基于專利分析的發(fā)動機可變技術(shù)發(fā)展趨勢綜述

楊麗紅

摘 要：文章通過專利分析的視角，對發(fā)動機可變技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進行分析。通過專利數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對2012-2019年間國內(nèi)發(fā)動機可變技術(shù)方面相關(guān)專利的梳理，從申請趨勢、申請人分析、技術(shù)分類等角度分析發(fā)動機可變技術(shù)的宏觀發(fā)展趨勢，識別目前國內(nèi)發(fā)動機可變技術(shù)的技術(shù)熱點及形成原因，為我國發(fā)動機可變技術(shù)的未來發(fā)展提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機;可變技術(shù);專利分析

中圖分類號：U464 ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）11-254-03

Abstract：?The multi-angle analysis of the domestic current situation of the new energy automotive technology patents from 2012 to 2019 is summarized by patent data statistics， relevant patent application have also been in a high production stage， the main direction of patent focus on new research and development of electric power plant， the design of power plant auxiliary equipment is also gradually becoming the research hot spot and focus.Through the identification of the current domestic new energy vehicle technology technology trends and the formation of the reasons for the future development of China's new energy vehicle technology to provide a reliable basis.

Keywords： Engine; Variable technology; Patent analysis

CLC NO.： U464 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）11-254-03

1?前言

內(nèi)燃機中的汽油機具有成本低、功率高、重量輕以及排氣后處理容易等優(yōu)點被廣泛運用于乘用車。但是，發(fā)動機在把其他形式的能轉(zhuǎn)換成機械能的同時會排放大量的氣體，這些氣體是目前大氣污染的主要來源之一[1]。而且常規(guī)汽油機的熱效率通常要比現(xiàn)代車用柴油機熱效率低，特別是在部分負(fù)荷工況下，這種熱效率低的缺點更加明顯，并且還伴隨著能源浪費以及廢氣污染更嚴(yán)重的問題[2]。發(fā)動機可變技術(shù)，是通過優(yōu)化調(diào)整參數(shù)來適應(yīng)發(fā)動機的不同工況，確保發(fā)動機達到最佳工作性能，改善燃油經(jīng)濟性的技術(shù)，被認(rèn)為是改善汽油機熱效率和燃油經(jīng)濟性主要的手段之一，包括可變正時、可變氣門行程、可變氣缸、可變壓縮比（VCR）、可變排量等[3-6]。本文對2012-2019年間發(fā)動機可變技術(shù)方面的專利申請進行分析，通過專利量、專利權(quán)人分布等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析發(fā)動機可變技術(shù)的技術(shù)趨勢及形成原因，明確目前發(fā)動機可變技術(shù)方面的主要研究領(lǐng)域及發(fā)展方向。

2?發(fā)動機可變技術(shù)專利現(xiàn)狀分析

文中統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于中國知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫，檢索時間段為2012-2019年的所有公開專利。由于專利申請有18個月的公布周期，以及專利數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)收集和錄入有一定的延遲，2019年的部分統(tǒng)計指標(biāo)僅供參考。

2.1 發(fā)動機可變技術(shù)的專利申請量趨勢分析

通過專利申請的分析，可揭示發(fā)動機可變技術(shù)領(lǐng)域歷年的專利申請及技術(shù)研發(fā)情況，從而掌握其技術(shù)發(fā)展趨勢及全局動態(tài)。對檢索到的發(fā)動機可變技術(shù)領(lǐng)域的專利申請量進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖1所示。

從2012-2019年間發(fā)動機可變技術(shù)在中國的專利年申請量概況可以看到：從2012-2018年，整體的申請量處于穩(wěn)步增長的狀態(tài)，這與中國市場的逐步放開及擴大有很大的關(guān)系，各大國外汽車企業(yè)及國內(nèi)汽車企業(yè)為搶占中國市場先機，加大發(fā)動機可變技術(shù)方面的研發(fā)投入，競相在我國進行該方面的專利申請，這也促使了我國發(fā)動機可變技術(shù)有了較快的發(fā)展;2019年，申請量沒有維持一直上升的勢頭，較2018年有38%的降幅，一是說明可變氣門正時、可變氣門升程等發(fā)動機可變技術(shù)已經(jīng)處在一個穩(wěn)定開發(fā)的階段，二是盡管申請量有所降低，但依舊保持在一個較高的申請量，基本與2012年持平，也說明了發(fā)動機可變技術(shù)領(lǐng)域依舊活躍，可變壓縮比、可變排量等技術(shù)研究及完善依舊處于不斷發(fā)展階段。

2.2 發(fā)動機可變技術(shù)的專利權(quán)人分析

從專利權(quán)人角度進行分析可以得知研發(fā)活躍、技術(shù)水平領(lǐng)先的專利權(quán)人分布，2012-2019年在中國的專利申請量排名前10的申請人統(tǒng)計數(shù)據(jù)見圖2。

可以看到，以福特、現(xiàn)代、日產(chǎn)、豐田及通用為首的國外知名汽車企業(yè)的發(fā)動機可變技術(shù)領(lǐng)域發(fā)明專利申請量占據(jù)了前10名申請量的近60%，其中福特、現(xiàn)代、日產(chǎn)、豐田占據(jù)了前5名的70%多。這主要是因為國外發(fā)動機可變技術(shù)研發(fā)較早，基于前期的技術(shù)積累可以快速地在中國進行專利積累及申請。與國外大型車企相比，我國發(fā)動機可變技術(shù)起步較晚，同時隨著對汽車污染的重視，以及我國對自主技術(shù)的重視，國內(nèi)各大車企競相投入發(fā)動機可變技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)。從申請人的分布可以看到，長城汽車位居前10名第一位，但在申請量上與第二名福特差距并不明顯，其他的國內(nèi)汽車企業(yè)吉利、長安、奇瑞等申請量相較于前5名有較大差距，說明盡管現(xiàn)階段國內(nèi)各大車企都有在布局汽車可變技術(shù)的研發(fā)，但在綜合研究能力和技術(shù)成果積累上和國外仍有一定的差距，還需進一步提升研發(fā)投入。

2.3 發(fā)動機可變技術(shù)的IPC分析

通過對專利申請技術(shù)分類構(gòu)成的分析，可以看出發(fā)動機可變技術(shù)創(chuàng)新或研發(fā)活動主要集中在哪些技術(shù)領(lǐng)域，以及各類專利申請在技術(shù)領(lǐng)域中所占的比重，了解各類技術(shù)研發(fā)成熟度，進而明確技術(shù)的發(fā)展趨勢。圖3給出了2012-2019年發(fā)動機可變技術(shù)在中國的分類申請量在前5位的高產(chǎn)IPC的分布及相對占比情況。

目前發(fā)動機可變技術(shù)在中國的分類申請量在前3位的高產(chǎn)IPC的分別是F02D、F02B、F01L，其中F02D方向包括的可變技術(shù)有可變排量、可變壓縮比、可變氣閥定時，其中可變排量技術(shù)方向主要集中在通過使個別汽缸休缸的發(fā)動機控制以及發(fā)動機運行時休缸，可變壓縮比技術(shù)方向主要集中在改變活塞沖程和不改變活塞沖程而使壓縮空間的容積變化，可變氣閥定時技術(shù)方向主要集中在改變進氣閥或排氣閥的操作特點，其次F02B涉及可變技術(shù)的技術(shù)方向包括活塞上死點與缸蓋間的距離可變的發(fā)動機和帶有扭矩平衡裝置的發(fā)動機，而F01L涉及可變技術(shù)的技術(shù)方向包括裝有可變化閥的定時而不變更開閥持續(xù)時間的裝置。在這些技術(shù)分類中以個別汽缸休缸的發(fā)動機控制和發(fā)動機運行時休缸技術(shù)為代表的可變排量技術(shù)已成為目前發(fā)動機可變技術(shù)的研究熱點和主要技術(shù)方向。

3 結(jié)論

隨著我國對內(nèi)燃機排放污染要求的不斷升級以及動力性能要求的提高，國產(chǎn)汽車發(fā)動機未來發(fā)展趨勢一定是減排、降油耗，因此相關(guān)的技術(shù)發(fā)展都要圍繞這兩個目標(biāo)。發(fā)動機可變技術(shù)作為一種有效手段，越來越多的企業(yè)將致力于這方面的應(yīng)用研發(fā)，現(xiàn)階段可變壓縮比、可變排量、可變節(jié)氣門等是發(fā)動機可變技術(shù)的研發(fā)重點，相關(guān)專利申請也一直處在一個高產(chǎn)量階段。主要的專利方向集中F02D上，可變排量、可變壓縮比也正逐步成為研究的熱點及重點。但不可否認(rèn)的是，在國內(nèi)目前的發(fā)動機可變技術(shù)專利方面，國外大型汽車企業(yè)依舊存在技術(shù)優(yōu)勢，因此，我國汽車企業(yè)的應(yīng)加大在汽車發(fā)動機可變壓縮比、可變排量等技術(shù)方面的研發(fā)投入。相信隨著國產(chǎn)自主發(fā)動機可變技術(shù)的不斷成熟，必將為國產(chǎn)自主汽車的設(shè)計和制造帶來巨大動力，為提高自主品牌汽車的減排能力，提升燃油經(jīng)濟性。

參考文獻

[1] 龍治濤，劉曉輝，管俊章.淺談發(fā)動機技術(shù)與節(jié)能減排[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報，2016，29（04）：77-78+83.

[2] 張中杰.可變技術(shù)在經(jīng)濟型轎車發(fā)動機中的應(yīng)用及前景[J].汽車工程師，2013（05）：23-24+35.

[3] 崔彪，常思勤，李子非.發(fā)動機可變壓縮比技術(shù)的討論[J].內(nèi)燃機，2011（04）：28-32.

[4] 涂宇，雷先華，王怡，吳志海，劉愛云.發(fā)動機無凸輪軸式氣門可變技術(shù)總結(jié)與展望[J].河南科技，2019（31）：53-55.

[5] 李剛.發(fā)動機進氣管長度可變技術(shù)的研究[J].裝備制造技術(shù)，2009?（01）：115-116.

[6] 鄧俊，胡宗杰，于水，栗工，李理光.基于可變技術(shù)的均質(zhì)充量壓縮著火燃燒控制[J].內(nèi)燃機工程，2004（05）：32-37.