基于专利分析的发动机可变技术发展趋势综述

杨丽红

摘 要：文章通过专利分析的视角，对发动机可变技术发展现状进行分析。通过专利数据统计，对2012-2019年间国内发动机可变技术方面相关专利的梳理，从申请趋势、申请人分析、技术分类等角度分析发动机可变技术的宏观发展趋势，识别目前国内发动机可变技术的技术热点及形成原因，为我国发动机可变技术的未来发展提供可靠依据。

关键词：发动机;可变技术;专利分析

中图分类号：U464  文献标识码：A  文章编号：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

内燃机中的汽油机具有成本低、功率高、重量轻以及排气后处理容易等优点被广泛运用于乘用车。但是，发动机在把其他形式的能转换成机械能的同时会排放大量的气体，这些气体是目前大气污染的主要来源之一[1]。而且常规汽油机的热效率通常要比现代车用柴油机热效率低，特别是在部分负荷工况下，这种热效率低的缺点更加明显，并且还伴随着能源浪费以及废气污染更严重的问题[2]。发动机可变技术，是通过优化调整参数来适应发动机的不同工况，确保发动机达到最佳工作性能，改善燃油经济性的技术，被认为是改善汽油机热效率和燃油经济性主要的手段之一，包括可变正时、可变气门行程、可变气缸、可变压缩比（VCR）、可变排量等[3-6]。本文对2012-2019年间发动机可变技术方面的专利申请进行分析，通过专利量、专利权人分布等统计数据，分析发动机可变技术的技术趋势及形成原因，明确目前发动机可变技术方面的主要研究领域及发展方向。

2 发动机可变技术专利现状分析

文中统计数据来源于中国知识产权局专利数据库，检索时间段为2012-2019年的所有公开专利。由于专利申请有18个月的公布周期，以及专利数据库数据收集和录入有一定的延迟，2019年的部分统计指标仅供参考。

2.1 发动机可变技术的专利申请量趋势分析

通过专利申请的分析，可揭示发动机可变技术领域历年的专利申请及技术研发情况，从而掌握其技术发展趋势及全局动态。对检索到的发动机可变技术领域的专利申请量进行统计，结果如图1所示。

从2012-2019年间发动机可变技术在中国的专利年申请量概况可以看到：从2012-2018年，整体的申请量处于稳步增长的状态，这与中国市场的逐步放开及扩大有很大的关系，各大国外汽车企业及国内汽车企业为抢占中国市场先机，加大发动机可变技术方面的研发投入，竞相在我国进行该方面的专利申请，这也促使了我国发动机可变技术有了较快的发展;2019年，申请量没有维持一直上升的势头，较2018年有38%的降幅，一是说明可变气门正时、可变气门升程等发动机可变技术已经处在一个稳定开发的阶段，二是尽管申请量有所降低，但依旧保持在一个较高的申请量，基本与2012年持平，也说明了发动机可变技术领域依旧活跃，可变压缩比、可变排量等技术研究及完善依旧处于不断发展阶段。

2.2 发动机可变技术的专利权人分析

从专利权人角度进行分析可以得知研发活跃、技术水平领先的专利权人分布，2012-2019年在中国的专利申请量排名前10的申请人统计数据见图2。

可以看到，以福特、现代、日产、丰田及通用为首的国外知名汽车企业的发动机可变技术领域发明专利申请量占据了前10名申请量的近60%，其中福特、现代、日产、丰田占据了前5名的70%多。这主要是因为国外发动机可变技术研发较早，基于前期的技术积累可以快速地在中国进行专利积累及申请。与国外大型车企相比，我国发动机可变技术起步较晚，同时随着对汽车污染的重视，以及我国对自主技术的重视，国内各大车企竞相投入发动机可变技术领域的研发。从申请人的分布可以看到，長城汽车位居前10名第一位，但在申请量上与第二名福特差距并不明显，其他的国内汽车企业吉利、长安、奇瑞等申请量相较于前5名有较大差距，说明尽管现阶段国内各大车企都有在布局汽车可变技术的研发，但在综合研究能力和技术成果积累上和国外仍有一定的差距，还需进一步提升研发投入。

2.3 发动机可变技术的IPC分析

通过对专利申请技术分类构成的分析，可以看出发动机可变技术创新或研发活动主要集中在哪些技术领域，以及各类专利申请在技术领域中所占的比重，了解各类技术研发成熟度，进而明确技术的发展趋势。图3给出了2012-2019年发动机可变技术在中国的分类申请量在前5位的高产IPC的分布及相对占比情况。

目前发动机可变技术在中国的分类申请量在前3位的高产IPC的分别是F02D、F02B、F01L，其中F02D方向包括的可变技术有可变排量、可变压缩比、可变气阀定时，其中可变排量技术方向主要集中在通过使个别汽缸休缸的发动机控制以及发动机运行时休缸，可变压缩比技术方向主要集中在改变活塞冲程和不改变活塞冲程而使压缩空间的容积变化，可变气阀定时技术方向主要集中在改变进气阀或排气阀的操作特点，其次F02B涉及可变技术的技术方向包括活塞上死点与缸盖间的距离可变的发动机和带有扭矩平衡装置的发动机，而F01L涉及可变技术的技术方向包括装有可变化阀的定时而不变更开阀持续时间的装置。在这些技术分类中以个别汽缸休缸的发动机控制和发动机运行时休缸技术为代表的可变排量技术已成为目前发动机可变技术的研究热点和主要技术方向。

3 结论

随着我国对内燃机排放污染要求的不断升级以及动力性能要求的提高，国产汽车发动机未来发展趋势一定是减排、降油耗，因此相关的技术发展都要围绕这两个目标。发动机可变技术作为一种有效手段，越来越多的企业将致力于这方面的应用研发，现阶段可变压缩比、可变排量、可变节气门等是发动机可变技术的研发重点，相关专利申请也一直处在一个高产量阶段。主要的专利方向集中F02D上，可变排量、可变压缩比也正逐步成为研究的热点及重点。但不可否认的是，在国内目前的发动机可变技术专利方面，国外大型汽車企业依旧存在技术优势，因此，我国汽车企业的应加大在汽车发动机可变压缩比、可变排量等技术方面的研发投入。相信随着国产自主发动机可变技术的不断成熟，必将为国产自主汽车的设计和制造带来巨大动力，为提高自主品牌汽车的减排能力，提升燃油经济性。

参考文献

[1] 龙治涛，刘晓辉，管俊章.浅谈发动机技术与节能减排[J].江汉石油职工大学学报，2016，29（04）：77-78+83.

[2] 张中杰.可变技术在经济型轿车发动机中的应用及前景[J].汽车工程师，2013（05）：23-24+35.

[3] 崔彪，常思勤，李子非.发动机可变压缩比技术的讨论[J].内燃机，2011（04）：28-32.

[4] 涂宇，雷先华，王怡，吴志海，刘爱云.发动机无凸轮轴式气门可变技术总结与展望[J].河南科技，2019（31）：53-55.

[5] 李刚.发动机进气管长度可变技术的研究[J].装备制造技术，2009 （01）：115-116.

[6] 邓俊，胡宗杰，于水，栗工，李理光.基于可变技术的均质充量压缩着火燃烧控制[J].内燃机工程，2004（05）：32-37.