基于专利地图的吉林省汽车发动机技术战略研究

2014-12-31王戴尊

中国科技信息 2014年21期

王戴尊

吉林省是全国三大汽车集团之一，在汽车制造方面有着绝对的优势。通过对吉林省汽车发动机专利地图的分析和发动机技术领域的专利分析，从专利的角度对吉林省汽车发动机技术提出了战略思考。

利用专利文献可以了解和掌握汽车产业及技术的发展现状和趋势，预测未来技术动向，准确判定技术的生命周期，指导技术开发和创新决策。对于汽车工业而言，掌握先进的相关专利技术不是目的，而仅仅是技术创新的开端。利用专利文献可以更好地为技术和设备的引进服务。通过查阅专利文献，可以明确拟引进技术和设备的法律状态、专利年龄以及先进程度等信息，以争取贸易谈判中的主动权，避免造成不必要的经济损失。

1 吉林省汽车领域发展现状

吉林省的汽车产业基础雄厚，在整车制造方面，有全国三大汽车集团之一的一汽集团；在汽车零部件方面，吉林省有众多有实力的汽车零部件企业，有一汽富奥、一汽光洋、一汽东机工、长春海拉、长春富奥-江森、一汽-凯尔·海斯、长春塔奥、大陆汽车电子（原西门子）、吉林北方捷凯；在汽车科研与人才培养方面，吉林省也领先全国，有吉林大学汽车工程学院，是我国汽车工业人才培养和科学研究的重要基地；在相关的工业基础方面，吉林省作为新中国的“工业摇篮”，拥有钢铁、能源、化工、重型机械、军工等重大工业项目，为汽车产业的发展创造了基础优势和发展潜力；在政策性整合方面，吉林省拥有长春汽车产业开发区和吉林市汽车工业园区两大汽车产业园区，这也是吉林省建设国内最大汽车产业基地的核心和战略支撑。

这里拥有悠久的发展历史，为汽车产业发展打下了坚实基础，集聚了许多发展汽车产业的优质要素。整车制造能力全国领先，汽车工业产业链相对完整，科技、人才、自主品牌的优势都比较突出。但是，市场化程度相对较低，配套体系相对弱一些。

汽车产业已成为吉林省的产业龙头，围绕汽车主导产业建设产业集群，同时，针对区域发展特点及优势特色，进行汽车产业集群中长期规划，有利于吉林省经济的稳定、规模化发展，有利于吉林省工业现代化建设，有利于吉林省区域竞争力的质的提升。

2 基于专利地图的吉林省汽车发动机技术分析

本节所用数据采集的是CNIPR 数据库（中国知识产权网），时间为从入库时间到2013年2月的专利数据，从汽车发动机专利总申请量中提取吉林省的申请专利，共检索专利1153 件。因为专利申请到专利公开有18 个月的滞后期，使得大量专利还处于未公开状态，所以2012、2013年数据仅供参考。

总体趋势

图1 吉林省汽车发动机专利申请趋势

图2 吉林省汽车发动机专利技术生命周期

图3 吉林省汽车发动机IPC 构成

图1 显示，1985年开始吉林省汽车发动机专利发展比较缓慢，从2000年开始有较快的发展，2007年达到一个小峰值，年申请量达118 件，2007年之后呈下降趋势，直到2010年又迅速增长达到132 件。汽车发动机决定了汽车的质量，是汽车的核心。打造优良的汽车发动机成了提升汽车质量品牌的关键。国内无论是整车企业还是专业的发动机制造企业都在加大研发力度，以求在激烈的市场上占据一席之地。

技术生命周期

从吉林省汽车发动机技术生命周期看来（图2），技术生长率、技术成熟系数和新技术特征系数三条曲线的趋势大致类似，一直处于大幅度的振荡起伏状态，尤其是在1997年到2000年之间，有一个较大的上升趋势，这主要是因为在2000年我国汽车行业开始蓬勃发展，自主品牌的发动机生产迅速，大量的占领了市场，而吉林省作为汽车大省，因此也有较快的发展。而在2000年之后，技术处于平稳发展的阶段，由于市场的相对饱和，新技术的研发迟缓，从而导致2009年吉林省汽车发动机技术的衰落。

图4 吉林省汽车发动机IPC 趋势构成

IPC 构成

从吉林省汽车发动机IPC 构成来看，排在第一位的是F02M（一般燃烧发动机可燃混合物的供给或其组成部分），共有270 件，其次是F02B 和F02D 领域，分别申请专利数为118 和82 件，主要涉及领域是燃烧发动机。燃烧发动机是把燃料化学能通过燃烧形式转化为机械能的动力装置，发动机燃烧研究的主要目的是如何高效低污染地组织燃烧过程提高燃烧装置的热能转换效率研发适应不同燃料的燃烧装置以及开发新型的燃烧装置为机动车、农业和工程机械、船舶、机车等提供动力源。

IPC 逐年趋势分析

截取2000年到2012年汽车发动机IPC 趋势，如图4，可以看出吉林省汽车发动机IPC 发展最快的是F02M（一般燃烧发动机可燃混合物的供给或其组成部分）领域，2000年到2004年处于缓慢发展的阶段，在2004年之后开始迅速发展，2007年达到一个小峰值，随后又开始缓慢下降，到2010年发展到最高值，年申请量为46 件。其次在F02B 和F02D 领域也有一定的发展趋势，而其他的技术领域发展比较缓慢，一直处于平缓的发展。

吉林省前10 位的申请机构

图5 吉林省汽车发动机专利申请机构

从图5 吉林省汽车发动机专利申请机构可以看出，排在第一位的是中国第一汽车集团公司，占吉林省总申请量的67%，其次是吉林大学，占总量的24%；这表明中国一汽集团公司在吉林省汽车行业中已经占有一定的竞争优势，并有一定的垄断地位。中国第一汽车集团公司制造出新中国第一辆解放牌卡车，以及第一辆东风牌小轿车和第一辆红旗牌高级轿车，是国内最大的汽车企业集团之一，其子公司一汽解放汽车有限公司发动机分公司与国内各大院校及科研机构多年的合作研发，在原单一的CA6102 汽油发动机的基础上构建了宽品种、多系列的产品平台。匹配燃料有汽油、天然气、液化石油气、甲醇等，功率覆盖91 KW-108 KW，排放已达欧Ⅲ标准，与整车配置方式分前置和后置两种。而吉林大学作为全国一流的大学，在汽车发动机方面拥有一定的基础研究，是我国汽车行业高层次复合型人才培养基地、基础共性技术研究开发基地和为行业解决重大基础和关键技术问题的依托单位。

3 吉林省汽车发动机技术领域专利分析

发动机是汽车的动力源，其功用是将进入其中的燃料（汽油、柴油、天然气等）燃烧后放出的热能转换成机械能，并将获得的机械能输送给汽车地盘。现在汽车上常用的是四冲程、水冷式、往复活塞式、多缸发动机，它主要是由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系和电气系统组成。在技术领域的分析中，主要选取曲柄连杆和电气系统两个技术领域进行分析。

曲柄连杆结构的聚类分析

吉林省汽车发动机的曲柄连杆结构专利地图主要应用PIAS 软件对中国知识产权局收录的吉林省汽车发动机曲柄连杆结构专利进行聚类分析。吉林省汽车发动机曲柄连杆结构专利共有74 件，专利类型包括发明专利21 件和新型专利53 件。关键词提取权值设定：标题0.3%，摘要0.3%，权利要求0.3%，全文0.1%。吉林省汽车发动机曲柄连杆结构专利地图特征词权值如表1。根据赋权表，构建吉林省汽车发动机曲柄连杆结构专利地图。

表1 吉林省汽车发动机曲柄连杆结构专利地图主要特征词权值表

图6 所示的吉林省专利地图中红色代表吉林大学申请的专利，发动机曲柄连杆专利申请量占吉林省总申请量的33%，绿色是中国第一汽车集团，占18%。从专利地图来看，吉林省发动机曲柄连杆领域主要研究领域是活塞、气缸和主轴，专利数量占总数的45%，其主要申请机构是吉林大学和中国第一汽车集团，分别占20%和11%。吉林省发动机曲柄连杆领域主要技术领域是F02F5/00，占26%；其次是F02F3/00，占21%。

电气系统的聚类分析

吉林省汽车发动机的电气系统专利地图主要应用PIAS软件对中国知识产权局收录的吉林省汽车发动机电气系统专利进行聚类分析。吉林省汽车发动机电气系统专利共有67 件，专利类型包括发明专利12 件和新型专利55 件。关键词提取权值设定：标题0.3%，摘要0.3%，权利要求0.3%，全文0.1%。吉林省汽车发动机电气系统专利地图特征词权值如表2。根据赋权表，构建吉林省汽车发动机电气系统专利地图。

图6 吉林省曲柄连杆领域专利地图

图7 吉林省电气系统领域专利地图

表2 吉林省汽车发动机电气系统专利地图主要特征词权值表

图7 所示的吉林省专利地图中红色代表吉林大学申请的专利，专利申请量占吉林省总申请量的26%，绿色是中国第一汽车集团，占23%.从专利地图来看，吉林省发动机电气系统领域主要研究领域是发动机、水泵和高压，专利数量占总数的32%，其主要申请机构是中国第一汽车集团和吉林大学。吉林省发动机电气系统领域主要技术领域是F02N17/04，占17%和F02P3/02，占14%；其次是F02P5/145 和F02N15，分别占10%。

4 小结

从第二、三章的分析中，可以看出，吉林省汽车发动机在2000年之后，迅猛发展，国内出现很多自主品牌，但与国外技术相比仍有落后，我国汽车发动机的技术领域主要以燃烧发动机为主；本田株式会社是中国最大的专利申请机构，占总申请量的17%。吉林省汽车发动机专利申请机构可以看出，排在第一位的是中国第一汽车集团公司，占吉林省总申请量的67%。在华中专利申请的国家中，名列前三位者分别为：日本、美国和德国，各省分布中，江苏、浙江和山东列前三位。

吉林省发动机曲柄连杆领域主要研究领域是活塞、气缸和主轴，专利数量占总数的45%，吉林省发动机电气系统领域主要研究领域是发动机、水泵和高压，专利数量占总数的32%，其主要申请机构均是吉林大学和中国第一汽车集团。

在曲柄连杆技术中，我国各大汽车集团的主机厂发动机锻钢连杆制造技术与国外差距不大，不论从锻件的强度，表面强化技术，还是尺寸精度及产品的稳定性方面，都接近国外发达国家的水平。配件厂近年技术有所提升，但还存在一些问题，锻件成形及控冷技术落后，产品性能不稳定。在连杆轻量化方面，我国还相当落后，钛合金连杆，纤维强化铝合金连杆、粉末冶金锻造连杆的研究还没有开展，是今后要开展的研究。