汽车现代设计方法
汽车机械制造的机械设计创新方法
汽车机械制造的机械设计创新方法汽车机械制造在现代社会中起着重要的作用，而机械设计则是汽车制造过程中至关重要的一部分。
随着科技的不断发展和创新，汽车机械设计也在不断进步和改进。
本文将探讨汽车机械制造中的机械设计创新方法。
一、整车结构设计创新整车结构设计是汽车机械制造中的基础工作，对汽车性能和外观起着决定性的影响。
在整车结构设计中，创新方法包括：1. 材料创新：采用轻量化材料如高强度钢材、铝合金和复合材料，可以降低整车质量，提高燃油效率和安全性能。
2. 结构创新：采用新的结构设计，如可折叠座椅、隐藏式车身零件等，可以提高车辆的适应性和实用性，提升用户体验。
3. 模块化设计：将整车设计分为多个模块，每个模块之间可以独立设计和制造，提高生产效率和灵活性。
二、发动机设计创新发动机是汽车的核心部件，其设计的创新对汽车性能和环保性有着重要的影响。
在发动机设计中，创新方法包括：1. 高效燃烧：优化气缸结构、燃烧室设计和燃油喷射系统，提高燃烧效率和功率输出。
2. 混合动力系统：将传统燃油发动机与电动机相结合，实现能源的高效利用和减排。
3. 热管理系统：采用改进的冷却系统和排气系统，提升热量回收效率，减少能量损失。
三、底盘与悬挂系统设计创新底盘与悬挂系统对汽车的操控性和乘坐舒适性起着重要的作用。
在底盘与悬挂系统设计中，创新方法包括：1. 悬挂系统优化：通过调整悬挂系统的几何参数，提高车辆的平稳性和操控性能。
2. 智能底盘控制：采用传感器和控制系统，实现底盘的主动控制和调节，提升驾驶安全性和乘坐舒适性。
四、安全系统设计创新安全是汽车机械制造中的重要关注点之一，安全系统的设计创新对于保护驾乘人员的生命安全至关重要。
在安全系统设计中，创新方法包括：1. 主动安全系统：包括刹车辅助系统、电子稳定系统等，提供驾驶员操控辅助和车辆稳定性控制。
2. 被动安全系统：包括安全气囊、座椅安全带等，提供车辆发生事故时的保护措施。
以上仅是汽车机械制造中机械设计创新方法的一些简要介绍。
【2019年整理】现代设计方法(ch1)
子系统，超系统：汽车=轮胎+发动机+转向系，交通系统性
③ 技术过程：加工过程，工作过程
④ 技术过程的特点：不唯一
1.3 技术系统及其确定
一、技术系统 2.技术过程的确定步骤：
① 根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对 象及其主要转换要求；
② 分析比较传统理论、现代理论和实践，确定实现主 要转换的工作原理；
7 经济成本
8 人机工程
9安 全
10 包装运输
课题名称 起止时间 课题经费
基本功能 辅助功能 作业对象：物料形状、尺寸、理化性质等 工 况：负载情况 环 境：温度、湿度、振动、噪声、灰尘等 动 力：功率、力、转矩等 运 动：运动形式、速度、加速度等 结构尺寸：作业尺寸、体积、重量 生产率(理论的、额定的、实际的) 可靠度、维修度和有效度 一次性使用寿命、多次性使用寿命(大修) 材料费、设计费、制造加工费、管理费、税费 操作方便、省力、视野宽广、舒适、仪表显示清晰、造型美观适度 保证人身安全、设备安全、如：过载保护 触电保护、连锁装置等 考虑运输方法,如：防震 、防腐、防锈、各种标记等
3. 评价过程中的几项主要工作
选定评价准则。如：成本低、寿命长、结构简单、 可靠性高等等 为评价准则选定度量尺度。即评价好坏的标准
确定评价对象有关各项准则的价值。即按预定 度量尺度对评价对象进行评定
对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做 出总的比较
4、评价的意义
评价是决策的基础和依据
方案评价是提高产品质量的首要前提
地设计，必须对每一设计程序的信息，随时进行审核， 决不许有错误的信息流入下一道工序。实践证明，产品 设计质量不好，其原因往往是审核不严造成的。因此， 适时而严格地审核是确保设计质量的一项重要原则。
现代设计方法-汽车可靠性设计2019 共167页
设规定时间为 t ，产品寿命为 （随机变量）。
如果 t 表示该产品在时间内能够完成规定的功能。
在一批产品中， t 是一随机事件，发生的概率为
R ( t) P ( t)
( 0 t )
设有N件产品，从开始工作到时刻 t 发生的故障的件数 Nf(t)。
平均可靠度估计值
Rˆ(t)NNf (t) N
如发动机熄火，发动机工作不平稳，功率下降。注意，若产品工作 时的功能参数已漂移到规定的界限之外，即使仍能运行，也属于不 正常工作而视为“失效”，如6缸发动机只有2缸工作，汽车仍可正 常运行，也认为发动机发生故障。
1.3 产品可靠性的度量
1.3.1 可靠度R(t)与不可靠度F(t)
可靠度—产品在规定的条件，规定的时间内完成规定功能的概率.
50年代，R问题能愈更突出。美国军用雷达因故障不能工作时间达84%，陆军的电 子设备在规定时间内有65%~75%因故障不能使用，从此美国开始可靠性系统研究 工作。1952年，美国国防部成立了“电子设备可靠性咨询小组（AGREE）”，1957年 发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告，提出了在生产、试制过程中产品可靠 性指标进行试验、验证和鉴定的方法，以及包装、储存、运输过程中的R问题及要 求。这份报告被公认是电子产品可靠性工作的奠基性文件。至此，可靠性理论的研 究开始起步，并逐渐在世界范围内展开，可靠性工程开始形成一门独立的工程学科。
1.3.3 失效率λ (t)
工作到时刻 t 尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。 平均失效率估计值
ˆ(t)N [fN (t N tf)(t )N ]ft(t)N t[N 1 f(N t)f(t)]f(t)1 1 F (t)R f( (tt) )
《现代设计方法》课程教学大纲
现代设计方法》课程教学大纲课程代码：020232025 课程英文名称：Advanced Design Methods 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：车辆工程能源与动力工程装甲车辆工程大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标现代设计方法是汽车类专业的一门重要的专业基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握优化设计和有限元的基本理论和方法，同时通过一些工程实例的研究，培养学生分析和解决工程问题的能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求通过本课程的学习，学生要对本课的基本内容有系统的理解，掌握其基本概念、理论和方法，运用这些理论分析，解决工程实际问题，并达到如下要求：1．掌握现代设计方法的基本概念、理论及发展趋势。
2．掌握优化设计理论的基本概念、建模方法、搜索方法和无约束问题、有约束问题的求解方法等内容，使学生能够用优化设计方法解决设计中的实际问题。
3．掌握有限元方法的基本理论和方法，在此基础上，能够熟练使用大型工程软件进行实际的工程设计和计算。
（三）实施说明本课程主要包括两部分内容：机械优化设计、有限元方法。
教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考。
根据本专业特点，教师应结合本专业的实际问题，在教学过程中注意理论与实际结合，突出实际应用。
课程的教学目标通过讲授、课后作业和后续的实践课程三个环节来实现。
教师要注重对基本概念、基本方法和解题思路的讲解，以便学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。
（四）对先修课的要求在学习本课程之前，必须先修完《线性代数》、《理论力学》、《材料力学》等课程。
（五）对习题课、实验环节的要求本课程的主要难点就是在较短的学时内使学生掌握机械最优化设计方法和有限单元法的基本概念、方法和具体步骤。
因此根据课程的基本概念，思想和方法应用及典型的工程问题，选择安排一定的习题，习题通过课堂练、讲相结合和课后作业完成。
现代设计方法论文
武汉轻工大学《现代设计方法》课程结业论文题目：现代设计方法在汽车设计中的应用姓名学号班级专业院（系)2017 年5 月21 日现代设计方法在汽车设计中的应用宋家鹏(武汉轻工大学机械工程学院,湖北武汉430070）摘要：本文在分析汽丰设计方法发展的基础上，重点介绍了汽车设计中有待进一步推广应用的几种现代设计方法和技术。
关键词：现代设计方法；系统工程;模糊分析设计；计算机辅助设计（CAD）0 引言现代科学技术的发展对汽车的性能、可靠性、经济性等提出更高的要求同时也为汽车的设计、制造提供了改进和创新的设计方法.据统计，一般汽车的质量和性能有60%—70%取决于汽车设计。
因此,在设计新产品时应研究和采用新的设计方法和技术，以适应现代汽车发展的要求。
为了寻求保证设计质量、加快设计速度、避免和减少设计失误的方法和措施,引发了“汽车现代设计方法”的研究。
1 现代设计和传统设计的比较传统的设计方法是以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据,通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计.而现代设计方法则是强调创造性，在注重产品整体功能基础上以现代设计方法和计算机设计为工具的系统设计.这种设计不但可以大大提高设计的质量、精度和效率，而且可以将产品的适应性、经济性、可靠性统一起来，从而高效地设计出性能优良、经济效益显著的新型产品。
目前,设计方法和技术正处于不断改善、不断创造的历史时期。
可以预见,新的汽车产品将随着现代设计方法、技术和设计科学体系的完善而有新的突破。
2 现代设计法的主要内容现代设计法是在总结传统设计的经验与教训、吸收国外各设计流派的先进内容的基础上，以形态学为分类手段，以方法学为思想指导，具体形成以下十一论: 功能论:现代设计法的宗旨.是保证设计要求功能实现的方法论。
突变论：现代设计法的基石。
是设计创新的基础，如创造性设计。
系统论：现代设计工作的前提。
进行系统辩识、系统分析,如系统分析法、人机工程等。
现代设计方法及其应用
现代设计方法的应用为了保证设计质量、加快设计速度、避免或减少设计失误，并适应科学技术发展，使设计工作现代化，引发了现代设计方法的研究。
现代设计方法的特点是动态的、科学的、计算机化的方法。
它将那些在科学领域内得到应用的所有科学方法论应用到工程设计中。
产品设计是以社会需求为目标，在一定设计原则的约束下，利用设计方法和手段创造出产品结构的过程。
市场竞争的需要和各种新方法、新技术、新工艺、新材料不断涌现，推动了设计方法和技术的进步，产品设计从传统的经验设计进入现代设计。
现代设计的特征是以计算机技术为核心（这是现代设计的主要特征），以设计理论为指导。
传统设计：以生产经验为基础，以运用力学和数学形成的计算公式、经验公式、图表、手册等为依据进行。
随着理论研究的深入，许多工程现象不断升华和总结为揭示事物内在规律和本质的理论，如摩擦学理论、模态分析理论、可靠性理论、疲劳理论、润滑理论等。
现代设计方法：是基于理论形成的方法。
用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学性和准确性。
因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。
以计算机技术为核心对设计产生的影响的表现：①设计手段的更新：推动了设计手段从“手工”向“自动”转变。
②产品表示的改变：推动了产品表示从“二维”向“三维”的转变。
③设计方法的发展：促进了新设计方法出现，高性能的计算机硬件和先进的软件技术是这些方法实施的保证。
新设计方法有：限元分析、优化、模态分析、并行设计、虚拟设计、计算机仿真等。
④工作方式的变化：促进了设计方式从“串行”到“并行”的变化。
⑤设计与制造一体化⑥管理水平的提高：产品设计是一个复杂的系统工程，设计过程中涉与大量设计数据和设计行为的管理。
数据库技术的发展改变了传统的手工管理模式，各种PDM系统的广泛应用大大提高了设计的管理水平，保证了设计过程的高效、协同和安全。
⑦组织模式的开放：传统的局限于企业内部的封闭设计正在变为不受行政隶属关系约束的、多企业共同参与的异地设计。
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法现代汽车的设计方法是一个复杂而综合性的过程，它涉及到多个方面，包括外观设计、车身结构设计、动力系统设计、内饰设计、人机工程学设计等等。
现代汽车的设计方法主要可分为以下几个步骤：1. 市场调研：在设计一款新车型之前，汽车设计师需要进行市场调研，了解消费者的需求和喜好。
这样可以使设计师更好地把握市场需求和潮流趋势，确保设计的产品能够满足消费者的需求。
2. 概念设计：在进行市场调研后，设计师会进行概念设计，包括外观造型、车身结构、车辆比例等。
概念设计是一个创意过程，设计师需要将市场需求和自己的创意相结合，形成独特而富有吸引力的设计方案。
3. 造型设计：在概念设计确定后，设计师会进行具体的造型设计。
这一过程涉及到外观线条的塑造、曲线的修饰、细节的雕琢等。
设计师需要运用各种设计软件和工具，如CAD、CAM等，来实现设计图纸的绘制和模型的制作。
4. 工程设计：在完成造型设计后，设计师需要进行工程设计，包括车身结构设计、动力系统设计、底盘设计等。
这一步骤需要考虑到安全性、可靠性、乘坐舒适性等方面的要求。
设计师需要与工程师紧密合作，确保设计方案的可行性。
5. 内饰设计：在设计过程中，内饰设计也是非常重要的一环。
内饰设计需要考虑到人机工程学、乘坐舒适性、功能性等方面的要求。
设计师需要和工程师、人机工程学专家等密切合作，确保内饰设计与整车设计相协调。
6. 原型制作：在设计方案确定后，设计师会制作原型车或3D打印模型。
通过原型的制作，设计师可以更好地了解设计方案的实际效果，并进行调整和改进。
原型制作是设计过程中的一个关键环节。
7. 试制和测试：在原型制作完成后，设计师会进行试制和测试。
这一步骤涉及到车辆性能测试、安全性测试等，以确保设计方案的可靠性和安全性。
8. 生产准备：在设计方案得到验证和完善后，设计师需要进行生产准备。
这一步骤涉及到工艺设计、生产工艺准备、供应链管理等。
设计师需要和工程师、生产经理等密切合作，确保设计方案能够顺利投入生产。
现代设计方法总结（精选）
现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。
以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。
现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计一、并行设计并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。
强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。
并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类:(l)基于人员协同和集成的并行化。
就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体(企业)协同起来。
丰田的产品开发过程有四个主要内容：●一个产生主要设计的概念论文的规划阶段●同步设计的系统设计阶段●一个具有设计标准的详细设计阶段●一个精益生产的样机模具阶段。
●广泛地协调，不仅仅在设计而且还有生产以及销售●协调从概念到市场完整的项目●概念创造以及概念支持者●规格、成本目标、设计以及主要部件选择，确信产品概念精确地被转换为车型的技术细节●直接地、经常地与设计师以及工程师交流●建立与顾客直接接触（产品经理办公室实施它自己的市场调查，除了通过市场营销进行的定期市场调查）。
前端设计设计环节与供应商实现设计的集成多部门协调研发以客户为中心降低批量规模(2)基于信息、知识协同和集成的并行化。
该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。
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2 汽车排放试验规范
由汽车排放标准可以看出，各国的排放污染物限值有较大差异，这种差 异主要是来源于各国汽车排放试验规范的不同。
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第四节 汽车排放检测与试验技术
1 运行工况模拟
１. 底盘测功机 底盘测功机的测试系统如图２-17所示，包括转鼓、
惯性质量、测功机、行驶监视仪、控制台、排气采样及 分析仪、记录仪等。以转鼓表面来代替路面，并通过加 载装置给转鼓轴施加行驶阻力。
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２. 发动机台架 对于重型汽车，要求将其发动机装在台架上进行稳 态或瞬态试验，测试排放污染物的浓度，再进行计算。 发动机台架试验系统的主要设备是测功机，常用的有水 力测功机、电力测功机和电涡流测功机。
2020/3/4
2 采样方式
１. 直接取样法 将取样探头直接插入汽车排气管内，用取样泵直接采 取一定量的气样，经过粗、细滤器，滤去气体中的灰尘， 供排气分析仪分析。为了防止气样中的水分对分析仪的干 扰，一般在系统中加由冷凝器和排水装置组成的水分离器 ，用冷凝法除湿。
10.1.2 汽车现代设计原则
１.功能满足原则
２.质量保障原则
３.工艺优良原则
４.经济合理原则
５.社会使用原则 10.1.3 现代设计方法与技术 １.现代设计方法
1)优化设计2)可靠性设计2)模块化设计4)反求工程设计5)绿色 产品设计6)工业造型设计7)人机工程设计8)创新设计9)并行工程10) 价值工程
2.了解汽车优化设计；
3.了解汽车仿真技术。
10.1 概述
10.1.1 汽车现代设计的特征
１.以计算机技术为核心
１)设计手段的更新 ２)产品表示的改变 ３)设计方法的发展 ４)工作方式的变化 ５)设计与制造的一体化 ６)管理水平的提高 ７)组织模式的开放
２.以设计理论为指导
现代设计方法是基于理论形成的方法，利用这种方法指导设 计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学 性和准确性。因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一 种设计。
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２. 与国际接轨的现行国家排放标准 国家技术监督局曾于1999年3月10日颁布了4项国家汽车排 放标准。分别是«汽车排放污染物限值及测试方法 »(GB14761—1999)、«压燃式发动机和装用压燃式发动机的车 辆排放污染物排放限值及测试方法»(GB1769１—1999)、«压 燃式发动机和装用燃式发动机的车辆排气可见污染物排放限值 及测试方法»(GB3847—1999)、«汽车用发动机净功率测试验 方法»(ＧＢ/ Ｔ 17692—1999)。
2 我国汽车排放标准
１. 我国汽车排放标准的建立和完善 我国从1981年开始制定标准，于1983年首次发布了国 家汽车排放标准GB3842 ~3847—1983，并于1984年4月 1 日 起 执 行 。 标 准 的 排 放 物 限 值 见 表 2-18~ 表 2-20 ， GB3845 ~3847为与上述标准相对应的测量方法。
2 碳氢化合物 碳氢化合物(HC)主要是未燃和未完全燃烧的燃油
、润滑油及其裂解产物和部分氧化物。 饱和烃危害不大，不饱和烃危害性很大，甲烷气
体无毒性。
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3 氮氧化合物 氮氧化物(NOX)是燃高温燃烧过程中剩余的氧与
氮 化 合 形 成 的 产 物 ， 其 主 要 成 分 有 NO 、 NO2 、 N2O3、N2O5等，总称为NOX。
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２. 全量取样法 全量取样法就是将汽车排气试验中的全部排气采集 到一个有足够大容积的气袋中以供分析。
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３. 定容取样(CVS)法 定容取样法是一种接近于汽车排气扩散到大气中的 实际状态的取样法。它是用经过滤的清洁空气对样气进 行稀释，经热交换器保持恒温，使稀释样气密度保持不 变，然后在定容泵作用下，抽取固定容积流量的样气送 入大气，在定容泵入口前的流路上，将稀释样气经滤清 器、取样泵、针形阀、流量计、电磁阀抽入气袋中。取 样气体和定容泵的流量之间有严格的比例关系。
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2020/3/4
第三节 汽车排放标准
1 国外汽车排放法规与控制历程
汽车排放控制最早起源于美国的加利福尼亚州，1960 年，美国加利福尼亚州颁布了世界上第一部汽车排放法规。 1963年美国政府制定了«大气清洁法»，其后进行了多次 修订和补充，逐步严格化。从1968年起美国才有了联邦 汽车排放标准，之后几乎是逐年严格化。
第10章 汽车现代设计方法
10.1 10.2 10.3 10.4 习题
概述 汽车计算机辅助设计 汽车优化设计 汽车仿真技术
第10章 汽车现代设计方法
[主要内容]本章概略介绍了汽车现代设计方法的 特征和内容,主要简介了常用的计算辅助设计、汽 车优化设计和汽车仿真技术的基本内涵。 本章要求:
1.了解汽车计算机辅助设计；
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NO是无色无味气体，稍溶于水，只有轻度刺激 性，毒性不大，高浓度时会造成中枢神经轻度障碍， NO可被氧化成NO2 。
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4 光化学烟雾
光化学烟雾是汽车排放到大气中的HC和NOX 在太阳光能(作用下进行光化学反应生成臭氧、醛 类和过氧化酰基硝酸盐等形成的一种浅蓝色烟雾， 它是一种强刺激性有害气体的二次污染物， 这种污 染事件最早出现在美国洛杉矶，所以又称洛杉矶光 化学烟雾。
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第二节 汽车主要污染物的产生与危害
1 一氧化碳
汽车尾气中一氧化碳(CO)是烃燃料燃烧的中间产物， 主要是在局部缺氧或低温条件下，由于烃不能完全燃烧而 产生的。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时，燃 料不能充分燃烧，废气中CO含量会明显增加，是汽车及 内燃机排气中有害浓度最大的产物。
窜气和汽油蒸汽3个途径进入大气中,造成对大气的 污染。
2 汽车主要污染物
直接由汽车排放的污染物以及与交通源相关的主 要污染物有:一氧化碳、碳氢化合物(包括苯、苯并芘 等)、氮氧化物(ＮＯ、NO2等)、炭烟(主要是2.5μｍ 以下的细微颗粒物及其上附着的高分子碳氢化合物和 二氧化硫等)、二氧化硫、二氧化碳、醛类等。
２.现代设计技术
现代设计技术主要以计算机辅助工程技术为主，计算机辅助工 程(CAE)是一种迅速发展的信息技术,是实现重大工程和工业产品的 计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件,是支持科学家进行创新 研究和工程师进行创新设计的、最重要的工具和手段。
第一节 汽车污染源及主要污染物
1 汽车大气污染源 汽车的有害气体主要通过汽车尾气排放,曲轴箱