發(fā)動機或一般機器空冷專利技術綜述

摘 要：由汽缸、汽缸蓋和活塞組成的燃燒室是發(fā)動機的核心部分，由于其高溫的工作環(huán)境，所以對材料的要求很高，同時對部件的散熱要求也較高，活塞、汽缸、汽缸蓋以及其上的部件的散熱性能直接影響到發(fā)動機的工作可靠性。本文首先研究了國內發(fā)動機或一般機器空冷專利申請情況，然后從冷卻汽缸或汽缸蓋的裝置、冷卻活塞的裝置、冷卻進氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞等方面對空冷發(fā)動機或一般機器相關技術的發(fā)展路線進行了梳理，重點分析了冷卻汽缸或汽缸蓋、冷卻進氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞，最后對本領域的發(fā)展做了一個小結。

關鍵詞：發(fā)動機；空冷；汽缸；閥；噴射器；火花塞

1引言

發(fā)動機是一種能夠把其它形式的能轉化為機械能的機器，由于具有較高熱效率、良好動力學和燃油經(jīng)濟性，因此成為車輛、船舶等的動力來源，是一整個機器的心臟。然而發(fā)動機的散熱則能夠保證整個機器“血液”流通是否通暢。發(fā)動機或一般機器的散熱主要分為水冷和風冷式兩種，其中風冷式較之水冷式單位體積帶走的熱量較少，所以需要供給較大的風量，以及提供合理的通過通道。對于發(fā)動機，其散熱主要集中在汽缸和汽缸蓋、活塞、冷卻進氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞等方面。一般情況下，這幾方面需要同時作用，共同對發(fā)動機或一般的機器進行散熱，提高散熱效率，延長機器的使用壽命。

2 國內外發(fā)動機或一般機器空冷專利申請總體分析

2.1專利發(fā)展趨勢

發(fā)動機或其他機器的風冷技術在國內的發(fā)展開始于1986年前后，并持續(xù)到2014年。國內申請人在該領域的研究發(fā)展在2004年之前都比較緩慢，從2007年開始發(fā)展加快直至2011年，接著在2013年發(fā)展速度回落。國外在華申請人在該領域的研究從2003年開始就迅速發(fā)展，并經(jīng)歷過2005-2007年的平穩(wěn)發(fā)展期以后，再次于2008年爆發(fā)式發(fā)展，在2009年短暫平穩(wěn)后于2010年發(fā)展至高峰，并在隨后放緩發(fā)展。伴隨著國外在華申請人在國內的申請趨勢，整個中國國內在DPF主動再生領域的發(fā)展形勢是與國外申請人的在華申請趨勢是保持大致一致的，相反國內申請在2013年前后的大部分時間內的發(fā)展都明顯弱于國外在華申請。

2.2 申請人區(qū)域分布

在發(fā)動機或其他機器的風冷技術領域，中國申請的專利占據(jù)了中國國內該領域申請量一半以上的數(shù)量；中國在該領域以200多的申請量遠遠地超過了其它國家，同時在所有申請人當中也是以專利申請量最多而位列首位；同時，中國國內申請人的申請量在這20幾年中持續(xù)增長，反映出國內在該領域的發(fā)展情況總體上可觀。而傳統(tǒng)的發(fā)動機強國如日本、韓國在該領域的專利申請數(shù)量也不容小覷，遠遠超過其它歐洲發(fā)達國家。

在國內，江蘇省在發(fā)動機或其他機器的風冷技術領域的發(fā)展遠遠超過了其它省份的發(fā)展，其77件的專利申請量是第二名重慶市專利申請量的2倍多。包括以江蘇、浙江、山東、上海為代表的大部分沿海省份在該領域的整體發(fā)展是領先于內陸省份的，其中內陸省份中重慶的發(fā)展相對來說最為突出，河南和廣西在這方面的發(fā)展也較為明顯，主要是與一些發(fā)動機或小汽車支柱性產(chǎn)業(yè)的存在有關。

進一步對江蘇省專利申請分布進行分析，發(fā)現(xiàn)無錫市在這方面的申請量最多，其中無錫開普動力有限公司的申請量最多，為32件，接著是無錫開鋪機械有限公司，申請量為5件；將兩者聯(lián)合起來看，無錫開普主要生產(chǎn)單杠柴油機、挖掘機、裝載機、叉車、四輪農(nóng)用運輸車，其中在發(fā)電機這方面的研發(fā)也較領先。而個人申請人蔣堅在該領域的申請也達3件專利。公司申請人“新世動力”“鹽城市高越動力”“江蘇普盛動力”也申請了2件專利。

2.3 主要申請人

為了便于統(tǒng)計，我們將某些具有集團-子公司關系的申請人歸屬于同一公司，比如，美國通用即通用旗下幾個公司的統(tǒng)稱。在發(fā)動機或其他機器的風冷技術領域，國外申請人中的日本本田技研工業(yè)株式會社在這方面占有絕對的優(yōu)勢，總共申請了25件專利，接近國外在華專利申請數(shù)的一半。而臺灣的光陽工業(yè)公司也申請了7件專利，緊接其后的是日本的雅馬哈發(fā)動機、美國通用，日本汽車公司在該領域的發(fā)展整體上比較突出。

在發(fā)動機或其他機器的風冷技術領域的國內主要申請人也是以公司為主體。其中，江蘇省無錫開鋪動力有限公司申請了多達32件專利，該公司是目前國內生產(chǎn)發(fā)電機組規(guī)模最大、品牌最全的生產(chǎn)廠家之一。重慶隆鑫有限公司也申請了14件相關專利，其主要生產(chǎn)摩托車、發(fā)動機，在這方面發(fā)動機或其他機器的風冷技術方面也做出了較為前沿的研究。個人申請人中的蔣堅和孟榮水也申請了相關專利。

3 發(fā)動機或一般機器空冷主要技術發(fā)展路線

一般機器或發(fā)動機空冷按照冷卻裝置的不同，可以分為冷卻汽缸或汽缸蓋的裝置、冷卻活塞的裝置、冷卻發(fā)動機或機器的其他零件的裝置，其中冷卻發(fā)動機或機器的其他零件的裝置下又可細分為冷卻進氣閥或排氣閥，冷卻燃料噴射器或火花塞。最初的空冷主要作用在汽缸或汽缸蓋上，隨著現(xiàn)有技術的發(fā)展，為了加強冷卻效果，關注不僅僅在外部的氣缸和氣缸蓋上，從而開始關注活塞，冷卻進氣閥或排氣閥，燃料噴射器或火花塞。出于研究的方便，可以從這四大方面出發(fā)來研究各自技術的發(fā)展情況。

3.1主要技術分支的發(fā)展

發(fā)動機或一般機器冷卻技術領域中，汽缸和汽缸蓋冷卻一種占據(jù)著主要部分，特別是到了2014年申請量達到了發(fā)展的頂峰。在這一部分中，中國在汽缸和汽缸蓋冷卻這一部分發(fā)展較快，申請量整體趨勢是增加的，但在2009年和2012年時出現(xiàn)大幅度回落，在2013年又持續(xù)爬升。而關于冷卻進氣閥或排氣閥，冷卻燃料噴射器或火花塞這兩個領域主要是國外公司申請居大多數(shù)，國內申請少之又少，在2010年之后才開始有申請公開。

另外，由于發(fā)動機活塞部件的特殊性，其冷卻常常采用油冷，空冷也就是進排氣帶走一部分熱量，其主要還是靠內部的冷卻劑帶走其部件上的主要熱量，所以在統(tǒng)計過程中，關于空冷活塞的裝置極其少，在這里不作敘述。

3.2汽缸和汽缸蓋空冷的發(fā)展

“汽缸和汽缸蓋空冷”的發(fā)展始于1986年前后，伊始的申請量一直較少，其實與小汽車的廣泛應用有一定關系。相對而言，國外在華申請量一直不多，且保持穩(wěn)定態(tài)勢，但是國內在這方面是一個持續(xù)走高的發(fā)展，與全球在該領域的發(fā)展步調保持一致。

國內個人申請人洪里榮在2000年提出了在冷卻汽缸和汽缸蓋裝置（風扇）上裝有風輪風扇，且在風扇外殼內側壁裝有導流板，能合理分配風量（申請?zhí)朇N00220335）；同樣是國內個人申請人肖亨琳在2003年提出了一種發(fā)電機內部的發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，主要采用吸冷風罩與發(fā)動機箱件側蓋連接，發(fā)動機上部左導風板、發(fā)動機上部右導風板緊固在發(fā)動機箱體上，能保證對發(fā)動機發(fā)熱量大的地方進行及時冷卻（申請?zhí)朇N200320110513）；雅馬哈發(fā)動機株式會社于2004年提出與曲軸連動連接的風扇，將來自該風扇的風導向氣缸和點火栓的護罩（申請?zhí)朇N200410004804）；重慶潤通動力有限公司在2010年提出汽缸體上設有多個貫通汽缸體實體部分的冷卻風道（申請?zhí)朇N201010150168）；重慶鼎工機電有限公司在2014年提出軸套上通過風扇保持架安裝有冷卻風扇，所述冷卻風扇、缸體、缸頭罩于導風罩內，所述導風罩內形成吹向缸頭的流道，所述缸頭內形成三條冷卻風道（申請?zhí)朇N201410622196）。

3.3進氣閥或排氣閥冷卻的發(fā)展

關于進氣閥或排氣閥空冷的申請較少，目前的申請主要體現(xiàn)在：

洋馬株式會社在2005年提出在冷卻風扇的上方配置進氣歧管，并在該進氣歧管的左右的中央設置用來從空氣濾清器吸入空氣的導管，并從該導管的兩側將冷卻風吹送至配置于汽缸頭的進氣閥、排氣閥，提高了汽缸頭的冷卻效率（申請?zhí)朇N200580024776）。曼柴油機歐洲股份公司在2009年提出氣缸頭帶有可以由排氣閥封閉的至少一個排氣通道，并且包括有帶有至少一個冷卻空氣通道以用于以冷的空氣加載排氣閥的冷卻空氣通道組件（申請?zhí)朇N200910261500）。隆鑫工業(yè)有限公司于2010年提出柴油機汽缸頭上的進氣道和排氣道分別位于汽缸頭相對的兩側，汽缸頭設有多個冷卻風道，其中左冷卻風道貫穿排氣門左側實體，右冷卻風道貫穿進氣門右側實體，中冷卻風道于排氣門和進氣門之間貫穿實體，冷卻風道的進風端對應柴油機上設置的導風罩（申請?zhí)朇N201010154375）。

3.4燃料噴射器或火花塞的發(fā)展

關于“燃料噴射器或火花塞冷卻”，國內的申請量一直很少，從2010年才開始有所發(fā)展，自2000年以來，該領域主要為日本企業(yè)所占據(jù)。

日本本田技研工業(yè)株式會社為了提高將火花塞孔朝側方開放時的點火火花塞周圍的冷卻效率，在2002年提出在構成4沖程發(fā)動機的氣缸蓋罩及氣缸蓋上形成朝氣缸蓋罩的左側面開放的火花塞孔（申請?zhí)朇N02106843）。中國隆鑫通用動力股份有限公司在2011年提出快速散熱火花塞的缸頭及其汽油機，包括缸頭本體和設置于缸頭本體的進氣通道、排氣通道及火花塞安裝孔，缸頭本體外表面設有散熱片，缸頭本體內側形成燃燒室面，缸頭本體上位于火花塞安裝孔側設有貫通的火花塞風冷通道，火花塞風冷通道避開缸頭本體上的功能孔（申請?zhí)朇N201120066553）。

4 結論

本文首先研究了國內發(fā)動機或一般機器空冷專利申請情況，然后從冷卻汽缸或汽缸蓋的裝置、冷卻活塞的裝置、冷卻進氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞等方面對空冷發(fā)動機或一般機器相關技術的發(fā)展路線進行了梳理，重點分析了冷卻汽缸或汽缸蓋、冷卻進氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞，其中國內在汽缸或汽缸蓋冷卻方面研究較早較廣，而關于內部的精細部件，例如燃油噴射器的冷卻的專利申請主要集中在日本企業(yè)，中國在這方面的起步較晚，但也在逐漸深入，取得了一些進步。為了突破國外在華專利申請的壁壘，可以采用變換不同結構或者利用多種冷卻方式結合的方法來保護自己的利益。

作者簡介：

汪玉杰，出生年月： 1989年5月，性別： 男，民族： 漢，

籍貫： 河南省信陽市，當前職務： 審查員，學歷： 碩士，研究方向： 發(fā)明專利實質審查.