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(nèi)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(guān)技術(shù)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(lǐng)域的發(fā)展做了一個小結(jié)。

關(guān)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(zhuǎn)化為機械能的機器，由于具有較高熱效率、良好動力學(xué)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(fēng)冷式兩種，其中風(fēng)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(fēng)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(nèi)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(fēng)冷技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展開始于1986年前后，并持續(xù)到2014年。國內(nèi)申請人在該領(lǐng)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(lǐng)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(nèi)的申請趨勢，整個中國國內(nèi)在DPF主動再生領(lǐng)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(nèi)申請在2013年前后的大部分時間內(nèi)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(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)域，中國申請的專利占據(jù)了中國國內(nèi)該領(lǐng)域申請量一半以上的數(shù)量；中國在該領(lǐng)域以200多的申請量遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了其它國家，同時在所有申請人當(dāng)中也是以專利申請量最多而位列首位；同時，中國國內(nèi)申請人的申請量在這20幾年中持續(xù)增長，反映出國內(nèi)在該領(lǐng)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(lǐng)域的專利申請數(shù)量也不容小覷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它歐洲發(fā)達國家。

在國內(nèi)，江蘇省在發(fā)動機或其他機器的風(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(lǐng)域的整體發(fā)展是領(lǐng)先于內(nèi)陸省份的，其中內(nèi)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(guān)。

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(lǐng)先。而個人申請人蔣堅在該領(lǐng)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(guān)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(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)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(lǐng)域的發(fā)展整體上比較突出。

在發(fā)動機或其他機器的風(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)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(nèi)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(guān)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(fēng)冷技術(shù)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(guān)專利。

3 發(fā)動機或一般機器空冷主要技術(shù)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(xì)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(shù)的發(fā)展，為了加強冷卻效果，關(guān)注不僅僅在外部的氣缸和氣缸蓋上，從而開始關(guān)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(shù)的發(fā)展情況。

3.1主要技術(shù)分支的發(fā)展

發(fā)動機或一般機器冷卻技術(shù)領(lǐng)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(guān)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(lǐng)域主要是國外公司申請居大多數(shù)，國內(nèi)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(nèi)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(guān)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(yīng)用有一定關(guān)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(nèi)在這方面是一個持續(xù)走高的發(fā)展，與全球在該領(lǐng)域的發(fā)展步調(diào)保持一致。

國內(nèi)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(fēng)扇）上裝有風(fēng)輪風(fēng)扇，且在風(fēng)扇外殼內(nèi)側(cè)壁裝有導(dǎo)流板，能合理分配風(fēng)量（申請?zhí)朇N00220335）；同樣是國內(nèi)個人申請人肖亨琳在2003年提出了一種發(fā)電機內(nèi)部的發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，主要采用吸冷風(fēng)罩與發(fā)動機箱件側(cè)蓋連接，發(fā)動機上部左導(dǎo)風(fēng)板、發(fā)動機上部右導(dǎo)風(fēng)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(fēng)扇，將來自該風(fēng)扇的風(fēng)導(dǎo)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(shè)有多個貫通汽缸體實體部分的冷卻風(fēng)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(fēng)扇保持架安裝有冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇、缸體、缸頭罩于導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)，所述導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)形成吹向缸頭的流道，所述缸頭內(nèi)形成三條冷卻風(fēng)道（申請?zhí)朇N201410622196）。

3.3進氣閥或排氣閥冷卻的發(fā)展

關(guān)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(fēng)扇的上方配置進氣歧管，并在該進氣歧管的左右的中央設(shè)置用來從空氣濾清器吸入空氣的導(dǎo)管，并從該導(dǎo)管的兩側(cè)將冷卻風(fēng)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(cè)，汽缸頭設(shè)有多個冷卻風(fēng)道，其中左冷卻風(fēng)道貫穿排氣門左側(cè)實體，右冷卻風(fēng)道貫穿進氣門右側(cè)實體，中冷卻風(fēng)道于排氣門和進氣門之間貫穿實體，冷卻風(fēng)道的進風(fēng)端對應(yīng)柴油機上設(shè)置的導(dǎo)風(fēng)罩（申請?zhí)朇N201010154375）。

3.4燃料噴射器或火花塞的發(fā)展

關(guān)于“燃料噴射器或火花塞冷卻”，國內(nèi)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(lǐng)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(cè)方開放時的點火火花塞周圍的冷卻效率，在2002年提出在構(gòu)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(cè)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(shè)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(shè)有散熱片，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，缸頭本體上位于火花塞安裝孔側(cè)設(shè)有貫通的火花塞風(fēng)冷通道，火花塞風(fēng)冷通道避開缸頭本體上的功能孔（申請?zhí)朇N201120066553）。

4 結(jié)論

本文首先研究了國內(nèi)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(guān)技術(shù)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(nèi)在汽缸或汽缸蓋冷卻方面研究較早較廣，而關(guān)于內(nèi)部的精細(xì)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(jié)構(gòu)或者利用多種冷卻方式結(jié)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(dāng)前職務(wù)： 審查員，學(xué)歷： 碩士，研究方向： 發(fā)明專利實質(zhì)審查.