淺談內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的專利分析

鄧肇升

摘 要：本文介紹了內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的專利分析，未來(lái)內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的發(fā)展方向，并介紹了世界各大汽車廠商在內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的專利申請(qǐng)量，以及這些公司在中國(guó)申請(qǐng)內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的專利的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)；排氣處理；專利申請(qǐng)量

1 內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程

20世紀(jì)是內(nèi)燃機(jī)的高速發(fā)展時(shí)期，20世紀(jì)60年代后期，內(nèi)燃機(jī)電子控制技術(shù)誕生，通過(guò)20世紀(jì)70年代的發(fā)展，于80年代趨于成熟，隨著人類進(jìn)入電子時(shí)代，21世紀(jì)的內(nèi)燃機(jī)也將步入“內(nèi)燃機(jī)電子時(shí)代”。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置中的應(yīng)用

排氣處理裝置的電控的主要分類號(hào)是F01N 9/00和F01N 11/00，20世紀(jì)90年代與這兩個(gè)分類號(hào)有關(guān)的專利申請(qǐng)約2800個(gè)；但進(jìn)入21世紀(jì)后，與這兩個(gè)分類號(hào)有關(guān)的專利申請(qǐng)約8200個(gè)?？梢?jiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的處理的方法正漸漸地從以前的機(jī)械式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍厥健?/p>

一般來(lái)說(shuō)，各個(gè)廠商都是通過(guò)氧傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等一系列的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)催化轉(zhuǎn)換器、柴油機(jī)微粒過(guò)濾器、SCR系統(tǒng)等發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化器的運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，由于發(fā)動(dòng)機(jī)千變?nèi)f化的實(shí)際工作狀況，傳感器的誤差和故障等原因，這種簡(jiǎn)單的判定方式不足以滿足日益嚴(yán)格的廢氣控制要求。另外，得益于電子控制單元的運(yùn)算能力大幅提高，各大廠商紛紛通過(guò)修改控制方法，利用電子控制單元的超強(qiáng)的運(yùn)算能力去加強(qiáng)排氣處理裝置的監(jiān)控和診斷，從而進(jìn)一步優(yōu)化排氣處理裝置的處理效果。

在專利申請(qǐng)總體來(lái)說(shuō)，總體上，有接近7成的排氣處理裝置的電控專利是在21世紀(jì)提出的。其中，主題上是控制方法的專利占排氣處理裝置的電控這方面的專利的申請(qǐng)量的4成左右，但這些關(guān)于控制方法的專利又有8成半以上是在21世紀(jì)以后提出的?？梢?jiàn)，現(xiàn)在對(duì)于排氣處理裝置的電控的改進(jìn)從過(guò)去的集中于硬件的改進(jìn)逐漸趨向于對(duì)控制方法的改進(jìn)。雖然，在21世紀(jì)以后，主題上是控制方法的專利占排氣處理裝置的電控的專利大概是5成左右，但是在這些主題上不是控制方法的專利中，有很多是表面上主題是一種裝置，但其裝置的核心是對(duì)方法的改進(jìn)。

這些對(duì)于方法的保護(hù)的專利中，大部分都是對(duì)控制策略的優(yōu)化。這種優(yōu)化普遍都是通過(guò)多次測(cè)量數(shù)據(jù)，或者是通過(guò)其它間接的數(shù)據(jù)對(duì)直接的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而得到多組數(shù)據(jù)，然后對(duì)各組數(shù)據(jù)間的差異進(jìn)行分析，從而減少單個(gè)數(shù)據(jù)的偶然性誤差，提高工作的可靠性。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)主要申請(qǐng)人

在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)領(lǐng)域，申請(qǐng)量比較多的幾家公司分別是博世、豐田、福特、通用、現(xiàn)代，這恰好也反映出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)在德國(guó)、日本和美國(guó)的技術(shù)比較先進(jìn)。在這三家公司當(dāng)中，豐田公司尤其活躍，它不僅僅只在日本國(guó)內(nèi)申請(qǐng)這方面的專利，還通過(guò)巴黎條約，在德國(guó)和美國(guó)申請(qǐng)，還有一部分是PCT申請(qǐng)。

與此同時(shí)，豐田公司也很注意在中國(guó)申請(qǐng)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)的專利。在中國(guó)申請(qǐng)的有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)的專利約有2200件，但豐田公司就占有約250件，超過(guò)了10%。

豐田公司的發(fā)明一般是通過(guò)溫度傳感器確定三元催化轉(zhuǎn)換器是否處于最佳的工作狀態(tài)，因此，其對(duì)溫度的測(cè)量特別的嚴(yán)謹(jǐn)。除了溫度傳感器自身的測(cè)量數(shù)據(jù)以外，還通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)本身的運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行估算，兩者相差較大時(shí)，則判斷是哪組溫度傳感器發(fā)生故障，當(dāng)判斷出發(fā)生故障的傳感器后，就果斷放棄該傳感器得出的數(shù)據(jù)。除了使用溫度傳感器，氧傳感器或者是空燃比傳感器也是一種很重要的手段。通過(guò)氧傳感器或者是空燃比傳感器，ECU判斷三元催化轉(zhuǎn)換器有沒(méi)有充分發(fā)揮作用，或者是超負(fù)荷運(yùn)作，然后通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，去優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的排放。當(dāng)然，以上改進(jìn)除了對(duì)控制單元進(jìn)行改進(jìn)外，對(duì)于三元催化轉(zhuǎn)換器也進(jìn)行了改進(jìn)，還有對(duì)于傳感器的擺放位置也作出了修改，在作出了上述的改進(jìn)后，發(fā)動(dòng)機(jī)也變得更智能了。豐田公司的專利基本上是對(duì)于其公司以前申請(qǐng)過(guò)的專利作出一步一步的改進(jìn)。豐田公司在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)領(lǐng)域的在華發(fā)明申請(qǐng)普遍是在2005以后的。由于專利有地域性的限制，從發(fā)明的申請(qǐng)量可以看出豐田公司越來(lái)越看重中國(guó)這個(gè)新興的市場(chǎng)。

雖然豐田公司的在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)領(lǐng)域的申請(qǐng)量超過(guò)了10%，但真正的在華申請(qǐng)大戶是通用公司，有420多件，接近20%，而且這些申請(qǐng)都是集中在2010年以后的?？梢钥闯?，這幾年由于我國(guó)的專利制度逐漸得到國(guó)外公司的認(rèn)同。通用公司在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)領(lǐng)域的申請(qǐng)方向跟豐田公司是大同小異的，也是朝著智能化的方向發(fā)展，但是方法是各不相同。另外，它的專利涉及的面會(huì)更廣一些，還包含了專門(mén)針對(duì)柴油機(jī)的控制方法和混合動(dòng)力車輛的燃燒策略。

除了以上幾家大公司以外，也有很多汽車廠商也針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)進(jìn)行申請(qǐng)，雖然大多數(shù)公司對(duì)于零件的擺放是相似的，但是控制的方法是不盡相同的，所以這方面的申請(qǐng)也是非常靈活多樣的。

4 總結(jié)

現(xiàn)在，綠色環(huán)保，節(jié)能減排是內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的大趨勢(shì)，利用電子技術(shù)的精確控制，可以有效地精確配置發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料的使用，也可以很好地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放進(jìn)行控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)變得更加智能。

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