115 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

115 年・高普考・高考三級・汽車工程
試題代碼 汽車性能測試與檢驗

第 一 題30 分

請說明下列三種和汽車安全性有關之新科技的功能和作用原理。

（一）電子制動力分配系統（Electronic Brake-Force Distribution, EBD）。

（二）車輛動態穩定控制系統（Electronic Stability Control, ESC）。

（三）煞車優先系統（Brake Override System, BOS）。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查三種主動安全系統如何利用感測器、電子控制單元（ECU）及煞車或引擎控制，降低車輪鎖死、車輛失穩，以及誤踩油門造成的風險。作答時應分清三者的控制目標：

  • EBD：依車輛負載與煞車時的車身狀態，調整各車輪的制動力分配。
  • ESC：偵測車輛實際行駛方向與駕駛轉向意圖是否不一致，再以個別車輪煞車及引擎輸出修正車輛動態。
  • BOS：駕駛同時踩下煞車與油門時，優先接受煞車訊號並限制引擎輸出。

解題方法

可依「控制目的—感測資訊—控制手段—安全效果」逐項說明。這樣既能交代系統功能，也能呈現其作用原理。EBD 與 ESC 都可能使用 ABS 的輪速感測器及液壓控制器，但兩者的控制目標不同；BOS 則著重於煞車與油門輸入衝突時的優先權判定。

（一）電子制動力分配系統（EBD）

功能： EBD 依車輛載重、煞車時的車身重量轉移及各車輪抓地狀況，電子調整前後輪或各車輪的制動力，使制動力更接近各輪當下可用的抓地力，減少車輪過早鎖死，並維持煞車時的穩定性。

作用原理： 煞車時，車身減速度會使車重向前轉移，前輪垂直負荷增加、後輪垂直負荷減少；若後輪仍分配過大的制動力，後輪便較容易先鎖死，造成車尾不穩。EBD 通常利用 ABS 的輪速感測器監測各輪減速及滑差，並由控制單元判斷車輪是否接近鎖死，再透過液壓控制器調節各輪煞車壓力。後輪抓地力不足時，系統會降低或限制後輪制動壓力；若載重或路面狀況允許，則可適當增加後輪制動力。

作用效果： EBD 可改善不同載重與路面狀況下的制動力分配，降低後輪先鎖死的風險，並協助維持煞車時的方向穩定。EBD 側重制動力分配；ABS 側重避免車輪持續鎖死，兩者常共用感測器與液壓控制器。

（二）車輛動態穩定控制系統（ESC）

功能： ESC 在車輛轉彎或緊急閃避時，協助車輛維持駕駛所要求的行進方向，降低轉向不足或轉向過度造成失控的風險。

作用原理： 控制單元綜合方向盤轉角、車輪輪速、橫向加速度及車身偏航角速度等訊號，估算駕駛的轉向意圖，並與車輛實際的偏航反應比較。

🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊，享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 二 題30 分

一大客車於低速時進行車輛迴轉半徑之測試，其車輛規格如下圖所示，軸距為 6 m6\ \mathrm{m}、前輪距為 2.1 m2.1\ \mathrm{m}、車寬為 2.5 m2.5\ \mathrm{m}、前懸為 2 m2\ \mathrm{m}；此大客車使用了一組外側前輪最大轉向角度為 40∘40^\circ 之轉向機構。

🖼️【此處有附圖，請對照原卷】

（一）若以外側前輪之軌跡定義車輛的迴轉半徑，則此大客車之迴轉半徑 RR 為何？

（二）若以外側車身（AA 點）之軌跡定義車輛的迴轉半徑，則此大客車之迴轉半徑 R1R_1 為何？

提示：迴轉半徑 R1R_1 之計算需考量車寬和前輪距之差距。

🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量，本站不轉載原卷影像； 題目文字已完整轉錄，圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查低速轉向時的「瞬時旋轉中心」與車輛迴轉半徑。

車輛低速轉彎可視為繞瞬時中心 OO 作純滾動，各車輪及車身上任一點的速度方向均與其至瞬時中心的連線垂直。

圖中：

  • 軸距：L=6 mL=6\ \mathrm{m}
  • 前輪距：tf=2.1 mt_f=2.1\ \mathrm{m}
  • 車寬：B=2.5 mB=2.5\ \mathrm{m}
  • 前懸：a=2 ma=2\ \mathrm{m}
  • 外側前輪最大轉向角：θ=40∘\theta=40^\circ

外側車身與外側前輪中心的橫向差距為

B−tf2=2.5−2.12=0.2 m\frac{B-t_f}{2} = \frac{2.5-2.1}{2} = 0.2\ \mathrm{m}

解題方法

（一）以外側前輪軌跡定義迴轉半徑 RR

由圖可知，外側前輪至瞬時中心 OO 的連線為半徑 RR。在直角三角形中，軸距 6 m6\ \mathrm{m} 為相對於轉向角 40∘40^\circ 的對邊，因此：

sin⁡40∘=6R\sin 40^\circ=\frac{6}{R}

所以

R=6sin⁡40∘R=\frac{6}{\sin40^\circ} R≈9.34 m\boxed{R\approx 9.34\ \mathrm{m}}

（二）以外側車身 AA 點軌跡定義迴轉半徑 R1R_1

先求瞬時中心至後軸中心線的橫向距離，記為 rr。

外側前輪中心與後軸中心線的橫向距離為

r−2.12=r−1.05r-\frac{2.1}{2}=r-1.05

由外側前輪轉向角：

tan⁡40∘=6r−1.05\tan40^\circ = \frac{6}{r-1.05}

因此

r−1.05=6tan⁡40∘r-1.05=\frac{6}{\tan40^\circ} r=1.05+6tan⁡40∘r=1.05+\frac{6}{\tan40^\circ}

外側車身 AA 點相對於後軸中心線：

  • 縱向距離為軸距加前懸：
🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊，享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 三 題20 分

一引擎馬力試驗機之試驗器臂長為 1 m1\ \mathrm{m}，在施加 100 kg100\ \mathrm{kg} 負載之情況下，馬力試驗機維持 1000 rpm1000\ \mathrm{rpm} 之轉速。

（一）請問此時引擎之馬力為多少 ps\mathrm{ps}？

（二）若換算成 kW\mathrm{kW}，請問此時引擎之馬力為多少 kW\mathrm{kW}？

提示：1 ps=75 kg⋅m/s1\ \mathrm{ps}=75\ \mathrm{kg\cdot m/s}。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

馬力試驗機以試驗器臂承受負載，量得引擎輸出轉矩；再由轉矩與角速度求功率：

P=TωP=T\omega

其中試驗器臂長為 rr、負載為 FF 時，轉矩為 T=FrT=Fr；轉速為 nn rpm 時，角速度為 ω=2πn/60\omega=2\pi n/60。題目提示 1 ps=75 kg⋅m/s1\ \mathrm{ps}=75\ \mathrm{kg\cdot m/s}，因此先求每秒輸出功，再換算成公制馬力。

解題方法

負載以公斤重表示，故作用力為 100 kgf100\ \mathrm{kgf}。試驗器臂長 1 m1\ \mathrm{m}，所以引擎轉矩為：

T=100×1=100 kgf⋅mT=100\times1=100\ \mathrm{kgf\cdot m}

轉速 1000 rpm1000\ \mathrm{rpm} 換算為每秒轉數：

100060 rev/s\frac{1000}{60}\ \mathrm{rev/s}

每轉一圈做功為轉矩乘以圓周角 2π2\pi，故每秒輸出功為：

🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊，享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

第 四 題20 分

一部車全負載重 2000 kg2000\ \mathrm{kg}，廠商宣稱此車於全載時之最大爬坡能力為 40%40\% 坡度，今擬驗證此車之爬坡能力，但測試場地只有 42%42\% 之坡道；假設風阻忽略不計，請問測試車於 42%42\% 之坡道測試時，於下列條件下，車子之重量應如何調整才能測試出此車於 40%40\% 坡道之爬坡能力？

（一）僅考量爬坡阻力之差異。

（二）同時考量爬坡阻力和滾動阻力之差異，假設滾動摩擦係數為 0.0150.015。

登入後即可作答並保存紀錄。

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查車輛在坡道上克服阻力的能力，以及如何調整測試車重量，使其在較陡坡道上承受與目標坡度相同的行駛阻力。

坡度以百分比表示時，若坡度為 i%i\%，則坡角 θ\theta 滿足：

tan⁡θ=i100\tan\theta=\frac{i}{100}

重量為 WW 的車輛，其爬坡阻力為 Wsin⁡θW\sin\theta；滾動阻力為 fWcos⁡θfW\cos\theta，其中 ff 為滾動摩擦係數。題目已指定忽略風阻，因此比較這兩種阻力即可。

解題方法

令目標坡道坡度為 40%40\%，測試場地坡度為 42%42\%。原車全載重量為 W0=2000 kgW_0=2000\ \mathrm{kg}，調整後測試重量為 WtW_t。比較兩種坡道上的阻力，令測試車在 42%42\% 坡道所受阻力，等於原車在 40%40\% 坡道所受阻力。

坡度為 i%i\% 時：

tan⁡θ=i100,sin⁡θ=i10000+i2,cos⁡θ=10010000+i2\tan\theta=\frac{i}{100},\qquad \sin\theta=\frac{i}{\sqrt{10000+i^2}},\qquad \cos\theta=\frac{100}{\sqrt{10000+i^2}}

（一）僅考量爬坡阻力

令 42%42\% 坡道上的爬坡阻力等於 40%40\% 坡道上的爬坡阻力：

Wtsin⁡θ42=W0sin⁡θ40W_t\sin\theta_{42}=W_0\sin\theta_{40}

因此：

Wt=2000sin⁡θ40sin⁡θ42=200040/10000+40242/10000+422≈1927.7 kgW_t =2000\frac{\sin\theta_{40}}{\sin\theta_{42}} =2000\frac{40/\sqrt{10000+40^2}}{42/\sqrt{10000+42^2}} \approx 1927.7\ \mathrm{kg}
🔒

後續完整解題步驟與【答案】

免費註冊，享 3 天全站完整詳解閱覽。

免費註冊

其他考古題

汽車工程《汽車性能測試與檢驗》其他年度

114113112111110