一种内燃机的气体温度降低方法和装置与流程

1.本说明书涉及内燃机领域，特别涉及一种内燃机的气体温度降低方法和装置。


背景技术：

2.进气系统喷射燃料的内燃机(例如，汽油机)在高负荷下具有爆震燃烧倾向，增压中冷内燃机(例如，增压中冷汽油机)的爆震倾向将进一步增加。同时，随着人们的环保意识的增强，对于交通工具等的排放的要求越来越高。其中，氮氧化物是内燃机主要污染排放物之一，而氮氧化物是在内燃机中局部高温富氧所产生的。
3.降低内燃机燃烧时可燃混合气的温度，是理想的降低或消除进气系统喷射内燃机高负荷爆震燃烧倾向的方法，同时相应降低了缸内最高燃烧温度，从而可以同时减少内燃机氮氧化物和碳烟的生成量，降低使用内燃机的交通工具等的排放。
4.向内燃机进气系统喷射液态水或高蒸发焓液态燃料(例如，甲醇、乙醇)，可以降低内燃机可燃混合气燃烧时的温度，从而降低或消除进气系统喷射内燃机高负荷爆震倾向，并降低氮氧化物的生成量。但是，向内燃机进气系统喷射液态水或高蒸发焓液态燃料，均存在水或高蒸发焓液态燃料通过气缸内的燃烧室表面、气缸套内表面以及气门杆等流入油底壳的可能性，从而会降低内燃机油的润滑能力、降低内燃机的工作寿命。
5.因此，希望提供一种内燃机的气体温度降低方法和装置。


技术实现要素：

6.本说明书实施例之一提供一种内燃机的气体温度降低方法。所述方法包括：在第一进气持续期内向气缸内输送第一气体，第一气体是氧化剂；在第二进气持续期内向气缸内输送第二气体，第二气体是氧化剂和高蒸发焓液体的混合物；在第三进气持续期内向气缸内输送第三气体，第三气体至少部分为第一气体。
7.在一些实施例中，在第一进气持续期内向气缸内输送第一气体包括：设置进气辅助控制阀为第一状态，第一状态使得第一进气管与气缸的进气道接通；通过第一进气管向气缸内输送第一气体。
8.在一些实施例中，在第二进气持续期内向气缸内输送第二气体包括：设置进气辅助控制阀为第二状态，第二状态使得第二进气管与气缸的进气道接通；基于喷射参数通过第二进气管向气缸内输送第二气体。
9.在一些实施例中，喷射参数基于内燃机的工作参数确定，喷射参数包括喷射量、喷射时间、喷射后的直径、喷射位置、喷射方向中的至少一个。
10.在一些实施例中，基于喷射参数通过第二进气管向气缸内输送第二气体包括：基于喷射参数通过至少一个高蒸发焓液体喷射装置将高蒸发焓液体喷入第二进气管，高蒸发焓液体包括液态水和高蒸发焓液态燃料中的其中至少一种，高蒸发焓液体喷射装置包括超细喷射装置、中压喷射装置和传统低压喷射装置中的至少一种。
11.在一些实施例中，基于喷射参数向气缸内输送第二气体还包括：基于内燃机的工
作状态在输送过程中动态调节喷射参数。
12.在一些实施例中，在第二进气持续期内向气缸内输送第二气体包括：在第二进气持续期内向气缸内输送内燃机燃料。
13.在一些实施例中，内燃机燃料通过内燃机的燃料喷射装置喷入第二进气管，第二进气管的内燃机燃料当量比大于1。
14.在一些实施例中，在第三进气持续期内向气缸内输送第三气体包括：设置进气辅助控制阀为第三状态，第三状态使得第三进气管与气缸的进气道接通；通过第三进气管向气缸内输送第三气体。
15.在一些实施例中，第三进气管与第一进气管为同一个进气管。
16.在一些实施例中，当第三进气管与第一进气管为同一个进气管时，所述两根进气管分别是氧含量低于或等于空气的低氧含量进气管和氧含量高于低氧含量进气管的高氧含量进气管；高氧含量进气管和低氧含量进气管分别与所述气缸之间设有流量分层装置，所述流量分层装置使进入气缸的高氧含量气体、低氧含量气体在其气缸内实现轴向分层；所述燃料喷射器把燃料喷射到气缸外的低氧含量气体中。
17.本说明书实施例之一提供一种内燃机的气体温度降低系统，包括第一进气模块、第二进气模块和第三进气模块：第一进气模块用于在第一进气持续期内向气缸内输送第一气体，第一气体是氧化剂；第二进气模块用于在第二进气持续期内向气缸内输送第二气体，第二气体是氧化剂和高蒸发焓液体的混合物；第三进气模块用于在第三进气持续期内向气缸内输送第三气体，第三气体至少部分为第一气体。
18.本说明书实施例之一提供一种内燃机的气体温度降低装置，包括至少一个气缸的进气道和高蒸发焓液体喷射装置，高蒸发焓液体喷射装置用于喷射高蒸发焓液体；进气道的出口与内燃机进气阀相连，在第一进气持续期内使进气道与第一进气管接通，向气缸内输送第一气体，第一气体是氧化剂；在第二进气持续期内使进气道与第二进气管接通，向气缸内输送第二气体，第二气体是氧化剂和高蒸发焓液体的混合物；在第三进气持续期内使进气道与第三进气管接通，向气缸内输送第三气体，第三气体至少部分为第一气体。
19.在一些实施例中，进气道与第一进气管、第二进气管和第三进气管之间通过进气辅助控制阀连通，进气辅助控制阀的启闭定时与气缸进气门配气定时的相位相对应，进气辅助控制阀至少包括第一状态、第二状态和第三状态，其特征在于：第一状态使得第一进气管与气缸的进气道接通；第二状态使得第二进气管与气缸的进气道接通；第三状态使得第三进气管与气缸的进气道接通。
20.在一些实施例中，在第一进气持续期内设置进气辅助控制阀为第一状态；在第二进气持续期内设置进气辅助控制阀为第二状态；在第三进气持续期内设置进气辅助控制阀为第三状态。
21.在一些实施例中，进气辅助控制阀包括内转子、套装在内转子上的外转子和位于外转子外的阀体；内转子中空且一端封闭，另一端为开口端；内转子、外转子和阀体的侧面分别开设有相对应的至少一组阀口；内转子的封闭端经转轴连接从动外齿轮，外转子的相应端部设有从动内齿轮，内燃机正时齿轮连接有传动轴，安装在传动轴端部的主动齿轮分别与从动外齿轮和从动内齿轮相啮合。
22.在一些实施例中，进气辅助控制阀数量为多个；多个进气辅助控制阀的内转子开
口端分别连接第一进气管、第二进气管和第三进气管；进气辅助控制阀阀体侧面的阀口数量基于进气道的数量确定；进气辅助控制阀阀体侧面的阀口分别连接进气道。
23.在一些实施例中，进气辅助控制阀的内转子开口端连接进气道；进气辅助控制阀阀体侧面的阀口分别连接第一进气管、第二进气管和第三进气管；进气辅助控制阀阀体侧面的阀口数量基于第一进气管、第二进气管和第三进气管的出口数量之和确定。
24.在一些实施例中，进气道的数量基于内燃机进气阀的数量确定；第一进气管进口与空气中冷器的第一出口相连，第二进气管进口与空气中冷器的第二出口相连，第三进气管进口与空气中冷器的第三出口相连。
25.在一些实施例中，在第二进气持续期内使进气道与第二进气管接通，向气缸内输送第二气体包括：基于喷射参数通过至少一个高蒸发焓液体喷射装置将高蒸发焓液体喷入第二进气管。
26.本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质，存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行所述内燃机的气体温度降低方法。
附图说明
27.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
28.图1是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低系统的示意图；
29.图2是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低方法的示例性流程图；
30.图3是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低装置的示意图；
31.图4是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低装置的示意图；
32.图5a、5b、5c、5d、5e是根据本说明书一些实施例所示的进气辅助控制阀的结构示意图；
33.图6是根据本说明书一些实施例所示的单缸进气阶段角面值及辅助控制阀口持续期示意图；
34.图7是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低装置的示意图；
35.图8是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低装置的示意图；
36.图9是根据本说明书一些实施例所示的高蒸发焓液体和燃料混合并喷入第二进气管的示意图。
具体实施方式
37.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
38.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别
的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
39.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
40.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
41.图1是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低系统的示意图。如图1所示，系统100可以包括第一进气模块110、第二进气模块120和第三进气模块130。
42.在一些实施例中，第一进气模块110可以用于在第一进气持续期内向气缸内输送第一气体，其中，第一气体可以是氧化剂。
43.在一些实施例中，第二进气模块120可以用于在第二进气持续期内向气缸内输送第二气体，其中，第二气体可以是氧化剂和高蒸发焓液体的混合物。
44.在一些实施例中，第三进气模块130可以用于在第三进气持续期内向气缸内输送第三气体，其中，第三气体可以至少部分为第一气体。
45.在一些实施例中，第一进气模块110和第三进气模块130可以为同一进气模块，例如，第一进气模块110为第一进气管，第三进气模块130为第三进气管，第一进气管与第三进气管相同。在一些实施例中，第二进气模块120可以是与第一进气模块110和第三进气模块130不同的进气模块，例如，第二进气模块120是第二进气管，其与第一进气管和第三进气管不相同。
46.图2是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低方法的示例性流程图。如图2所示，流程200包括下述步骤。在一些实施例中，流程200可以由系统100执行。
47.步骤210，在第一进气持续期内向气缸内输送第一气体，第一气体可以是氧化剂。在一些实施例中，步骤210可以由第一进气模块110执行。
48.进气持续期是指内燃机气缸进气门的进气过程。例如，进气门打开，活塞在气缸中由上止点向下移动至下止点，气缸内部空位增加而产生气压差，使得第一气体或第二气体或第三气体从进气管进入气缸，进气门关闭则进气过程结束。在一些实施例中，可以将气缸完整的进气过程按其开始的先后顺序划分为多个进气持续期，例如，两个进气持续期、三个进气持续期等。
49.在一些实施例中，可以将一个完整的气缸进气门的进气过程按照开始的时间顺序分为第一进气持续期、第二进气持续期和第三进气持续期，其中，这三个进气持续期之间可以有时间重叠。
50.第一气体是指第一进气持续期内输送进入气缸的气体，第一气体是起氧化作用的气体，例如，含有氧气的空气等气体。
51.氧化剂是在氧化还原反应中，获得电子的物质。氧化剂具有氧化性，得到电子化合价降低，发生还原反应，得到还原产物。氧化剂主要起氧化作用，可以是空气、空气混合气
等。在一些实施例中，第一气体可以是氧化剂，例如，空气、空气和氧气的混合物、空气和内燃机燃烧废气的混合物等。
52.在一些实施例中，可以在第一进气持续期内通过各种方式向气缸内输送第一气体，例如，通过进气辅助控制阀的开启等。
53.进气辅助控制阀是进气系统中的执行部分，用于控制进气系统中各种气体以及燃料等的进出，例如，控制第一气体等。在一些实施例中，进气系统中的进气辅助控制阀可以是多个，其中，可以通过至少一个进气辅助控制阀来实现一个或多个进气持续期。关于进气辅助控制阀的更多细节可以参见图4相关内容，在此不再赘述。
54.进气辅助控制阀根据其数量、结构、安装方式、运行阶段等的不同，可以分为多个状态，每个状态可以对应进气过程不同的运行阶段，例如，三个状态分别对应三个进气持续期。在一些实施例中，进气辅助控制阀的状态可以包括第一状态、第二状态和第三状态。
55.进气管是指将内燃机燃烧所需的气体导入机器内部的气管。在一些实施例中，进气管可以是多个，例如，二个进气管、三个进气管等。在一些实施例中，多个进气管可以与多个进气持续期对应。在一些实施例中，进气管的数量可以小于或等于进气持续期的数量，例如，三个进气管分别对应三个进气持续期、二个进气管对应三个进气持续期。
56.气缸的进气道是将进气管中的气体输送至气缸内部的部件，进气道的两端分别与进气管和气缸连接，其数量与气缸的数量成正比，一个气缸可以对应一个或多个进气道，例如，一个气缸对应一个进气道、一个气缸对应两个进气道等。
57.在一些实施例中，进气管与气缸进气道的连通可以由进气辅助控制阀控制。
58.在一些实施例中，在第一进气持续期内，可以设置进气辅助控制阀为第一状态，第一状态可以使得第一进气管与气缸的进气道接通。在一些实施例中，可以通过第一进气管向气缸内输送第一气体。
59.步骤220，在第二进气持续期内向气缸内输送第二气体，第二气体是氧化剂和高蒸发焓液体的混合物。在一些实施例中，步骤220可以由第二进气模块120执行。
60.蒸发焓是指定压下物质由液态变为同温度的气态过程中吸收的热量。高蒸发焓液体是指蒸发焓相对较高的液体，例如，液态水、高蒸发焓燃料等。高蒸发焓燃料是指可以作为燃料的高蒸发焓液体，例如，液态甲醇、液态乙醇等。在一些实施例中，高蒸发焓液体可以包括液态水和高蒸发焓液态燃料中的至少一种，例如，液态水、高蒸发焓液态燃料、液态水和高蒸发焓液态燃料的混合物。
61.第二气体是指第二进气持续期内输送进入气缸的气体或气体和液体混合物，第二气体的作用主要是降低输送入气缸内混合物的温度，可以包括高蒸发焓液体。在一些实施例中，第二气体可以是氧化剂和高蒸发焓液体的混合物，其中，氧化剂可以是空气等，高蒸发焓液体可以是液态或蒸发后的气体状态。
62.在一些实施例中，可以在第二进气持续期内通过各种方式向气缸内输送第二气体，例如，通过进气辅助控制阀的开启等。
63.在一些实施例中，在第二进气持续期内，可以设置进气辅助控制阀为第二状态，第二状态可以使得第二进气管与气缸的进气道接通。在一些实施例中，可以基于喷射参数通过第二进气管向气缸内输送第二气体。
64.喷射参数是指喷射高蒸发焓液体时依据的参数，例如，喷射时间、喷射量等。在一
些实施例中，可以基于内燃机的工作参数(例如，内燃机类型、内燃机工况等)确定喷射参数，喷射参数可以包括喷射量、喷射时间、喷射后的直径、喷射位置、喷射方向中的一个或多个。在一些实施例中，内燃机所需高蒸发焓液体的喷射参数，可以根据内燃机的多个工作参数(例如，进气温度、负荷等)，由具有处理器的模块/部件(例如，ecu等)控制。
65.在一些实施例中，在兼顾内燃机高负荷的功率、热效率、排气污染物水平的情况下，可以由试验确定高蒸发焓液体的喷射参数，例如，最小喷射量等。
66.在一些实施例中，喷射方式可以是脉冲喷射或连续喷射，其中脉冲喷射便于调节喷射量。
67.内燃机的活塞从下止点到上止点的压缩过程中，相同质量的液体通过蒸发可以降低内燃机压缩过程中的气体温度，其取决于两个条件，液体蒸发焓和液体的液体表面积平均直径。液体液滴的蒸发寿命与液滴表面积平均直径的平方成正比，液体蒸发焓越高，液滴表面积平均直径越小，液体通过蒸发降低内燃机压缩过程中的气体温度的收益越显著。在一些实施例中，喷射后的液体液滴表面积平均直径可以是5-300微米。在一些实施例中，喷射后的液体液滴表面积平均直径可以是5-50微米。
68.在一些实施例中，喷射方向可以与进气管气流的方向相反，这样可以增加液体与气流碰撞机会、减小液体的直径并与气体混合更加均匀。
69.高蒸发焓液体喷射装置是指喷射高蒸发焓液体或其与气体混合物的装置，可以是各种喷射装置，例如，超细喷射装置、中压喷射装置、低压喷射装置等。超细喷射装置是各种喷射超细物质的喷射装置，可以包括超声波液体喷射器、高压液体喷射器和气体和液体混合喷射器等中的一种或多种。
70.在一些实施例中，高蒸发焓液体喷射装置可以包括超细喷射装置、中压喷射装置和传统低压喷射装置中的一种或多种。
71.在一些实施例中，可以基于喷射参数通过一个或多个高蒸发焓液体喷射装置将高蒸发焓液体喷入第二进气管。
72.在一些实施例中，可以基于内燃机的工作状态在输送第二气体的过程中动态调节喷射参数，例如，当内燃机处于高工况状态下，可以增加高蒸发焓液体的喷射量，从而降低燃烧温度，消除内燃机爆震燃烧倾向，提高内燃机燃料的燃烧热效率。又例如，在外界低温条件下，可以减少高蒸发焓液体(例如，液态水)的喷射量，同样可以消除爆震倾向。
73.内燃机燃料是指通过燃烧为内燃机提供工质的物质，例如，固体、气体和液体燃料。液体燃料是指各种可燃液体，例如，汽油、煤油、柴油、重油、甲醇、乙醇、植物油、动物油等；气体燃料是指各种可燃气体，例如，氢气、液化石油气、压缩天然气、甲烷、发生炉煤气、沼气和工业废气等；固体燃料是指各种可燃固体，例如，煤、火药等。在一些实施例中，内燃机燃料可以包括汽油、柴油、天然气、氢气、甲醇和乙醇等中的其中一种或其组合。
74.在一些实施例中，在第二进气持续期内，可以向气缸内输送内燃机燃料。例如，向第二进气管内喷射汽油，在第二进气管内与空气和液态水混合后经进气辅助控制阀进入气缸内。
75.燃料喷射装置是指用于喷射内燃机燃料(简称，燃料)的装置，这里的内燃机燃料可以包括气态燃料、液态燃料或气液混合燃料等。燃料喷射装置可以是各种喷射装置，例如，传统的低压或高压喷射装置。在一些实施例中，燃料喷射装置可以是高蒸发焓液体使用
的超细喷射装置。在一些实施例中，高蒸发焓液体的喷射装置和燃料的喷射装置类型可以是不同的，也可以是相同的。在一些实施例中，可以是用一个喷射装置同时或先后喷射高蒸发焓液体和燃料。
76.当量比是指可燃混合气中包含的理论上可完全燃烧的燃料量与空气量之比，是表示可燃混合气中燃料量与空气量配合比例的一个参数。燃料当量比可以用燃料与空气刚好完全燃烧时,燃料与空气的质量比来表示。
77.在一些实施例中，内燃机燃料可以通过内燃机的燃料喷射装置喷入第二进气管，其中，第二进气管的内燃机燃料当量比大于1，这表示第二进气管内燃机燃料完全燃烧所需要的空气量高于第二进气管所能提供的空气量。
78.当量比大于1的燃料在缸内的中间低温气体层燃烧，具有更好的燃烧稳定性(例如，汽油机冷态运行，富油燃烧的燃烧稳定性较燃料当量比为1时燃烧的稳定性好)；中间低温层富油燃烧产物在缸内上、下层高温空气高效燃烧，在增加内燃机高负荷的动力的同时，使得内燃机的排气污染物水平降低、热效率提高。
79.步骤230，在第三进气持续期内向气缸内输送第三气体，第三气体至少部分为第一气体。在一些实施例中，步骤230可以由第三进气模块130执行。
80.第三气体是指第三进气持续期内输送进入气缸的气体，第三气体是起氧化作用的气体。在一些实施例中，第三气体可以与第一气体相同，例如，都是空气。在一些实施例中，第三气体可以包含第一气体，是第一气体与其它气体的混合物，例如，第一气体是空气且第三气体是空气和废气的混合气体。
81.在一些实施例中，在第三进气持续期内，可以通过各种方式向气缸内输送第三气体，例如，通过进气辅助控制阀的开启等。
82.在一些实施例中，可以设置进气辅助控制阀为第三状态，第三状态可以使得第三进气管与气缸的进气道接通。在一些实施例中，可以通过第三进气管向气缸内输送第三气体。
83.在一些实施例中，根据进气辅助控制阀的结构和安装方式等的不同，进气辅助控制阀的第一状态和第三状态可以相同。
84.在一些实施例中，第三进气管与第一进气管可以为同一个进气管，这时第三气体可以为第一气体，从而可以减少进气辅助控制阀的数量，提高输气方便性，简化结构，节约成本。
85.在一些实施例中，燃料的喷射过程可以包括至少两个进气持续期，在第一个进气持续期内，可以向气缸内输送第一气体，其中，第一气体可以是氧化剂和燃料的混合物，燃料的当量比可以大于1；在其余的进气持续期内，可以向气缸内输送第二气体，第二气体可以是氧化剂。
86.本说明一些实施例中，通过分段进气方式，使得气缸内物质分为界限较为清晰的多层(例如，三层)，从而降低了进气系统喷射的水通过燃烧室表面进入内燃机油底壳的风险；通过喷射高蒸发焓液体，降低了进气道温度，从而减少乃至消除了爆震的可能；通过以上多种方式的共同使用，提高了内燃机燃烧效率，减少了燃料消耗，降低了燃烧废弃物的排放，从而较好地满足了环保绿色的要求，同时取得了较好的经济效益。
87.应当注意的是，上述有关流程200的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明
书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程200进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
88.图4是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低装置的示意图。
89.如图4所示，装置400至少包括空气中冷器410、进气管420、进气辅助控制阀430、进气道440、高蒸发焓液体喷射装置450、气缸490、高蒸发焓液体喷射装置的阀口461～466、气缸的进气门481～486以及气缸490。其中，进气管420包括进气管421和进气管422；进气辅助控制阀430包括进气辅助控制阀431、进气辅助控制阀432和进气辅助控制阀433，阀口461～466对应进气辅助控制阀431侧面的6个阀口，进气辅助控制阀430的轴向开口与进气管420连接，进气辅助控制阀430的侧面开口与气缸490的进气道连接；高蒸发焓液体喷射装置450包括高蒸发焓液体喷射装置451和高蒸发焓液体喷射装置452；气缸490包括气缸491、气缸492和气缸493，进气门481和进气门482对应气缸491，进气门483和进气门484对应气缸492，进气门485和进气门486对应气缸493。
90.在一些实施例中，气体温度降低装置可以包括至少一个气缸(例如，气缸493)的进气道(例如，进气道440)和高蒸发焓液体喷射装置(例如，高蒸发焓液体喷射装置450)，其中，高蒸发焓液体喷射装置可以用于喷射高蒸发焓液体；进气道的出口可以与内燃机进气阀相连。
91.在一些实施例中，在第一进气持续期内，可以使进气道(例如，进气道440)与第一进气管(例如，进气管421)接通，向气缸(例如，气缸493)内输送第一气体，其中，第一气体可以是氧化剂。
92.在一些实施例中，在第二进气持续期内，可以使进气道(例如，进气道440)与第二进气管(例如，进气管422)接通，向气缸(例如，气缸493)输送第二气体，其中，第二气体可以是氧化剂和高蒸发焓液体的混合物。
93.在一些实施例中，在第三进气持续期内，可以使进气道(例如，进气道440)与第三进气管(例如，进气管421)接通，向气缸(例如，气缸493)内输送第三气体，其中，第三气体可以全部或部分为第一气体。
94.在一些实施例中，进气管的数量可以为两个，包括第一进气管和第二进气管，第一进气管的第一气体可以是氧含量低于或等于空气的气体，第二进气管的第二气体可以是氧含量高于第一气体氧含量的气体；第一进气管和第二进气管可以分别与气缸之间设有流量分层装置，该流量分层装置使得进入气缸的第一气体和第二气体在气缸内实现轴向分层；燃料喷射器可以把燃料喷射到气缸外的第一气体中。
95.在本说明书一些实施例中，通过分段进气，实现了分层燃烧方式，可以获得超过内燃机可变压缩比+米勒循环的收益，实现了内燃机在高负荷运行时的缸内气体分层低温，提高了高负荷运行状态下的功率，同时极大地降低了内燃机在最大功率点时的废气温度，从而增加了最大功率点时的内燃机功率，降低了排放，提高了内燃机的节能效果。
96.在一些实施例中，内燃机可以是多个冲程的，例如，二冲程、四冲程等。在一些实施例中，内燃机可以的气缸数量可以是至少一个，例如，单缸、三缸、四缸、六缸、八缸等。
97.在一些实施例中，内燃机可以是增压的，例如，机械增压、涡轮增压等。在一些实施例中，内燃机可以是自然吸气的。在一些实施例中，与内燃机的类型匹配，内燃机进气系统可以有对应的组件，例如，增压的内燃机具有空气冷却装置(例如，空气中冷器等)，自然吸
气的内燃机具有空气过滤装置(例如，空气滤清器等)。
98.在一些实施例中，内燃机可以是使用各种燃料的内燃机，例如，液体燃料内燃机(例如，汽油机、柴油机、乙醇内燃机、甲醇汽油内燃机等)、气体燃料内燃机(天然气内燃机、氢气内燃机等)、双燃料内燃机(例如，汽油+氢气内燃机等)等。
99.如图4所示，在一些实施例中，装置400可以匹配四冲程三缸增压中冷汽油机，其中，气缸490可以包括三个气缸，即气缸491、气缸492和气缸493；每个气缸可以设置两个进气门，气缸491的进气门为进气门481和进气门482，气缸492的进气门为进气门483和进气门484，气缸493的进气门为进气门485和进气门486；高蒸发焓液体喷射装置450可以包括两个，即高蒸发焓液体喷射装置451和高蒸发焓液体喷射装置452，以高蒸发焓液体是液态水、燃料是汽油为例，高蒸发焓液体喷射装置451和高蒸发焓液体喷射装置452可以分别对应超声波喷水器和汽油喷射器。
100.在一些实施例中，内燃机进气道的数量可以与进气门数量匹配，例如，图4中进气门数量与进气道数量均为6个；进气辅助控制阀数量可以与进气道数量匹配，例如，如图4所示，每个进气道对应3个进气辅助控制阀，进气道440对应的进气辅助控制阀430包括进气辅助控制阀431、进气辅助控制阀432和进气辅助控制阀433。
101.在一些实施例中，进气道可以与第一进气管、第二进气管和第三进气管之间通过进气辅助控制阀连通，其中，进气辅助控制阀的启闭定时可以与气缸进气门配气定时的相位相对应。
102.在一些实施例中，第三进气管与第一进气管可以为同一个进气管。例如，图4中第三进气管与第一进气管均为进气管421，进气管421的右端可以分叉形成两根管道，分别与进气辅助控制阀431和进气辅助控制阀433的轴向开口相连，进气辅助控制阀431和进气辅助控制阀433的侧面阀口连接进气道440。进气管421兼具第三进气管的作用，使得进气管420(包括进气管421和进气管422)与进气辅助控制阀430以及进气道440的连接结构简单化，也降低了制造成本。
103.在一些实施例中，第二进气管(例如，进气管422)可以连接进气辅助控制阀(例如，进气辅助控制阀432)的轴向开口，进气辅助控制阀侧面阀口可以连接进气道(例如，进气道440)。
104.在一些实施例中，进气辅助控制阀至少可以包括第一状态、第二状态和第三状态，其中，第一状态可以使得第一进气管与气缸的进气道接通；第二状态可以使得第二进气管与气缸的进气道接通；第三状态可以使得第三进气管与气缸的进气道接通。在一些实施例中，当一个进气管与气缸的进气道接通时，该进气管之外的其他进气管可以与该气缸的进气道不接通。
105.如图4所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀430的第一状态可以是进气辅助控制阀431的侧面阀口开启，同时进气辅助控制阀432和进气辅助控制阀433的侧面阀口关闭，从而使得第一进气管(例如，进气管421)与气缸493的进气道440接通，同时其余的进气管(例如，进气管422)与气缸493的进气道440不接通。
106.如图4所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀430的第二状态可以是进气辅助控制阀432的侧面阀口开启，同时进气辅助控制阀431和进气辅助控制阀433的侧面阀口关闭，从而使得第二进气管(例如，进气管422)与气缸493的进气道440接通，同时第一进气管和第
三进气管(例如，进气管421)与气缸493的进气道440不接通。
107.如图4所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀430的第三状态可以是进气辅助控制阀433的侧面阀口开启，同时进气辅助控制阀432和进气辅助控制阀431的侧面阀口关闭，从而使得第三进气管(例如，进气管421)与气缸493的进气道440接通，同时其余的进气管(例如，进气管422)与气缸493的进气道440不接通。
108.在一些实施例中，可以在第一进气持续期内设置进气辅助控制阀为第一状态；在第二进气持续期内设置进气辅助控制阀为所述第二状态；在第三进气持续期内设置进气辅助控制阀为所述第三状态。例如，图4中，可以在第一进气持续期内设置进气辅助控制阀430为第一状态；第二进气持续期内设置进气辅助控制阀430为第二状态；在第三进气持续期内设置进气辅助控制阀430为第三状态。通过将进气辅助控制阀430分为不同的状态，使进气管420经进气辅助控制阀430和进气道440向气缸490输入不同的气体。
109.在一些实施例中，进气辅助控制阀的轴向可以存在开口，阀体侧面可以包括一个或多个阀口，进气管和气缸进气道可以分别连接进气辅助控制阀的轴向开口和阀体侧面的阀口。其中，经进气管输入气缸的物质，例如，空气、高蒸发焓液体、燃料等，可以经进气管与进气辅助控制阀的连接接口通过进气辅助控制阀，然后经气缸进气道与进气辅助控制阀的连接接口进入气缸进气道，从而输送到气缸。
110.如图4所示，在一些实施例中，进气管420可以连接进气辅助控制阀430的轴向开口，进气道440可以连接进气辅助控制阀430阀体的侧面阀口，其中，由进气管420进入的物质，可以经进气辅助控制阀430的轴向开口通过进气辅助控制阀430，然后经进气辅助控制阀430阀体的侧面阀口进入进气道440。
111.图3是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低装置的示意图。
112.如图3所示，装置300至少包括进气辅助控制阀310和气缸320，其中，进气辅助控制阀310至少包括内转子311和阀体312。
113.如图3所示，在一些实施例中，进气管(图中未示出)可以连接进气辅助控制阀310的阀体312侧面的阀口，气缸320的进气道可以连接进气辅助控制阀310的轴向开口，其中，由进气管进入的物质，可以经阀体312的侧面阀口通过进气辅助控制阀310，然后经进气辅助控制阀310的轴向开口进入气缸320的进气道，从而输送到气缸。
114.在一些实施例中，进气道的数量可以基于内燃机进气阀的数量确定，例如，进气道的数量可以与内燃机进气阀数量相等或是其整数倍。
115.在一些实施例中，第一进气管的进口可以与第一进气组件的第一出口相连，第二进气管进口可以与第一进气组件的第二出口相连，第三进气管进口可以与第一进气组件的第三出口相连。
116.第一进气组件是进气系统的组件，对于不同的内燃机起到不同的作用。例如，对于增压内燃机，第一进气组件可以是空气中冷器，起进气冷却的作用。又例如，对于自然吸气内燃机，第一进气组件可以是空气滤清器，起进气过滤的作用。
117.在一些实施例中，第一进气管(例如，进气管421)的进口可以与第一进气组件(例如，空气中冷器410)的第一出口相连，第二进气管(例如，进气管422)的进口可以与第一进气组件的第二出口相连，第三进气管(例如，进气管421)的进口可以与第一进气组件的第三出口相连。在一些实施例中，第一进气管和第三进气管可以相同，第一进气组件的第一出口
与第三出口可以相同，例如，如图4所示，第一进气管和第三进气管均为进气管421，空气中冷器410的第一出口与第三出口相同。
118.在一些实施例中，第二进气管(例如，进气管422)上可以设置高蒸发焓液体喷射装置(例如，装置450)。
119.在一些实施例中，在第二进气持续期内，可以使进气道与第二进气管接通，基于喷射参数通过至少一个高蒸发焓液体喷射装置将高蒸发焓液体喷入第二进气管。例如，如图4所示，装置450包括装置451和装置452，可以通过装置451和/或装置452将高蒸发焓液体喷入进气管422。
120.在一些实施例中，第二进气管与第一进气组件(例如，空气中冷器等)连通，使得第二进气管内存在氧化剂(例如，空气等)，高蒸发焓液体喷射装置向第二进气管内部喷射高蒸发焓液体，氧化剂和高蒸发焓液体在第二进气管内部混合形成第二气体。
121.在一些实施例中，高蒸发焓液体可以包括液态水和高蒸发焓液态燃料中的其中至少一种。
122.在一些实施例中，高蒸发焓液体喷射装置可以包括超细喷射装置、中压喷射装置和传统低压喷射装置中的至少一种。
123.在一些实施例中，喷射参数可以基于内燃机的工作参数确定，喷射参数可以包括喷射量、喷射时间、喷射后的直径、喷射位置、喷射方向中的至少一个。
124.在一些实施例中，内燃机所需高蒸发焓液体的实际喷射量，可以根据进气温度和负荷等，由具有处理能力的部件/组件(例如，ecu等)控制。
125.在一些实施例中，喷射方式可以是脉冲喷射或连续喷射等。
126.在一些实施例中，高蒸发焓液体喷射装置的位置可以在第二进气管的前端。
127.在一些实施例中，喷射方向可以与第二进气管内部气流的方向相反。
128.在一些实施例中，可以基于内燃机的工作状态在输送过程中动态调节喷射参数。例如，当内燃机处于高工况状态下，可以增加高蒸发焓液体的喷射量，从而降低燃烧温度，消除内燃机爆震燃烧倾向，提高内燃机燃料的燃烧热效率提高空气进气量，提高内燃机燃料的当量比。又例如，在外界低温条件下，可以减少高蒸发焓液体(例如，液态水)的喷射量，同样可以消除爆震倾向。
129.在一些实施例中，在第二进气持续期内，可以使进气道(例如，进气道440)与第二进气管(例如，进气管422)接通，向气缸(例如，气缸493)内输送内燃机燃料。
130.在一些实施例中，内燃机燃料可以通过内燃机的高蒸发焓液体喷射装置(例如，装置450)喷入第二进气管(例如，进气管422)，其中，第二进气管内燃机燃料当量比可以大于1。通过将当量比大于1的内燃机燃料在气缸内中间的低温层富油燃烧，可以大幅降低内燃机的氮氧化物排放、降低或消除汽油机高负荷的爆震倾向；中间低温层的燃烧产物在缸内上、下层高温空气继续燃烧，不但增加了内燃机高负荷的动力，而且降低了内燃机的排气污染物。
131.图5a、5b、5c、5d、5e是根据本说明书一些实施例所示的进气辅助控制阀的结构示意图。
132.如图5a所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀500至少可以包括内转子501、套装在内转子501上的外转子502和位于外转子502外的阀体503。其中，内转子501中空且一端封
闭，另一端为开口端n端，内转子的开口端即为阀体的轴向开口；内转子501、外转子502和阀体503的侧面分别开设有相对应的至少一组阀口；内转子501的封闭端经转轴连接一从动外齿轮504，外转子502的相应端部设有从动内齿轮505，内燃机正时齿轮传动连接有传动轴506，一安装在传动轴506端部的主动齿轮507分别与从动外齿轮504和从动内齿轮505相啮合。
133.在一些实施例中，当阀体503、内转子501和外转子502的阀口相互交错时，进气辅助控制阀500侧面的阀口关闭；当阀体503、内转子501和外转子502的阀口相互对应时，进气辅助控制阀500侧面的阀口开启。
134.图5b、5c、5d分别为图5a中截面m1-m1、截面m5-m5和截面m6-m6的示意图，表示为同一时间下不同进气辅助控制阀的状态示意图。如图5所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀的侧面阀口的开合状态可以有多种，其中，图5b侧面阀口为关闭状态，图5c和图5d侧面阀口为开启状态。在一些实施例中，不同气缸对应的进气辅助控制阀的侧面阀口的开合状态可以不一致，同一气缸所连的进气辅助控制阀的侧面阀口的开合状态可以一致。
135.如图5e所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀的外转子502侧面可以设置两个开口，其中一个开口与内转子501开口和阀体503阀口对应时，第一进气管可以通过该开口输送第一气体，另一个开口与内转子501开口和阀体503阀口对应时，第三进气管可以通过该开口输送第三气体。
136.如图4所示，在一些实施例中，对于与第一进气管和第三进气管分别对应的进气辅助控制阀431和进气辅助控制阀433，当进气辅助控制阀431和/或进气辅助控制阀433为如图5e所示的进气辅助控制阀时，可以取消其中一个进气辅助控制阀，例如，取消进气辅助控制阀433，保留进气辅助控制阀431，并将保留的进气辅助控制阀与第一进气管(例如，进气管421)连接。
137.在一些实施例中，进气辅助控制阀的轴向开口既可以用于连接进气管，也可以用于连接进气道。
138.如图4所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀430的轴向开口可以与进气管420连接，同时进气辅助控制阀430阀体的侧面阀口与气缸493进气道440连接，可以由进气辅助控制阀430的轴向开口从进气管420进气，然后由进气辅助控制阀430阀体的侧面阀口向进气道440输出气体。
139.在一些实施例中，当进气辅助控制阀与进气管和气缸进气道的连接方式为图4所示的连接方式时，进气辅助控制阀数量可以为多个，其中，多个进气辅助控制阀的内转子开口端可以分别连接第一进气管、第二进气管和第三进气管；进气辅助控制阀的阀体侧面的阀口数量可以基于进气道的数量确定，例如，与每个气缸匹配的进气辅助控制阀的阀体侧面的阀口数量之和与该气缸的进气道的数量相同；进气辅助控制阀的阀体侧面的阀口可以分别连接该气缸的进气道。
140.如图3所示，在一些实施例中，进气辅助控制阀310的侧面阀口可以与进气管(图中未示出)连接，同时进气辅助控制阀310的轴向开口与气缸320的进气道连接，可以由进气辅助控制阀310阀体312的侧面阀口从进气管进气，然后由进气辅助控制阀310内转子311的轴向开口端向气缸320的进气道输出气体。
141.在一些实施例中，当进气辅助控制阀与进气管和气缸进气道的连接方式为图3所
示的连接方式时，进气辅助控制阀的内转子开口端可以连接进气道；进气辅助控制阀阀体侧面的阀口可以分别连接第一进气管、第二进气管和第三进气管；进气辅助控制阀阀体侧面的阀口数量可以基于第一进气管、第二进气管和第三进气管的出口数量之和确定，例如，进气辅助控制阀阀体侧面的阀口数量之和可以等于第一进气管、第二进气管和第三进气管的出口数量之和。
142.图9是根据本说明书一些实施例所示的高蒸发焓液体和燃料混合并喷入第二进气管的示意图。
143.如图9所示，在一些实施例中，可以在第二进气管的前端管道(例如，管道930)中设置高蒸发焓液体喷射装置(例如，喷射装置920)和燃料喷射装置(例如，喷射装置910)，可以使高蒸发焓液体喷射装置喷射的高蒸发焓液体(例如，液态水等)和燃料喷射装置喷射的液态燃料(例如，汽油等)在前端管道中先混合，然后再进入第二进气管，这样可以使高蒸发焓液体、液态燃料以及第二进气管内的气体混合更加均匀。
144.图6是根据本说明书一些实施例所示的单缸进气阶段角面值及辅助控制阀口持续期示意图。其中，图6所示的内燃机与图4所示的内燃机相同，图6所示的进气门可以为图4中气缸493的进气道440的进气门486。
145.在一些实施例中，内燃机工作时，每个气缸的进气辅助控制阀内的阀口可以与相应气缸进气阀的配气正时相位的启闭角度相对应，该气缸的进气辅助控制阀把每个气缸进气道完整的进气过程分成3个有重叠的、依次相连的进气持续期；通过阀口位置的相对位置变化，可实现进气辅助控制阀阀口的开启与关闭，第一气体、第二气体、第三气体分别在3个不同的进气持续期，先后通过该气缸进气道的进气门进入气缸。
146.如图6所示，气缸可以是气缸493，进气门可以是进气门486，进气道可以是进气道440。θ1表示进气门开启与进气辅助控制阀(例如，进气辅助控制阀431)第一阀口的进气持续期开启的角度差，其中，第一阀口与第一进气管对应；θ2表示进气门开启与进气辅助控制阀(例如，进气辅助控制阀432)第二阀口的进气持续期开启的角度差，其中，第二阀口与第二进气管对应；θ3表示进气门开启与进气辅助控制阀(例如，进气辅助控制阀431)第三阀口的进气持续期开启的角度差，其中第三阀口与第三进气管对应；θ4表示进气辅助控制阀(例如，进气辅助控制阀431)第一阀口的第一进气持续期从开启到关闭的角度使空气由第一进气管(例如，进气管421)通过进气道进入气缸；θ5表示进气辅助控制阀(例如，进气辅助控制阀432)第二阀口的第二进气持续期从开启到关闭的角度，使高蒸发焓液体、燃料和空气的混合气(例如，液态水雾、汽油和空气的混合气)由第二进气管(例如，进气管422)通过进气道进入气缸；θ6表示进气辅助控制阀(例如，进气辅助控制阀431)第三阀口的第三进气持续期从开启到关闭的角度，使空气由第三进气管(例如，进气管421)通过进气道进入气缸。
147.图7、图8是根据本说明书一些实施例所示的内燃机的气体温度降低装置的示意图。
148.如图7所示，装置700至少包括进气管721、进气管722、进气辅助控制阀730、进气道740、高蒸发焓液体喷射装置750和阀口761～763，其中，阀口761和阀口763与进气管721对应，阀口762与进气管722对应；进气辅助控制阀730与进气管722对应；高蒸发焓液体喷射装置750包括超声波喷水器751、汽油喷射器752和氢气喷射器753。
149.在一些实施例中，高蒸发焓液体喷射装置可以是多个，例如，图4中为两个，即装置
451和装置452；图7中为三个，即装置751、装置752和装置753；图8中为一个，即装置810。
150.如图7所示，在一些实施例中，内燃机可以是液态燃料+气态燃料(例如，汽油+氢气)的双燃料内燃机，第二进气管(例如，进气管722)可以设置高蒸发焓液体喷射装置(例如，高蒸发焓液体喷射装置750)。以高蒸发焓液体是液态水、燃料是汽油+氢气为例，高蒸发焓液体喷射装置可以包括超声波喷水器(例如，超声波喷水器751)、汽油喷射器(例如，汽油喷射器752)和氢气喷射器(例如，氢气喷射器753)，第二进气管内部的汽油+氢气的当量比可以大于1。
151.如图8所示，装置800至少包括高蒸发焓液体喷射装置810，在一些实施例中，内燃机可以是液态燃料内燃机。以液态燃料和高蒸发焓液体均是甲醇为例，高蒸发焓液体喷射装置(例如，高蒸发焓液体喷射装置810)可以为超声波喷甲醇器、高压喷甲醇器、气体和液体混合喷射器等中的其中一种。高蒸发焓液体为甲醇时，不但具有水的低温分层作用，而且在气缸内作为已蒸发的燃料，具有比传统燃烧甲醇燃烧方式更高的热效率。
152.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
153.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
154.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
155.同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
156.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
157.针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
158.最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。