感器以及发动 机每分钟转数。在本发明的发动机中，计算机使用相同的参数来确定水流。
[0047] 注入的水量可表示为在点火之前注入到气缸中的EGR气体的重量百分比。在一 个实施方式中，注入的水量是再循环的废气（EGR)的重量百分比（w/w)的大约10%到大约 125%。在一个实施方式中，注入的水量是EGRw/w的大约10%到大约100%、或EGRw/w 的大约25 %到大约100 %、或EGRw/w的大约20 %到大约100 %、或EGRw/w的大约75 %到 大约125%、或大约25%￥/\￥、或大约50%￥/\￥、或大约75%￥/\￥、或大约100%￥/\￥。
[0048]与现有技术的水喷射器实施方式相比，在本发明的发动机内注入的水量可减少， 而不在点火期间减少气缸中的水或水蒸气的量，这是因为由于水是碳氢燃料的燃烧产物， 所以EGR气体包含大量水蒸气。由于不在本发明的发动机中处理或冷却EGR气体（与传统 的EGR系统相反），所以在EGR气体中的水蒸气的全负荷循环回到发动机中。一方面，本发 明的EGR系统的这个特征减少了在任何规定的时刻注入必须承载在车辆上的发动机（在车 辆中的发动机）中所需要的液态水量。
[0049]可通过适于将液体注入发动机进气歧管或气缸中的喷射器来注水。在一个实施方 式中，在点火之前吸入或注入气缸中之前，在存在EGR气体时，水喷射器可将雾化喷射的水 注入到进气歧管中。在一个实施方式中，在EGR气体被注入或吸入气缸中之后，水喷射器可 将雾化喷射水直接注入气缸中。
[0050] 在本发明的背景下理解的短语"内部冷却废气再循环"旨在表示在EGR通道中不 使用任何混合介质热交换器。因此，在使用内部冷却废气再循环的发动机中，在EGR通道中 不具有热交换器、散热器、冷却线圈、水套冷却、空气冷却片或其他外部冷却设备。在本发明 的背景下，EGR通道被定义为在一部分废气从排气通道转向到将转移的废气注入进气通道 中的点之间的废气路径。
[0051]相比之下，在现有技术中已知通过热交换器的EGR冷却。根据本发明，通过将水直 接注入EGR通道中、在注入EGR气体之后注入到进气通道中、或者将EGR气体引入其中之后 通过将水直接注入气缸中，仅EGR气体的冷却源自内部冷却。
[0052]注入废气内的预定量的雾化水无需是纯净水。在一个实施方式中，水可包括较低 的烷醇，尤其是Cjlj(：4醇，例如，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或丁醇的任何同分异构体。在 水内使用乙醇溶液可（例如）降低水的熔点，以用于在寒冷气候中进行EGR冷却。例如，在 水中混合30 %的乙醇（w/w)具有-20°C的熔点/冰点。
[0053]在图4中示出了本发明的内部EGR实施方式，其示出了具有直接燃料喷射的自然 吸气内燃机以及显示内部EGR的发动机系统的示意图。在内部EGR的情况下，不提供任何 外部废气再循环路径。反而，在通过水喷射器将EGR冷却直接引入燃烧室中的情况下，通过 阀门定相或气门重叠，废气"内部地"再循环。在这个实施方式中，进气阀5或排气阀6的 时间必须被独立地进行计算机控制，以向EGR提供阀门定相或气门重叠。
[0054] 在图4中示出的本发明的内燃机的操作总体上符合标准的四冲程发动机。进气阀 5在活塞的进气冲程开始时打开，以允许空气流入燃烧室1中。进气阀5在压缩冲程开始之 前关闭，其中，活塞2在燃烧室1中对空气和燃料进行压缩。在活塞2的顶部（即，上死点 CTDC))行进之前不久，点火系统（S卩，火花塞24)在燃烧室1中点燃燃料/空气混合物。在 活塞循环经过1DC之后，点燃的燃料在动力冲程中向下推动气缸，以转动曲轴26。在动力冲 程期间，当活塞到达其在气缸中的行程的最低点（即，下死点（BDC))时，内燃机开始排气冲 程。在排气冲程中，排气阀4打开，并且活塞的2的向上行进迫使废气从燃烧室1中出来。
[0055]在这个内部EGR实施方式中，通过排气阀4或进气阀5的特殊排序，使废气通过阀 门定相或气门重叠而内部地再循环。例如，在一部分排气冲程期间，进气阀可打开，以允许 一些废气进入进气歧管中。然后，在进气冲程期间，这些气体再循环回到气缸中。在另一 个实施方式中，在进气冲程期间，可打开排气阀，从而允许排气歧管中的一些废气进入气缸 中。因此，在图4的实施方式中，必须独立地控制进气阀和排气阀中的一者或两者，以实现 所需要的阀门定相。
[0056] 如图4中所示，来自贮存器8的水被栗9加压并且通过喷射器7直接注入燃烧室 1中，以对再吸入的废气进行冷却。注入的水量由发动机控制计算机30来确定和控制。还 在图4中描述了燃料贮存器21、燃料栗20、燃料喷射器12、线圈23以及活塞杆25。
[0057] 发动机控制计算机30具有与歧管压力传感器29、水栗9、燃料栗20以及可变阀门 时间控制件（未示出）连接的连接件。根据本发明，在图4中描述的发动机的一个实施方 式以高压缩比、贫燃料混合物以及预定量的注入水来操作。
[0058] 在图5中描述了本发明的另一个实施方式，其示出了发动机系统以及具有直接燃 料喷射的自然吸气内燃机的示意图，该发动机系统示出了在通过水喷射器7引导EGR冷却 的情况下，废气经过外部EGR回路的流动。因此，在高压缩活塞2的排气冲程期间，废气从 高压缩燃烧室1离开并进入排气通道3中。由发动机控制计算机30控制的EGR阀门10允 许可控量的废气进入EGR通道11中，以传输至进气通道6,而不穿过外部热交换器。再循环 的废气温度高于进气装料温度。
[0059] 水喷射器7通过源自EGR通道11的再循环废气并通过经由喷射器12直接注入燃 烧室中的燃料将预定量的水注入燃烧室中。根据本发明，注入腔室中的水直接降低了再循 环的废气的升高温度。在图5中还示出了发动机控制计算机30,该发动机控制计算机具有 与歧管压力传感器29、水栗9、燃料栗20以及EGR阀门10连接的连接件。根据本发明，在 图5中描述的发动机的一个实施方式以高压缩比以及贫燃料混合物来操作。
[0060] 在图6中示出了另一个实施方式，其示出了发动机系统以及具有端口燃料喷射、 直接水喷射的自然吸气内燃机的示意图，其示出了在通过水喷射器将EGR冷却引入燃烧室 中的情况下，废气经过外部EGR回路的流动。在高压缩活塞2的排气冲程期间，来自高压缩 燃烧室1的废气离开并进入排气通道3中。EGR阀门10允许一些废气进入EGR通道11中， 以传输至进气通道6,而不穿过外部热交换器。在水注入之前，再循环的废气温度大于进气 装料。在这个实施方式中，通过燃料喷射器12将燃料注入进气通道（端口喷射）中，而非 直接进入气缸中。
[0061] 水喷射器7通过来自EGR通道11的再循环废气将特定且可控量的水直接注入燃 烧室中，并且在点火之前对升高的气体温度进行冷却。
[0062] 在图7中示出了本发明的另一个实施方式，其示出了具有端口燃料喷射和端口水 喷射的自然吸气内燃机的示意图。发动机系统示出了，在通过水喷射器进行EGR冷却的情 况下，经过外部EGR回路将废气引导到进气通道中。在高压缩活塞2的排气冲程期间，废气 从高压缩室1离开并进入排气通道3中。EGR阀门10允许可控量的废气进入EGR通道11 中，以传输至进气通道6,而不穿过外部热交换器。允许进入进气通道6中的再循环的废气 的温度大于进入的空气的温度。由通过栗9加压且由喷射器7注入进气通道中的来自贮存 器8的水对EGR气体进行冷却。在进气冲程期间，将具有新鲜空气的气体、冷却的EGR气体、 水蒸气以及燃料吸入燃烧室1中。为了简单起见，在图7中省略了发动机控制计算机、传感 器以及相关的连接件。
[0063] 在图8中示出了本发明的另一个实施方式，其示出了具有直接燃料喷射、直接水 喷射以及外部EGR的涡轮增压内燃机的示意图。发动机系统示出了经过外部EGR回路引导 废气的流动，该回路为高压回路11或低压回路17或这两者。在这个实施方式中，在高压缩 活塞2的排气冲程期间，废气在点燃之后从高压缩室1离开并进入排气通道3。在这个实施 方式中，发动机排气对涡轮机14进行驱动，该涡轮机连接至压缩机13,该压缩机对来自进 气路径28的新鲜空气15以及在进气歧管6中的其他气体加压。在高压EGR旁路11中，来 自排气管3的废气在涡轮机14之前分流到进气歧管中。在如上所述的计算机控制下，EGR 阀门10控制进入EGR旁路11以传输至高压进气通道6的废气量。
[0064] 因此，EGR气体进入进气歧管6,而不穿过外部热交换器，这提供比进气装料温度 更高的再循环废气温度。在低压EGR回路的情况下，在离开涡轮增压器涡轮14之前，一部 分排出气流16通过由阀门18控制的EGR旁路17而被分流到进气口，并进入新鲜的进气口 28中。
[0065] 来自贮存器8的水被栗9加压并且被供给至喷射器7,以将可控量的水直接注入燃 烧室1中，该燃烧室包含再循环的废气，并且通过喷射器12将燃料直接注入燃烧室中。注 入到腔室1中的水直接降低了再循环废气的升高温度。为了简单起见，从图8中省略了发 动机控制计算机、传感器以及相关的连接件。
[0066] 在图9中示出了另一个实施方式，其示出了发动机系统以及具有端口燃料喷射、 直接水喷射的涡轮增压内燃机的示意图，其示出了在通过水喷射器将EGR冷却引到进气歧 管6中的情况下，废气在高压和低压下经过外部EGR回路的流动。这个实施方式的操作与 图8的涡轮增压实施方式类似，其具有高EGR旁路和低EGR旁路实施方式，但具有端口燃料 喷