[0033] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0034] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035] 如图1、2、3、4所示，为本发明的发动机尾气净化装置，包括离心过滤系统1、碱浴过滤系统2和显示控制系统3，离心过滤系统1位于碱浴过滤系统2的正上方，离心过滤系统1用以清除尾气中的CO、HC、PM等，碱浴过滤系统2用以清除残留的NO2、SO2，确保净化后的尾气不含上述有害气体。
[0036] 离心过滤系统1包括离心过滤室11、尾气进气件12、空气进气件13、通气件14、斜板15、排尘口一16、电加热器17、排尘口二18、旋流扇19、压力传感器一110和温度传感器一
111。离心过滤室11呈柱状结构，尾气进气件12从离心过滤室11的侧面的中上部位置处伸入离心过滤室11的内部，尾气进气件12为尾气进气管，所述尾气进气管呈“L”型，所述尾气进气管的进气端与离心过滤室11的底面平行，所述尾气进气管的出气端与离心过滤室11的底面垂直。离心过滤室11的底部设有斜板15，斜板15与离心过滤室11的底面呈角度设置，即斜板15为倾斜状态，尾气从所述尾气进气管的出气端溢出时的运行方向与斜板呈一定角度。
离心过滤室11的外壁处设有可开启的排尘口一16，斜板15的处于低位的一端与排尘口一16相接。
[0037] 通气件14设于离心过滤室11内用以传输尾气，通气件14为通气管，所述通气管呈“L”型，所述通气管的进气端位于离心过滤室11的顶部且与离心过滤室11的顶部平行，所述通气管的出气端与离心过滤室11的顶部垂直。所述通气管与斜板15之间形成稳压室，稳压室可以消减发动机各气缸排气行程中产生的排气脉冲压力，将尾气的不稳定流动转化为稳定流动。
[0038] 空气进气件13包括空气滤清器1301、气泵1302和空气进气管1303，空气进气管1303从离心过滤室11的顶部垂直伸入离心过滤室11的内部，空气进气管1303的出气端与通气件14的进气端连接并相通，空气滤清器1301位于离心过滤室11的外部，空气滤清器1301位于空气进气管1303的进气端，以对进入空气进气管1303的空气进行净化处理。气泵1302设于空气进气管1303上，气泵1302用以将空气滤清器1301过滤后的洁净空气泵入通气件14中，并调节空气流通速率。
[0039] 通气件14的出气端设有电加热器17，离心过滤室11的外壁处设有可开启的排尘口二18，排尘口二18位于电加热器17的下方，电加热器17为电热网。排尘口一16和排尘口二18位于离心过滤室11的两侧。通气管内设有旋流扇19，旋流扇19位于电加热器17的上方。
[0040] 压力传感器一110和温度传感器一111均设于离心过滤室11的顶部，压力传感器一110用以监测离心过滤室11内气体的压力，温度传感器一111用以监测离心过滤室11内气体的温度，压力传感器一110和温度传感器一111均与显示控制系统3电连接，压力传感器一
110和温度传感器一111可以将监测到的电信号通过控制单元传递给显示控制系统3，以实时显示并警示是否有异常情况。
[0041] 碱浴过滤系统2包括碱浴过滤室21、加热气管22、排气尾管23、气泡盘24、超声波发生器25、进液口26、出液口27、陶瓷纤维层28、压力传感器二29、液位高度传感器210和酸碱度传感器211。碱浴过滤室21呈柱状结构，碱浴过滤室21与离心过滤室11间隔开来，碱浴过滤室21的底部放置有碱性溶液。加热气管22为竖直设置的管道，加热气管22与通气件14连通，加热气管22的进气端伸入通气件14的出气端，且加热气管22的管径小于通气件14的管径，排尘口二18位于加热气管22与通气件14的重合处，通气件14的出气端处沉积的微粒落入加热气管22与通气件14之间，并从排尘口二18处排出。加热气管22的出气端伸入碱性溶液的底部。
[0042] 气泡盘24和超声波发生器25位于碱浴过滤室21的底部，气泡盘24位于超声波发生器25的上方。气泡盘24为圆盘状，气泡盘24上均布有生成气泡的小孔。液位高度传感器210和酸碱度传感器211也设于碱浴过滤室21的底部，液位高度传感器210用以监测碱性溶液的液位，酸碱度传感器211用以监测碱性溶液的酸碱度；碱浴过滤室21的顶部设有压力传感器二29，压力传感器二29用以监测碱浴过滤室21内气体的压力。压力传感器二29、液位高度传感器210和酸碱度传感器211均与显示控制系统3电连接，压力传感器二29、液位高度传感器210和酸碱度传感器211可以将监测到的电信号通过控制单元传递给显示控制系统3，以实时显示并警示是否有异常情况。
[0043] 碱浴过滤室21的侧壁上、碱性溶液液面的上方设有进液口26，碱浴过滤室21的侧壁上、碱性溶液的底部设有出液口27，进液口26用以随时补给碱性溶液，出液口27用以随时排出更换碱性溶液。位于碱性溶液液面上方处的碱浴过滤室21上设有排气尾管23，排气尾管23连通碱浴过滤室21与外界空气，将合格的尾气排入大气中。
[0044] 碱性溶液的上方设有用以对液滴起凝结作用的陶瓷纤维层28。小液滴在陶瓷纤维层28上凝结成大液滴，大液滴在重力的作用下坠落回碱性溶液，碱性溶液、漂浮在碱性溶液上部的碱性溶液小液滴、凝结在陶瓷纤维层28中的碱性液滴以及随时坠落的碱性大液滴，多种状态实时切换，上述过程充分利用碱水浴和碱水滤的过滤原理，形成多重过滤效果。
[0045] 本发明的发动机尾气净化装置工作过程如下：
[0046] 发动机尾气通过尾气进气件12进入稳压室，稳压室可以消减发动机各气缸排气行程中产生的排气脉冲压力。尾气在经由尾气进气件12进入稳压室的过程中，大直径颗粒物在离心力的作用下，被甩在斜板15上。在稳压室中，由于气流速度降低，其中的大直径颗粒物也会在重力的作用下，逐渐沉降在斜板15上。沉降在斜板15上的大直径颗粒物在重力的作用下，逐渐向排尘口一16聚集，并最终通过排尘口一16排出。根据流体动力学中重力沉降和离心力沉降相关理论进行测算，稳压室对于直径大于30μm的大直径颗粒物有较强去除效果。离心过滤室11中还安装有压力传感器一110和温度传感器一111，用以监测离心过滤室11内的气体压力和温度。
[0047] 流速相对稳定的尾气随后进入通气件14。在通气件14中，尾气与新鲜空气混合成为富氧尾气。新鲜空气经空气滤清器1301过滤，并由气泵1302加压送至通气件14中。通气件14出气端的中心安装有旋流扇19，通气件14出气端与旋流扇19的设计充分运用流体力学原理，富氧尾气流过旋流扇19时，富氧尾气在旋流扇19的作用下形成旋流，富氧尾气中的微粒在离心力的作用下被分离出来而飞到通气件14的管壁处，在重力作用下顺着管壁流到排尘口二18处，并由排尘口二18排出。经测算，此处对于直径大于5μm的悬浮颗粒有较强去除效果。
[0048] 去除了大部分微粒的富氧尾气，向下经过电加热器17。在电加热器17处，小直径微粒、HC、CO和NO在高温作用下，与富氧尾气中过量的O2反应，生成CO2、H2O和NO2。此时，尾气中原有的有害排放物CO、HC、PM、SO2、NOX，已经只剩下酸性氧化物NO2和SO2。下一步，NO2和SO2将进入碱浴过滤系统2通过化学反应的方式去除。
[0049] NO2和SO2通过竖置的加热气管22进入气泡盘24，在气泡盘24处，形成众多气泡，超声波发生器25可带动液体产生震荡。由于超声波的作用，从气泡盘24内冒出的气泡，迅速碎裂成微小气泡，并与碱性溶液充分接触。碱性溶液初步设计为NaOH饱和溶液，因为NaOH价格便宜、方便购买及储存。微小气泡与碱性溶液发生化学反应。反应过程中，由于O2过量，NO2将转化为NaNO3；由于碱性环境，SO2将转化为Na2SO3，离子反应方程式如下：
[0050] 4NO2+O2+4OH-＝4NO3-+2H2O (1)
[0051] SO2+2OH-＝SO32-+H2O (2)
[0052] 由于超声波以及气流的带动作用，在碱性溶液的上部将弥漫有大量的碱性溶液小液滴。这些小液滴在陶瓷纤维层28上凝结成大液滴，大液滴在重力的作用下坠落回碱性溶液中。过滤后的无害气体将通过排气尾管23排入大气。
[0053] 酸碱度传感器211用于监测碱性溶液中碱性物质的含量，液位高度传感器210用于监测碱性溶液的损耗量，以便及时补充，压力传感器二29用于监测此处的气体压力；进液口26用于添加碱性溶液；出液口27用于将反应过后的废弃液体排出。对于从出液口27排出的废弃液体，可使用生石灰(CaO)进行回收，将其中的Na2SO3转化为CaSO3沉淀，同时生成NaOH可再次利用，反应离子方程式如下：
[0054] SO32-+CaO+H2O＝CaSO3↓+2OH- (3)
[0055] 电控系统工作原理如下：压力传感器一110和压力传感器二29联合监测整个装置上下两端的压力差，防止因整个装置堵塞造成发动机排气背压过大，引起发动机熄火等故障。压力传感器一110和压力传感器二29分别将数据传送给控制单元，控制单元计算两者的压力差值，并将其显示在显示控制系统3上。
[0056] 温度传感器一111用于监测稳压室内的气体温度，并将数据传送给控制单元。当稳压室内的温度过高时，控制单元控制显示控制系统3上的报警灯点亮，防止整个净化装置因温度过高而烧毁。
[0057] 酸碱度传感器211监测碱性溶液的酸碱度，用于判定饱和碱性溶液中碱性物质的消耗量。酸碱度传感器211将信号传送给控制单元，并通过显示控制系统3显示。当碱性溶液的pH值低于一定限额时，控制单元控制显示控制系统3上的报警灯点亮，提示更换碱性溶液。
[0058] 液位高度传感器210监测碱性溶液的液位高度，防止液体蒸发造成碱性溶液的过度损失，使液位过低，影响净化效果。液位高度传感器210将信号传送给控制单元，并通过显示控制系统3显示。当液位高度过低时，控制单元控制显示控制系统3上的报警灯点亮，提示添加碱性溶液至规定液位高度。
[0059] 气泵1302的工作状态分为低速、高速两种状态，由控制单元控制选择。温度传感器一111和压力传感器一110将信号发送给控制单元，控制单元以气体压力信号为主信号，以气体温度信号为修正信号，计算稳压室内的尾气流动量。控制单元根据尾气流动量选择气泵1302的档位。
[0060] 电加热器17在控制单元的控制下，通过电加热的方式至红热状态，以便将富氧尾气中的小直径微粒、HC、CO和NO转化为CO2、H2O和NO2。超声波发生器25在控制单元的控制下，发出超声波，使从气泡盘24内冒出的气泡，迅速碎裂成微小气泡。在工作前，电加热器17需要预热。
[0061] 对于硬件选型，在保证精度的前提下，为降低成本，建议：压力传感器一110和压力传感器二29选择半导体压敏电阻式气体压力传感器，温度传感器一111选择负温度系数热敏电阻式气体温度传感器，液位高度传感器210选择浮球式液位传感器，酸碱度传感器211选择pH传感器，气泵1302选择最大排气量300L/min左右的电动气泵，电加热器17选择纯镍扁带式空气加热器，超声波发生器25选择配备42kHz/70W换能器的超声波发生器，控制单元选择ATMEL公司的8位AVR单片机ATmega64。
[0062] 工作时，操作人员首先将整个尾气净化装置与发动机连接，保证密封良好。随后启动尾气净化装置，尾气净化装置开始自检，电加热器17开始预热，超声波发生器25开始产生超声波，气泵1302开始预泵气，显示控制系统3显示各传感器的状态。操作人员在确认各显示参数无误、各报警灯未点亮的情况下方可启动发动机，此过程大约60s～90s左右(根据环境温度合理选择)。
[0063] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明要求的保护范围之内。
