」以傳統液力自動變速箱為準；無段變速箱以常見的液力變矩器式 CVT 說明。不同車型的起步離合器配置可能有差異。

（一）各自搭配之動力離合機構

手排變速箱

使用摩擦式離合器，常見為單片乾式離合器。駕駛踩下離合器踏板時，離合器片與飛輪分離，引擎動力暫時不傳入變速箱，供起步、停車或換檔使用；放開踏板後，離合器接合並傳遞動力。

自排變速箱

傳統自排使用液力變矩器，以泵輪、渦輪與導輪間的油液流動傳遞動力，能在起步時允許引擎與變速箱輸入端有轉速差。現代自排通常另有鎖定離合器，在適當行駛狀態下將液力變矩器鎖住，減少滑差損失。

無段變速箱（CVT）

常見液力變矩器式 CVT 以液力變矩器作為起步及動力接合元件，並可配置鎖定離合器。部分 CVT 則使用起步離合器，例如濕式多片離合器或乾式離合器，負責起步時接合、停車或換向時分離。

（二）各自使用之減速比調整機構

手排變速箱

以不同齒數組合的齒輪對形成各檔位；換檔時透過同步器及接合套，選擇並接合所需齒輪組，得到不同的固定傳動比。

自排變速箱

核心觀念

輪胎胎紋依其左右方向及內外側排列方式，可分為：

1. 對稱胎紋（symmetric tread）：胎面中央線左右兩側花紋大致相同，行駛方向不受限制。
2. 非對稱胎紋（asymmetric tread）：胎面內、外側花紋不同，通常標有「INSIDE／OUTSIDE」，安裝時須注意內外側。
3. 單導向胎紋（directional tread）：胎紋呈人字形或 V 形，具有指定滾動方向，通常標有旋轉方向箭頭。

判斷圖形時，主要觀察胎紋是否左右對稱、內外側是否不同，以及是否呈現明顯的 V 形導向。

解題方法

依圖中胎紋特徵判斷：

• 圖 (a) 左右兩側胎紋設計不同，屬於非對稱胎紋。
• 圖 (b) 左右兩側花紋大致相同，屬於對稱胎紋。
• 圖 (c) 胎紋呈 V 形，具有明顯滾動方向，屬於單導向胎紋。

(一) 三種胎紋型式

• (a)：非對稱胎紋
• (b)：對稱胎紋
• (c)：單導向胎紋

(二) 經濟性與運動性比較

1. 對稱胎紋：較具經濟性

對稱胎紋結構簡單、製造成本較低，輪胎磨耗通常較均勻，且調位方式彈性較大，因此較適合一般日常使用，重點在於經濟性與耐久性。

所以：

• 較具經濟性：圖 (b)

2. 單導向胎紋：較具運動性

單導向胎紋通常採用 V 形或人字形設計，有利於高速行駛時排水、提升直線穩定性及操控性能，因此具有較強的運動性。

所以：

• 較具運動性：圖 (c)

3. 非對稱胎紋：兼具經濟性與運動性

非對稱胎紋可將外側設計為較大的胎塊，以提升乾地轉向及操控性能；內側則著重排水、舒適性及磨耗均勻性，因此能兼顧經濟性與運動性。

所以：

• 兼具經濟性和運動性：圖 (a)

(三) 輪胎調位方式

1. 非對稱胎紋（圖 a）