汽車動力機 申論題歷屆試題與參考架構
高考三級，民國 106～115 年共 10 份試卷、50 題，其中 49 題附參考答題架構。考這一科的類科：汽車工程。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
115 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
對一般汽油引擎和一般柴油引擎，請說明：
（一）壓縮比之意涵和計算方法。（10 分）
（二）上述何種引擎需要較高壓縮比之原因。（15 分）
（25 分）
參考架構・破題
壓縮比是衡量汽缸內混合氣（或空氣）被壓縮程度的指標，直接影響熱效率；汽油機與柴油機因著火方式不同，壓縮比設計差異很大，作答應由「點燃」與「壓燃」的差別切入。
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- 2
汽油引擎燃料供應系統有化油器系統和噴射系統，請說明兩者：
（一）供油原理。（15 分）
（二）進入汽缸之燃油量控制方式。（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
化油器與噴射系統的目的相同：依進氣量供給適當比例的燃油，形成空燃比合適的混合氣；差別在供油動力與控制方式，前者靠進氣真空的機械式，後者靠感知器與電腦的電子式。
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- 3
引擎使用空氣流量感知器來量測引擎之空氣進氣量，請說明三種常用之引擎空氣流量感知器之工作原理，並比較三者輸出信號之精確性。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
空氣流量感知器提供 ECU 計算基本噴油量所需的進氣量。常見三種為翼板（葉片）式、熱線／熱膜式與卡門渦流式（另有以進氣歧管壓力推算的方式），作答時逐一說明原理，再比較信號精確性。
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- 4
柴油車輛行駛時引擎排放的空氣污染物包括粒狀排放污染物和氣狀排放污染物，目前均有相關後處理器進行污染防制。請說明：
（一）柴油引擎的主要粒狀排放污染物，及其主要防制設備和防制原理。（15 分）
（二）柴油引擎的主要氣狀排放污染物，及其主要防制設備和防制原理。（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
柴油引擎排放以粒狀污染物（PM，含黑煙）與氮氧化物（NOx）為主，另有 CO、HC。粒狀物以柴油微粒過濾器捕集並再生，氣狀污染物則以觸媒與 EGR 等控制。
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114 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請繪出混合循環（Dual cycle）引擎之壓力-體積（P-V）圖；（15 分）並說明其作用原理。（10 分）
（25 分）
- 2
有一台四行程四缸汽油引擎，其制動馬力為 110 PS，每小時消耗汽油約25 kg，試求該引擎之熱效率為多少？ （假設汽油熱值 H 為 11000 kcal/kg；熱功當量：1 PS - hr = 632 kcal）（25 分）
（25 分）
- 3
請說明燃料電池的種類（共 6 種）；（18 分）其中那一類最適合做為汽車的動力來源？（7 分）
（25 分）
- 4
請說明何謂渦輪遲滯（Turbo lag）現象？（10 分）請舉出三種改善的方法。（15 分）
（25 分）
113 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明柴油引擎中高壓共軌系統之原理與功用。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
高壓共軌系統（Common Rail）是現代柴油引擎的電控燃油噴射系統：由高壓泵將燃油加壓後儲存在共同油軌中，各噴油器由 ECU 控制電磁閥（或壓電）在適當時機噴油，使噴油壓力與噴油量、時機能獨立控制。
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- 2
請說明汽油引擎之燃料蒸發污染控制系統（Evaporative Emission Control,（25 分）EEC）之工作原理。
（25 分）
參考架構・破題
汽油具高揮發性，油箱與供油系統會蒸發產生 HC 蒸氣，若排入大氣即造成污染。燃料蒸發污染控制系統（EEC／EVAP）的核心是收集油箱蒸氣、暫存於活性碳罐，再在適當工況下導入引擎燃燒。
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- 3
請說明氫燃料電池之工作原理並寫出正極與負極之化學反應式。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
氫燃料電池為電化學裝置，以氫為燃料、氧（空氣）為氧化劑，直接產生電能、水與熱，過程不經燃燒。作答需說明構造、電極反應與整體反應，並以質子交換膜燃料電池為典型代表。
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- 4
請說明混合動力車輛驅動裝置的原理。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
混合動力車（HEV）結合內燃機與電動機兩種動力源，驅動裝置的原理是依行駛狀況分配兩者出力，以提升燃油效率並降低排放。作答宜先分類，再說明各型式動力傳遞與運作模式。
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112 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
四行程內燃機引擎的熱力學循環在運用上主要有Otto循環、Diesel循環、Atkinson循環等，請繪出Otto循環、理想Diesel循環、Atkinson循環其各自的壓力體積P-V圖。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
三種循環都是四行程引擎的理想空氣標準循環，差異在於加熱（燃燒）方式與膨脹行程長度。作答重點是把 P-V 圖畫正確、標示各狀態點與過程名稱，並簡述各過程的熱力學意義。
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- 2
對一運轉中之四行程汽油引擎，若此引擎開始產生爆震，請詳述：（每小題10分，共20分）
（一）產生此種爆震之原因。
（二）常用之汽油引擎爆震控制之原理及其所需感測器裝置。
（20 分）
參考架構・破題
爆震（detonation／knock）是燃燒室內末端未燃混合氣在火焰前緣到達之前自行著火，造成壓力震盪與金屬敲擊聲。作答分成成因與控制兩部分，控制部分要寫出回授控制的完整鏈路：感測、判斷、延遲點火。
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- 3
請詳述汽油引擎進氣口噴射式噴油器（fuel injector）的基本工作原理，並說明如何控制在不同引擎運轉情況下之噴油量。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
進氣口噴射（PFI／MPI）以電磁噴油嘴將燃油在進氣門前噴成霧狀，噴油量由 ECU 以噴油脈寬（通電時間）決定。作答先說構造與作動原理，再說明噴油量計算與各種工況修正。
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- 4
對全複合汽油油電混合車，請詳述引擎及馬達各自運轉的優點，並說明此類油電混合車在起步及低速運轉、中高速運轉、上坡及加速、煞車減速等四種運行模式時，其常用的引擎及馬達運轉方式。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
全複合（full hybrid，又稱串並聯式）油電車有動力分配裝置，能純電行駛、純引擎行駛，也能兩者並用。作答先比較引擎與馬達各自的優勢，再依四種行駛模式說明動力來源。
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- 5
請詳述四輪驅動車輛之優點與缺點，並說明四輪驅動系統中差速鎖定（differential lock）之功能。（20分）
（20 分）
111 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請詳細說明阿金森（Atkinson）引擎循環的作用原理。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
Atkinson 循環的核心是「膨脹比大於壓縮比」：縮短有效壓縮行程、保持完整膨脹行程，把更多燃燒熱轉為功，提高熱效率，代價是每次循環吸入空氣量較少、比功率較低。
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- 2
請說明辛烷值的定義及汽油引擎替代燃料的自燃溫度和火焰傳播速度對其辛烷值的影響。（25 分）
（25 分）
- 3
若一個汽缸容積為 480 c.c.，壓縮比為 9：1 的四缸引擎，請計算該引擎之排汽量及燃燒室之容積各為多少？（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
本題是壓縮比與排氣量的基本計算。關鍵在先確認題意：「汽缸容積 480 c.c.」在一般考題慣例中是單缸的行程容積（活塞掃過的體積），以此為主解，並註明另一種解讀。
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- 4
請說明內燃機引擎系統中飛輪的作用。（15 分）
（15 分）
- 5
請比較與說明內燃機引擎與電池電動引擎的優缺點。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
內燃機（ICE）以燃料化學能經燃燒轉為機械能；電池電動車（BEV）以電池電能經馬達驅動。比較需要有固定的面向：能量效率、排放、性能、能源補給與續航、成本與維修、基礎設施與環境影響。
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110 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明何謂汽鎖現象（vapor lock characteristics），並解釋此一現象對引擎燃燒有何影響。如何改善？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
汽鎖（vapor lock）是燃油供給系統中的液態燃油因受熱或壓力降低而汽化，在油管或油泵內形成氣泡，阻礙燃油流動，導致供油不足或中斷的現象。作答分為定義與成因、對燃燒的影響、改善方法。
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- 2
請說明 DOHC/16V 的意義，並說明這種設計有何優點。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
DOHC/16V 是引擎氣門機構的標示：DOHC 表示雙頂置凸輪軸，16V 表示全引擎共有 16 個氣門。以四缸引擎來說，每缸 4 個氣門（2 進 2 排），故稱四氣門引擎。作答先解釋符號，再談優點。
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- 3
請說明引擎機械增壓系統與渦輪增壓系統之異同。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
機械增壓（Supercharger）與渦輪增壓（Turbocharger）的目的相同，都是提高進入汽缸的空氣密度，使同排氣量下能燃燒更多燃料、輸出更大功率與扭矩；差異在於壓縮機的驅動能源與由此衍生的特性。作答宜先講共同點，再依驅動方式、響應、效率、構造與應用逐項對照。
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- 4
為因應車輛在轉彎行駛過程中左右兩側輪之行駛距離有所不同，一般車子將有何重要機構來因應？並請說明其工作原理。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
車輛轉彎時，外側輪行駛的圓弧半徑較大、距離較長，內側輪較短，若左右輪以相同轉速轉動，必有一輪滑動或拖行，造成輪胎磨損、轉向困難與傳動系統應力。因應機構為差速器（Differential），作答宜說明其構造、動力傳遞與轉速分配原理，並補充限滑差速器等延伸。
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- 5
請說明混合式電動車可以分成那幾類？並請說明其工作原理。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
混合動力電動車（HEV）結合內燃機與電動馬達兩種動力源，藉電池儲能與能量管理，降低油耗與排放。作答宜先依動力配置（串聯、並聯、串並聯）分類，再說明各型的動力傳遞路徑與運轉模式，並可補充依混合程度與外部充電能力的分類。
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109 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
共有三部同為四行程四缸2000 c.c.引擎：火花點火式（SI）汽油噴射引擎、直接噴射式（DI）柴油引擎和間接噴射式（IDI）柴油引擎，問：
（一）請由燃燒室設計、進氣及燃料系統之不同特性，比較說明SI和DI引擎之最大制動平均有效壓力（brake mean effective pressure）的大小順序。（10分）
（二）請由燃燒室設計、進氣及燃料系統之不同特性，比較說明DI和IDI引擎之最佳制動單位燃料消耗量（brake specific fuel consumption）的大小順序。（10分）
（20 分）
參考架構・破題
BMEP 代表單位排氣量的做功能力，取決於每循環能燒掉多少燃料（受空燃比與充氣效率限制）；BSFC 則反映熱效率，取決於壓縮比、熱損失、泵吸損失與燃燒品質。兩小題都要從燃燒室、進氣、燃料系統三面向切入，最後給出明確的大小順序。
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- 2
請說明驅動電動車用之永磁式同步馬達，其弱磁控制（field weakening control）之作動原理及目的。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
永磁同步馬達的反電動勢與轉速成正比，轉速升高到反電動勢接近變頻器可輸出的最高電壓時，電流無法再注入、扭矩崩落；弱磁控制就是用負 d 軸電流削弱等效氣隙磁通，讓馬達在電壓限制下延伸到更高轉速的定功率區。
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- 3
請由電動汽車驅動馬達之最高轉速及其對應的輸出扭矩、最高車速及其對應的行駛阻力、車輪半徑和傳動效率等參數，決定動力傳動系統之傳動比的上限和下限。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
傳動比的上限由「最高車速時馬達不得超過最高轉速」決定，下限由「最高車速時馬達扭矩仍須克服行駛阻力」決定。題目把兩組條件都給了，作答重點是寫出轉速關係式與力平衡式，推導出 ig 的可行區間。（依題意，此處上下限以最高車速工況論述；坡道起步扭矩另為設計條件可補充。）
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- 4
請說明插電式油電混合動力車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）之運作原理。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
插電式油電混合動力車（PHEV）結合可外接充電的較大容量電池與內燃機，短程以純電行駛（電量消耗模式），電量降到設定值後轉為一般油電混合運轉（電量維持模式）。作答應從系統組成、架構分類、運轉模式三層次說明。
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- 5
火花點火式四行程四缸2000 c.c.引擎，分別使用汽油和A氣態替代燃料，在固定節汽門全開、2600 rpm狀況下以化學計量空燃比（stoichiometric air fuel ratio）運轉，假設兩種燃料皆完全燃燒且制動熱效率（brake thermal efficiency）相等。標準狀態進氣之A氣態燃料和空氣密度相同為1.18 kg/m3。汽油和A氣態替代燃料之化學計量空燃比及低熱值（lower heating value）如下表所示。表 汽油和A氣態燃料之性質化學計量空燃比 燃料低熱值kJ/kg汽油 14.8 43600 A氣態燃料 16.5 54000
（一）以汽油為燃料，其制動平均有效壓力為900 kPa。試問引擎制動功率（brake power）是若干kW？（10分）
（二）改使用A氣態燃料運轉時，問引擎制動功率是若干kW？（10分）註：（一）、（二）兩小題係指整個引擎，非單獨一個汽缸
（20 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
108 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請試述下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 10 分）
（一）充氣漩渦（swirl）
（二）漏氣（blowby）
（10 分）
參考架構・破題
兩個名詞都與汽缸內氣體流動有關：swirl 是刻意產生、用來加速混合與燃燒的有益流動；blowby 是經活塞環縫隙漏到曲軸箱的有害洩漏。每個名詞寫定義、成因、影響、相關裝置即可。
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- 2
請說明廢氣再循環系統 EGR（Exhaust Gas Recirculation）對 SI 引擎之影響為何？（對排污、對油耗、對排氣溫度等影響） （25 分）
（25 分）
參考架構・破題
EGR 把部分廢氣導回進氣，以惰性氣體（CO2、H2O）稀釋混合氣、提高比熱，降低最高燃燒溫度，主要目的是抑制 NOx。題目要求分排污、油耗、排氣溫度逐項分析，並應補充對燃燒穩定性與功率的影響。
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- 3
一個四缸、排氣量 2.0 公升之自然進氣四行程汽油引擎，正以 3000 rpm之轉速運轉，每一個汽缸運行一個循環所做出之指示功（indicated work）為 480 焦耳（J）。若其機械效率為 85%，試求：
（一）指示平均有效壓力（indicated mean effective pressure）。[kPa 為單位]（10 分）
（二）制動平均有效壓力（brake mean effective pressure）。[kPa 為單位]（5 分）
（三）此時引擎所輸出的制動功率（brake power）是多少？（5 分）
（四）此時引擎的輸出扭力有多大？（5 分）註：（三）、（四）兩小題係指整個引擎，非單獨一個汽缸。
（25 分）
參考架構・破題
本題是平均有效壓力與功率、扭矩的基本換算。關鍵是單缸排氣量、四行程每兩轉一循環、機械效率連結指示與制動量，算出 IMEP、BMEP 後即可求功率與扭矩，並用兩種方法互相驗算。
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- 4
車輛診斷系統（on-board diagnostics, OBD）主要為對引擎污染排放之控制系統元件進行監測與診斷是否故障的系統，請說明 OBD II 之功能及運作原理。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
OBD II 是標準化的車載診斷系統，持續監測與排放相關的元件與系統，偵測到可能使排放超標的故障時點亮故障指示燈（MIL）並儲存故障碼，供維修人員以標準診斷接頭與掃描器讀取。作答分功能、監測項目、運作原理、標準化特色四段。
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- 5
電動車以馬達驅動，試說明其所使用馬達之種類及應用在電動車之優缺點。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
電動車驅動馬達須兼具高扭矩密度、高效率、寬廣定功率區、可靠與低成本。常見有直流馬達、感應馬達、永磁同步馬達（含內藏式）、無刷直流馬達、切換式磁阻馬達，作答逐一說明構造原理與優缺點，最後比較並舉應用實例。
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107 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
自然進氣的四行程引擎在進行進氣、壓縮、動力、排氣等工作時，為了使進氣更充分、排氣更乾淨，以增加容積效率，其進氣門與排氣門通常會早開晚關。請說明：
（一）「進氣門晚關」的原因。（8 分）
（二）「排氣門早開」的原因。（8 分）
（16 分）
參考架構・破題
氣門早開晚關的根本原因是氣體具有慣性與流動延遲，且氣門升程需時間。進氣門晚關是利用進氣慣性在下死點後持續灌氣，排氣門早開是利用缸內殘壓讓廢氣自行噴出、減少排氣行程泵吸功。兩小題各寫原因、效益、取捨。
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- 2
請寫出汽油引擎對排放污染物的周邊控制裝置與所對應防治的廢氣。（9 分）
（9 分）
參考架構・破題
汽油引擎排放污染物主要有三個來源：排氣管廢氣（CO、HC、NOx）、曲軸箱漏氣（HC）、燃油系統蒸發（HC）。本題只有 9 分，以「裝置—防治對象—簡要原理」對照方式條列即可，表格呈現最清楚。
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- 3
請說明四缸電子汽油噴射引擎車輛，量取其中一汽缸壓縮壓力值的注意事項與步驟（不用敘述壓縮壓力值判定與拆除量測儀器過程）。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
汽缸壓縮壓力測試用來判斷汽缸、活塞環、氣門與汽缸床的密封狀態。電子噴射引擎量測時須避免噴油與點火，並確保電瓶電壓、引擎溫度、節氣門全開等條件一致，才能得到可比較的數據。依題意只寫準備注意事項與量測步驟，不寫判定與拆除。
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- 4
請說明汽油缸內直接噴射引擎相較於傳統汽油噴射引擎能夠更省油及高出力（馬力與扭矩）的原因。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
缸內直接噴射（GDI）把噴油嘴移入燃燒室，汽油直接噴進汽缸，核心優勢在「蒸發冷卻提高容積效率與抗爆震能力」與「可分層稀薄燃燒、精準控制噴油量」，作答應分「省油」與「高出力」兩條主軸說明，並與進氣道噴射（PFI/MPI）對比。
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- 5
請寫出自然進氣的四行程汽油引擎中，「可變進氣歧管長度及可變進氣歧管斷面積」之作用與功能。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
自然進氣引擎沒有增壓器，只能利用進氣脈動（慣性效應與共振效應）提高容積效率；可變進氣歧管長度與斷面積就是讓這種效應在低轉速與高轉速都能發揮，使扭矩曲線平坦。
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- 6
試寫出八種自然界可用來發電的替代能源。（16 分）
（16 分）
- 7
請寫出馬達電動車在驅動設計上，可以不使用變速箱或差速器的原因。（14 分）
（14 分）
參考架構・破題
內燃機只能在有限轉速範圍內輸出有效扭矩且無法自行起步，才需要變速箱與離合器；電動馬達從零轉速即有最大扭矩、轉速範圍寬廣且可正反轉，加上可用多馬達與電子控制取代機械差速，因此可以省略變速箱或差速器。
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106 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請寫出汽油引擎之燃燒化學方程式，並解釋其排放廢氣產生之原理。（15 分）
（15 分）
- 2
在探討引擎性能時常用到 BHP（Brake Horse Power）、IHP（Indicated Horse Power）及 FHP（Friction Horse Power），請說明其意義，並說明三者間之關係。 （15 分）
（15 分）
參考架構・破題
指示馬力是燃氣在汽缸內對活塞做的功率，制動馬力是曲軸實際輸出可量測的功率，兩者之差就是摩擦馬力；三者關係為 IHP ＝ BHP ＋ FHP，並由此定義機械效率。
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- 3
請說明何謂引擎強制進氣系統？一般汽油引擎之強制進氣系統可分那二大類？並描述其原理。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
強制進氣是以外加裝置將進氣壓縮至高於大氣壓再送入汽缸，以提高空氣密度與充填量，使同排氣量引擎輸出更大馬力；汽油引擎依驅動方式分為廢氣驅動的渦輪增壓器與曲軸驅動的機械增壓器兩大類。
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- 4
水冷式的引擎冷卻系統包含那幾個主要元件？並請說明其個別的功能。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
水冷式冷卻系統以冷卻液在水套與散熱器間循環，把燃燒熱帶走並維持引擎在適當工作溫度；作答應依循環路徑列出主要元件並逐一說明功能，同時點出「不能太冷也不能太熱」。
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- 5
請說明串聯式混合電動車（Series Hybrid Vehicle）及並聯式混合電動車（Parallel Hybrid Vehicle）之原理。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
混合動力車同時具備引擎與電動馬達兩種動力源，串聯式與並聯式的差別在於引擎是否直接驅動車輪：串聯式引擎只發電、車輪全由馬達驅動；並聯式引擎與馬達都能經機械傳動驅動車輪。作答宜分別說明架構、能量流、運轉模式與優缺點後作比較。
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- 6
請說明車輛變速機構中無段變速（Continuous Variable Transmission, CVT）之工作原理，並說明其優缺點。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
CVT 以可改變有效直徑的主、從動帶輪配合鋼帶（或鏈條），讓傳動比在一定範圍內連續變化，使引擎維持在最佳扭矩或最佳油耗轉速；作答分結構、工作原理、控制方式與優缺點。
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題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。