摘 要：由汽缸、汽缸蓋和活塞組成的燃燒室是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分，由于其高溫的工作環(huán)境，所以對(duì)材料的要求很高，同時(shí)對(duì)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(dòng)機(jī)的工作可靠性。本文首先研究了國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)或一般機(jī)器空冷專利申請(qǐng)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(jìn)氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞等方面對(duì)空冷發(fā)動(dòng)機(jī)或一般機(jī)器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路線進(jìn)行了梳理，重點(diǎn)分析了冷卻汽缸或汽缸蓋、冷卻進(jìn)氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞，最后對(duì)本領(lǐng)域的發(fā)展做了一個(gè)小結(jié)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；空冷；汽缸；閥；噴射器；火花塞

1引言

發(fā)動(dòng)機(jī)是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，由于具有較高熱效率、良好動(dòng)力學(xué)和燃油經(jīng)濟(jì)性，因此成為車輛、船舶等的動(dòng)力來(lái)源，是一整個(gè)機(jī)器的心臟。然而發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱則能夠保證整個(gè)機(jī)器“血液”流通是否通暢。發(fā)動(dòng)機(jī)或一般機(jī)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(guò)通道。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，其散熱主要集中在汽缸和汽缸蓋、活塞、冷卻進(jìn)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(shí)作用，共同對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)或一般的機(jī)器進(jìn)行散熱，提高散熱效率，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)或一般機(jī)器空冷專利申請(qǐng)總體分析

2.1專利發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)動(dòng)機(jī)或其他機(jī)器的風(fēng)冷技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展開始于1986年前后，并持續(xù)到2014年。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)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(guó)外在華申請(qǐng)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(guò)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(guó)外在華申請(qǐng)人在國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)趨勢(shì)，整個(gè)中國(guó)國(guó)內(nèi)在DPF主動(dòng)再生領(lǐng)域的發(fā)展形勢(shì)是與國(guó)外申請(qǐng)人的在華申請(qǐng)趨勢(shì)是保持大致一致的，相反國(guó)內(nèi)申請(qǐng)?jiān)?013年前后的大部分時(shí)間內(nèi)的發(fā)展都明顯弱于國(guó)外在華申請(qǐng)。

2.2 申請(qǐng)人區(qū)域分布

在發(fā)動(dòng)機(jī)或其他機(jī)器的風(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)申請(qǐng)的專利占據(jù)了中國(guó)國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域申請(qǐng)量一半以上的數(shù)量；中國(guó)在該領(lǐng)域以200多的申請(qǐng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了其它國(guó)家，同時(shí)在所有申請(qǐng)人當(dāng)中也是以專利申請(qǐng)量最多而位列首位；同時(shí)，中國(guó)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的申請(qǐng)量在這20幾年中持續(xù)增長(zhǎng)，反映出國(guó)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(dòng)機(jī)強(qiáng)國(guó)如日本、韓國(guó)在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量也不容小覷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家。

在國(guó)內(nèi)，江蘇省在發(fā)動(dòng)機(jī)或其他機(jī)器的風(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它省份的發(fā)展，其77件的專利申請(qǐng)量是第二名重慶市專利申請(qǐng)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(duì)來(lái)說(shuō)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(dòng)機(jī)或小汽車支柱性產(chǎn)業(yè)的存在有關(guān)。

進(jìn)一步對(duì)江蘇省專利申請(qǐng)分布進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)無(wú)錫市在這方面的申請(qǐng)量最多，其中無(wú)錫開普動(dòng)力有限公司的申請(qǐng)量最多，為32件，接著是無(wú)錫開鋪機(jī)械有限公司，申請(qǐng)量為5件；將兩者聯(lián)合起來(lái)看，無(wú)錫開普主要生產(chǎn)單杠柴油機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、叉車、四輪農(nóng)用運(yùn)輸車，其中在發(fā)電機(jī)這方面的研發(fā)也較領(lǐng)先。而個(gè)人申請(qǐng)人蔣堅(jiān)在該領(lǐng)域的申請(qǐng)也達(dá)3件專利。公司申請(qǐng)人“新世動(dòng)力”“鹽城市高越動(dòng)力”“江蘇普盛動(dòng)力”也申請(qǐng)了2件專利。

2.3 主要申請(qǐng)人

為了便于統(tǒng)計(jì)，我們將某些具有集團(tuán)-子公司關(guān)系的申請(qǐng)人歸屬于同一公司，比如，美國(guó)通用即通用旗下幾個(gè)公司的統(tǒng)稱。在發(fā)動(dòng)機(jī)或其他機(jī)器的風(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)外申請(qǐng)人中的日本本田技研工業(yè)株式會(huì)社在這方面占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，總共申請(qǐng)了25件專利，接近國(guó)外在華專利申請(qǐng)數(shù)的一半。而臺(tái)灣的光陽(yáng)工業(yè)公司也申請(qǐng)了7件專利，緊接其后的是日本的雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)、美國(guó)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(dòng)機(jī)或其他機(jī)器的風(fēng)冷技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人也是以公司為主體。其中，江蘇省無(wú)錫開鋪動(dòng)力有限公司申請(qǐng)了多達(dá)32件專利，該公司是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)發(fā)電機(jī)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(qǐng)了14件相關(guān)專利，其主要生產(chǎn)摩托車、發(fā)動(dòng)機(jī)，在這方面發(fā)動(dòng)機(jī)或其他機(jī)器的風(fēng)冷技術(shù)方面也做出了較為前沿的研究。個(gè)人申請(qǐng)人中的蔣堅(jiān)和孟榮水也申請(qǐng)了相關(guān)專利。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)或一般機(jī)器空冷主要技術(shù)發(fā)展路線

一般機(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)或機(jī)器的其他零件的裝置，其中冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)器的其他零件的裝置下又可細(xì)分為冷卻進(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(lái)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(dòng)機(jī)或一般機(jī)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(qǐng)量達(dá)到了發(fā)展的頂峰。在這一部分中，中國(guó)在汽缸和汽缸蓋冷卻這一部分發(fā)展較快，申請(qǐng)量整體趨勢(shì)是增加的，但在2009年和2012年時(shí)出現(xiàn)大幅度回落，在2013年又持續(xù)爬升。而關(guān)于冷卻進(jìn)氣閥或排氣閥，冷卻燃料噴射器或火花塞這兩個(gè)領(lǐng)域主要是國(guó)外公司申請(qǐng)居大多數(shù)，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)少之又少，在2010年之后才開始有申請(qǐng)公開。

另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞部件的特殊性，其冷卻常常采用油冷，空冷也就是進(jìn)排氣帶走一部分熱量，其主要還是靠?jī)?nèi)部的冷卻劑帶走其部件上的主要熱量，所以在統(tǒng)計(jì)過(guò)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(qǐng)量一直較少，其實(shí)與小汽車的廣泛應(yīng)用有一定關(guān)系。相對(duì)而言，國(guó)外在華申請(qǐng)量一直不多，且保持穩(wěn)定態(tài)勢(shì)，但是國(guó)內(nèi)在這方面是一個(gè)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(guó)內(nèi)個(gè)人申請(qǐng)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(qǐng)?zhí)朇N00220335）；同樣是國(guó)內(nèi)個(gè)人申請(qǐng)人肖亨琳在2003年提出了一種發(fā)電機(jī)內(nèi)部的發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，主要采用吸冷風(fēng)罩與發(fā)動(dòng)機(jī)箱件側(cè)蓋連接，發(fā)動(dòng)機(jī)上部左導(dǎo)風(fēng)板、發(fā)動(dòng)機(jī)上部右導(dǎo)風(fēng)板緊固在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體上，能保證對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)熱量大的地方進(jìn)行及時(shí)冷卻（申請(qǐng)?zhí)朇N200320110513）；雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)株式會(huì)社于2004年提出與曲軸連動(dòng)連接的風(fēng)扇，將來(lái)自該風(fēng)扇的風(fēng)導(dǎo)向氣缸和點(diǎn)火栓的護(hù)罩（申請(qǐng)?zhí)朇N200410004804）；重慶潤(rùn)通動(dòng)力有限公司在2010年提出汽缸體上設(shè)有多個(gè)貫通汽缸體實(shí)體部分的冷卻風(fēng)道（申請(qǐng)?zhí)朇N201010150168）；重慶鼎工機(jī)電有限公司在2014年提出軸套上通過(guò)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(qǐng)?zhí)朇N201410622196）。

3.3進(jìn)氣閥或排氣閥冷卻的發(fā)展

關(guān)于進(jìn)氣閥或排氣閥空冷的申請(qǐng)較少，目前的申請(qǐng)主要體現(xiàn)在：

洋馬株式會(huì)社在2005年提出在冷卻風(fēng)扇的上方配置進(jìn)氣歧管，并在該進(jìn)氣歧管的左右的中央設(shè)置用來(lái)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(jìn)氣閥、排氣閥，提高了汽缸頭的冷卻效率（申請(qǐng)?zhí)朇N200580024776）。曼柴油機(jī)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(gè)排氣通道，并且包括有帶有至少一個(gè)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(qǐng)?zhí)朇N200910261500）。隆鑫工業(yè)有限公司于2010年提出柴油機(jī)汽缸頭上的進(jìn)氣道和排氣道分別位于汽缸頭相對(duì)的兩側(cè)，汽缸頭設(shè)有多個(gè)冷卻風(fēng)道，其中左冷卻風(fēng)道貫穿排氣門左側(cè)實(shí)體，右冷卻風(fēng)道貫穿進(jìn)氣門右側(cè)實(shí)體，中冷卻風(fēng)道于排氣門和進(jìn)氣門之間貫穿實(shí)體，冷卻風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)端對(duì)應(yīng)柴油機(jī)上設(shè)置的導(dǎo)風(fēng)罩（申請(qǐng)?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(guó)內(nèi)的申請(qǐng)量一直很少，從2010年才開始有所發(fā)展，自2000年以來(lái)，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(huì)社為了提高將火花塞孔朝側(cè)方開放時(shí)的點(diǎn)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(dòng)機(jī)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(qǐng)?zhí)朇N02106843）。中國(guó)隆鑫通用動(dòng)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(jī)，包括缸頭本體和設(shè)置于缸頭本體的進(jìn)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(qǐng)?zhí)朇N201120066553）。

4 結(jié)論

本文首先研究了國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)或一般機(jī)器空冷專利申請(qǐng)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(jìn)氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞等方面對(duì)空冷發(fā)動(dòng)機(jī)或一般機(jī)器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路線進(jìn)行了梳理，重點(diǎn)分析了冷卻汽缸或汽缸蓋、冷卻進(jìn)氣閥或排氣閥以及冷卻燃油噴射器或火花塞，其中國(guó)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(qǐng)主要集中在日本企業(yè)，中國(guó)在這方面的起步較晚，但也在逐漸深入，取得了一些進(jìn)步。為了突破國(guó)外在華專利申請(qǐng)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(lái)保護(hù)自己的利益。

作者簡(jiǎn)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(yáng)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(shí)質(zhì)審查.