具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在对本申请实施方式作进一步地详细描述之前，本申请实施例中所涉及的方位名词，如“顶部”、“底部”，仅仅用来清楚地描述本申请实施例的双燃料主动预燃室发动机及汽车的结构，并不具有限定本申请保护范围的意义。

对于传统汽油机而言，预燃室技术可以解决引入EGR后可能会导致的点火困难的问题，拓宽稀燃极限，实现更稳定的稀薄燃烧，在降低油耗方面具有很高的技术潜力。预燃室是在汽油机燃烧室内部的一个小型燃烧室，预燃室内设置有一个额外的火花塞，预燃室可通过小孔连接主燃烧室，可燃混合气在进气行程中进入预燃室，并由火花塞点燃。混合气点燃后形成的火焰锋面从预燃室表面的小孔流出，并点燃主燃室中的可燃混合气。多个点火位置可使混合气更快且更充分地进行燃烧。

预燃室通常有两种设计型式，包括主动型和被动型。主动型是在预燃室中采用一个额外的喷油器，从而对可燃混合气进行调节与控制。被动型是通过预燃室与主燃室之间的压力差来实现气体交换。

本发明实施例主要针对主动型预燃室发动机进行了改进。

对于传统的主动型预燃室发动机来说，由于在狭小的预燃室中设置了一个额外的喷油器，该喷油器和预燃室中的火花塞的距离非常近，喷油器喷出的油束没有雾化空间，很容易直接将预燃室壁或者火花塞打湿，继而造成冷启动困难、排放恶化以及积碳等问题。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种双燃料主动预燃室发动机及汽车，具体如下：

本实施例提供了一种双燃料主动预燃室发动机，如图1所示，包括预燃室1、主燃室2、喷气嘴3和预燃火花塞4：

预燃室1被设置在主燃室2的顶部的中央。

喷气嘴3和预燃火花塞4并列设置在预燃室1的顶部。

预燃室1的底部设置有均匀分布的至少三个射流孔101，三个射流孔101之间的间距相同，且分别朝向不同的方向。

其中喷气嘴3适于将可燃气体喷入预燃室1内，预燃火花塞4被配置为将预燃室1内的可燃气体点燃。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供了一种双燃料主动预燃室发动机，包括用于主要燃烧的主燃室2，以及设置在主燃室2的顶部的中央，用于预燃烧的预燃室1，预燃室1的顶部并列设置有喷气嘴3和预燃火花塞4，底部设置有均匀分布的至少三个射流孔101，三个射流孔101之间的间距相同，且分别朝向不同的方向，其中喷气嘴3能够将可燃气体喷入预燃室1内，预燃火花塞4能够将预燃室1内的可燃气体点燃。由于设置了双燃料，通过引入可燃气体，直接利用可燃气体作为预燃室1的燃料，避免了预燃火花塞4被没有充分雾化的汽油打湿的可能性，同时也避免了冷启动困难、排放恶化、火花塞积碳等问题的产生。

本实施例提供了另一种双燃料主动预燃室发动机，如图2所示，包括预燃室1、主燃室2、喷气嘴3和预燃火花塞4：

预燃室1被设置在主燃室2的顶部的中央。

传统的发动机中只有一个燃烧室，即主燃室2，通过将汽油喷入主燃室2进行雾化，然后利用单独的一个火花塞点燃主燃室2中的油气混合气，燃烧爆炸使气体体积膨胀，推动气缸内的活塞向下移动，从而完成做功行程。主燃室2的顶部的中央并不会设置任何其他燃烧室。

而设置有预燃室1的发动机能够在预燃室1内预先进行一次燃烧，并将燃烧产生的活性基喷射至主燃室2内，点燃主燃室2内的可燃混合气体，而不是利用火花塞点燃主燃室2内的可燃混合气体，燃烧速度更快，有助于实现稀薄燃烧。

将预燃室1设置在主燃室2的顶部的中央，更加方便布置，并且预燃室1中燃烧产生的活性基能够更加有效地喷入主燃室1内，加快燃烧速度。

其中顶部指的是靠近发动机缸盖的一侧。

如图3所示，喷气嘴3和预燃火花塞4并列设置在预燃室1的顶部。

可以理解的是，对应于主燃室2的喷油器5和主燃火花塞6一般也会被设置在主燃室2的顶部，因此将对应于预燃室1的喷气嘴3和预燃火花塞4也同样设置在预燃室1的顶部，能够使得整体布置更加规整，且方便对于喷气嘴3、预燃火花塞4、喷油器5以及主燃火花塞6的集中控制，降低了控制成本。

预燃室1的底部设置有均匀分布的至少三个射流孔101，三个射流孔101之间的间距相同，且分别朝向不同的方向。

其中底部指的是远离发动机缸盖的一侧。

具体的，如图4所示，图4是预燃室1底面的俯视图，当预燃室1的底部设置有均匀分布的至少三个射流孔101时，从俯视图中看，相邻的两个射流孔101与底面中心点的连线之间形成120°夹角，从而能够将预燃室1中燃烧产生的火焰的活性基均匀且快速地喷到主燃室2内部，提高了燃烧效率。

可以理解的是，还可以设置更多的射流孔101，例如设置四个射流孔101，相邻的两个射流孔101与底面中心点的连线之间形成90°夹角，射流孔101更多，预燃室1中燃烧产生的火焰的活性基就能够通过更多的途径喷到主燃室2内部，喷射更加均匀。

其中喷气嘴3适于将可燃气体喷入预燃室1内，预燃火花塞4被配置为将预燃室1内的可燃气体点燃。

可以理解的是，本发明实施例提供的双燃料主动预燃室发动机，通过在预燃室1中设置喷气嘴3，喷气嘴3用于直接喷出可燃气体，代替传统的主动预燃室发动机的预燃室中设置的喷油器，由于可燃物就是可燃气体，省去了将汽油进行雾化的过程，很好地避免了预燃火花塞4被汽油打湿的可能，同时也避免了冷启动困难、排放恶化、火花塞积碳等问题的产生。

在一些可选的实施例中，可燃气体为天然气。

具体的，天然气一般由甲烷85％和少量乙烷9％、丙烷3％、氮2％以及丁烷1％组成。

可燃气体还可以为氢气、一氧化碳等。

在一些可选的实施例中，至少三个射流孔101被配置为在喷气嘴3喷出的可燃气体被点燃后，将预燃室1中产生的火焰从不同方向喷射至主燃室2内。

射流孔101的功能是将预燃室1内的混合气被点燃后形成的火焰的活性基从预燃室1中喷出，喷入主燃室2中，并点燃主燃室2中的可燃混合气。和传统的火花塞点燃的方式相比，传统的火花塞点燃的方式由于火花塞的引燃位置非常有限，仅限于火花塞头部的位置附近，只能在火花塞头部附近的可燃混合气体被点燃后，再连锁点燃其他位置的可燃混合气体，燃烧速度较慢。而利用从预燃室1中喷出的火焰的活性基来点燃主燃室2中的可燃混合气，由于活性基喷射速度较快，能够在相同的时间内到达主燃室2中更远的位置，因此有效提高了主燃室2内的可燃混合气体的燃烧速度。

在一些可选的实施例中，预燃室1呈中空半球型，预燃室1的顶面为平面，预燃室1的底面为球面。

预燃室1的顶面为平面，从而能够方便喷气嘴3和预燃火花塞4的布置，降低了布置难度和成本。

预燃室1的底面为球面，因此预燃室1底面设置的至少三个射流孔101并不是垂直向下喷射的，而是向斜下方喷射的，从而使得预燃室1中燃烧产生的火焰的活性基能够在立体维度上从多角度均匀且快速地喷到主燃室2内部，提高了燃烧效率。

喷气嘴3和预燃火花塞4可以被设置为轴线均垂直于预燃室1的顶面。

可以理解的是，由于预燃室1的顶面为平面，且喷气嘴3和预燃火花塞4的轴线均垂直于预燃室1的顶面，因此喷气嘴3和预燃火花塞4之间可以避免形成一定夹角，能够布置得更加紧凑，降低了制造成本，且缩小了发动机的整体体积，使得发动机能够变得更加紧凑。

在一些可选的实施例中，发动机还包括设置在主燃室2顶部的喷油器5和主燃火花塞6，喷油器5被配置为将汽油喷入主燃室2内，主燃火花塞6被配置为将主燃室2内的汽油点燃。

可以理解的是，本发明实施例提供的双燃料主动预燃室发动机中虽然设置了预燃室1，但同时也设置了一套传统的燃烧机构，仍旧能够利用传统的方式进行燃烧，即主燃室2上设置的喷油器5将汽油喷入主燃室2内，主燃室2上设置的主燃火花塞6直接将主燃室2内的汽油点燃，而不是利用从预燃室1中喷出的火焰的活性基来点燃。

在一些可选的实施例中，发动机还包括发动机控制器7，发动机控制器7被配置为获取冷却液温度，并根据冷却液温度和预设温度阈值之间的大小关系，控制喷气嘴3、预燃火花塞4、喷油器5以及主燃火花塞6。

由于可燃气体并非在所有条件下都适宜点燃，因此通过发动机控制器7监测冷却液的温度，从而能够根据监测到的实时结果来灵活确定用哪种方式进行点燃，在保证发动机低温冷启动成功率的前提下，降低正常冷却液温度下的发动机油耗。

在一些可选的实施例中，发动机控制器7被配置为在冷却液温度大于预设温度时，控制喷气嘴3喷出可燃气体，控制喷油器5将汽油喷入主燃室2内，控制预燃火花塞4将喷气嘴3喷出的可燃气体点燃，使主燃室2内的汽油被从至少三个射流孔101中喷射出的火焰点燃。

可以理解的是，当冷却液温度大于预设温度时，预燃室1中喷气嘴3喷出的可燃气体能够正常被预燃火花塞4点燃，因此在这种情况下，为了实现稀薄燃烧，降低油耗，发动机控制器7会控制喷气嘴3喷出可燃气体，该可燃气体可以是天然气，并同时控制喷油器5将汽油喷入主燃室2内，但喷入主燃室2的气体并不由主燃火花塞6点燃，而是利用发动机控制器7控制预燃火花塞4将喷气嘴3喷出的可燃气体点燃，即在预燃室1内进行一次预先燃烧，燃烧产生的火焰的自由基从预燃室1的射流孔101中喷出，喷入主燃室2内，使主燃室2内的汽油被火焰的自由基点燃，引燃速度比使用传统的主燃火花塞6的引燃速度更快，而且有利于实现稀薄燃烧。

在一些可选的实施例中，发动机控制器7被配置为在冷却液温度小于预设温度时，控制喷油器5将汽油喷入主燃室2内，控制主燃火花塞6将主燃室2内的汽油点燃。

可以理解的是，当冷却液温度小于预设温度时，此时发动机处于低温运转状态下，一方面由于天然气燃料在低温条件下较难点火，另一方面，冷机状态下预燃室1和主燃室2的壁面较冷，而在预燃室1中的预燃火花塞4距离预燃室1壁面太近，火花跳火产生的能量很容易被冷壁面吸收，造成启动困难。因此，当冷却液温度小于预设温度时，选择采用传统的点燃方式点燃主燃室2内的汽油，即直接利用主燃火花塞6将主燃室2内的汽油点燃。在这种情况下，预燃室1以及喷气嘴3和预燃火花塞4不发挥作用，等待发动机冷却液温度上升至正常温度后再开始发挥作用。

在一些可选的实施例中，发动机还包括进气道8、进气门9、排气道10和排气门11：

进气道8的排气端和主燃室2相连通。

进气门9被设置在进气道8的排气端和主燃室2的连通处，用于控制进气道8通入主燃室2的气体的流量。

排气道10的进气端和主燃室2相连通。

排气门11被设置在排气道10的进气端和主燃室2的连通处，用于控制主燃室2排入排气道10的气体的流量。

具体地，进气门9通过升降的幅度来控制进气道8通入主燃室2的气体的流量，而进气门9的升降由进气凸轮轴控制。进气门9上半部分呈杆状。进气凸轮轴抵住进气门9的顶部。进气凸轮轴上设置有凸起，随着进气凸轮轴的转动，当进气凸轮轴上设置的凸起与进气门9顶部相接触时，进气门9被下压。进气门9底部呈圆盘状，用于堵住进气道8和主燃室2连接处的开孔。当进气门9被下压时，进气门9底部的圆盘也随之向下移动，从而打开进气道8和主燃室2连接处的开孔，使进气道8中的气体能够通入主燃室2内部。

排气门11和进气门9同理，排气门11的升降由排气凸轮轴控制。

具体地，进气门9的数量可以为2，同时排气门11的数量也可以为2，一个气缸采用多个进气门9和排气门11可以提高进气效率和排气效率。

喷油器5设置在两个进气门9中间。采用这种布置方式的优点在于：布置方便，混合气更均匀，且喷油器5附近温度低，不易结焦。

主燃火花塞6和排气门11的距离小于和进气门9的距离。具体地，由于排气侧温度比进气侧高，更容易发生爆震，主燃火花塞6布置偏排气侧，可以缩短火焰向排气侧传播的距离，改善抗爆性。

具体地，喷油器5采用缸内直喷的方式喷射汽油，能够有效提高发动机燃烧效率。

在一些可选的实施例中，发动机还包括压气机和涡轮机。涡轮机的入口和排气道10相连接，通过废气的热能和动能来推动涡轮机的叶片。涡轮机和压气机和同一根转轴相连接，涡轮机叶片旋转从而带动压气机叶片旋转。压气机和进气道8串联，通过压气机的叶片旋转，对进气道8内的混合气体进行加压，提升单位体积内部的氧含量，增大进气量，可增大动力输出，并在整车常用工况点大幅降低燃油消耗。

在一些可选的实施例中，发动机后侧还可以设置催化转化器，催化转化器设置在排气道10的排气端，催化转化器被配置为将燃烧产生的CO、HC和NOx通过氧化和还原作用转变为二氧化碳、水和氮气。

当废气通过催化转化器时，催化转化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体，HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳，NOx还原成氮气和氧气。

上述三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

催化转化器的外部用双层不锈薄钢板制成筒形，在双层薄板夹层中装有绝热材料石棉纤维毡，内部在网状隔板中间装有净化剂，净化剂由载体和催化剂组成。

载体由三氧化二铝制成，其形状包括球形、多棱体形和网状隔板。催化剂包括金属铂、铑、钯。将其中一种喷涂在载体上，就构成了净化剂。

在一些可选的实施例中，发动机前侧还可以设置空气过滤器，其中：

空气过滤器被设置在进气道8的进气端。

空气过滤器被配置为过滤空气中的杂质颗粒，使得通入进气道8的气体更加纯净。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供了一种双燃料主动预燃室发动机，包括用于主要燃烧的主燃室2，以及设置在主燃室2的顶部的中央，用于预燃烧的预燃室1，预燃室1的顶部并列设置有喷气嘴3和预燃火花塞4，底部设置有均匀分布的至少三个射流孔101，三个射流孔101之间的间距相同，且分别朝向不同的方向，其中喷气嘴3能够将可燃气体喷入预燃室1内，预燃火花塞4能够将预燃室1内的可燃气体点燃。由于设置了双燃料，通过引入了可燃气体，直接利用可燃气体作为预燃室1的燃料，避免了预燃火花塞4被没有充分雾化的汽油打湿的可能性，同时也避免了冷启动困难、排放恶化、火花塞积碳等问题的产生。

本实施例还提供了一种汽车，包括上述实施例中提供的双燃料主动预燃室发动机。

可以理解的是，对于装配有上述实施例中提供的双燃料主动预燃室发动机的汽车来说，发动机可以在汽车中采取前置、前中置、中置以及后置中的任何一种布置形式，从而在避免冷启动困难、排放恶化、火花塞积碳等问题的基础上，适配车体结构设计，并保证整车前后重量分配的合理性。

在本申请中，应该理解到，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。