淺談內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的專利分析

鄧肇升（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣州 510530 ）

淺談內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的專利分析

鄧肇升
（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣州 510530 ）

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)的專利申請量，以及這些公司在中國申請內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的專利的趨勢。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)；排氣處理；專利申請量

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是F01N 9/00和F01N 11/00，20世紀(jì)90年代與這兩個(gè)分類號有關(guān)的專利申請約2800個(gè)；但進(jìn)入21世紀(jì)后，與這兩個(gè)分類號有關(guān)的專利申請約8200個(gè)?？梢?，發(fā)動機(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>

一般來說，各個(gè)廠商都是通過氧傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等一系列的傳感器來監(jiān)測催化轉(zhuǎn)換器、柴油機(jī)微粒過濾器、SCR系統(tǒng)等發(fā)動機(jī)尾氣凈化器的運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，由于發(fā)動機(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。

在專利申請總體來說，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?，現(xiàn)在對于排氣處理裝置的電控的改進(jìn)從過去的集中于硬件的改進(jìn)逐漸趨向于對控制方法的改進(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方法的改進(jìn)。

這些對于方法的保護(hù)的專利中，大部分都是對控制策略的優(yōu)化。這種優(yōu)化普遍都是通過多次測量數(shù)據(jù)，或者是通過其它間接的數(shù)據(jù)對直接的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，從而得到多組數(shù)據(jù)，然后對各組數(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)動機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)主要申請人

在發(fā)動機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)領(lǐng)域，申請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)動機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)在德國、日本和美國的技術(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內(nèi)申請這方面的專利，還通過巴黎條約，在德國和美國申請，還有一部分是PCT申請。

與此同時(shí)，豐田公司也很注意在中國申請發(fā)動機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)的專利。在中國申請的有關(guān)發(fā)動機(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，超過了10%。

豐田公司的發(fā)明一般是通過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，其對溫度的測量特別的嚴(yán)謹(jǐn)。除了溫度傳感器自身的測量數(shù)據(jù)以外，還通過發(fā)動機(jī)本身的運(yùn)行數(shù)據(jù)來對溫度進(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)換器有沒有充分發(fā)揮作用，或者是超負(fù)荷運(yùn)作，然后通過控制發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，去優(yōu)化發(fā)動機(jī)的排放。當(dāng)然，以上改進(jìn)除了對控制單元進(jìn)行改進(jìn)外，對于三元催化轉(zhuǎn)換器也進(jìn)行了改進(jìn)，還有對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)動機(jī)也變得更智能了。豐田公司的專利基本上是對于其公司以前申請過的專利作出一步一步的改進(jìn)。豐田公司在發(fā)動機(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)明的申請量可以看出豐田公司越來越看重中國這個(gè)新興的市場。

雖然豐田公司的在發(fā)動機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)領(lǐng)域的申請量超過了10%，但真正的在華申請大戶是通用公司，有420多件，接近20%，而且這些申請都是集中在2010年以后的?？梢钥闯?，這幾年由于我國的專利制度逐漸得到國外公司的認(rèn)同。通用公司在發(fā)動機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)領(lǐng)域的申請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更廣一些，還包含了專門針對柴油機(jī)的控制方法和混合動力車輛的燃燒策略。

除了以上幾家大公司以外，也有很多汽車廠商也針對發(fā)動機(jī)排氣處理裝置的電子控制技術(shù)進(jìn)行申請，雖然大多數(shù)公司對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，利用電子技術(shù)的精確控制，可以有效地精確配置發(fā)動機(jī)對燃料的使用，也可以很好地對發(fā)動機(jī)的尾氣排放進(jìn)行控制，使發(fā)動機(jī)變得更加智能。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔金科.汽車排放及控制技術(shù)[M].北京:人民交通出版社, 2012.

[2]周慶輝.現(xiàn)代汽車排放控制技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社, 2010.

[3]國際專利分類表(第8版?2008.01 修訂)[S].知識產(chǎn)權(quán)出版社.