柴油机排气后处理技术综述

张格健

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心 天津 300304

摘 要：随着国六标准的出台，对尾气排放要求越发严格，而降低排放的重要手段就是排气后处理技术。本文基于排气后处理技术的发展、现状，从专利分析方面，对排气后处理技术全球和我国专利申请状况、重要申请人进行了统计、分析，较为深入的分析了当前局势，为今后我国的发展提供参考。

关键词：柴油机；排气处理；SCR；DPF；专利分析

1、排气后处理技术发展概述

柴油机排气后处理技术正式用于柴油机是从欧Ⅳ排放阶段开始的，主要技术路线有SCR和DPF两种，由于各国法规、油品和关注的性能指标具体情况不同，采取的技术路线也不同^[1]。采用SCR技术路线时，通过机内净化技术，PM可降至法规要求，但NOx排放会显著增高，依靠高效的SCR 后处理系统将NOx 降至法规标准水平。另外，SCR 系统对柴油含硫量的要求较低且可显著节省燃油费用^{[2] [3]}。采用DPF技术路线时，通过机内用冷却EGR降低NOx，这时PM会有明显升高，然后用DPF降低PM排放。DPF 系统的复杂程度和成本低于SCR技术路线^{[4] [5]}。而专利分析是企业战略与竞争分析中一种独特而实用的分析方法，是维护自身权益与抢占技术制高点的重要支撑^[6]。

本文应用Incopat软件对排气后处理技术中SCR技术和DPF技术2000~2019年的全球和国内专利申请分别进行了检索，并对检索结果进一步作了统计，具体从专利申请量、主要申请人进行了分析。

2、SCR技术专利分析

2.1全球专利申请状况

全球专利申请量趋势可以概述为：1）萌芽期（2000年-2003年），申请量较少，每年都不高于2000件，这是因为在该时期SCR技术还比较落后，人们的关注点还在于车辆的动力性，至于SCR技术还处在萌芽期；2）快速增长期（2003年-2014年），SCR技术的专利年申请量明显逐年增加，可见，随着人们对汽车的节能意识以及环保意识提升，人们越来越关注SCR技术，进而促进了专利申请的爆炸式增长，而且这几年也是汽车产业迅猛发展的一个侧面写照；3）成熟期（2014年以后）SCR技术在2014年达到申请量的顶峰，达到了8256件，随后出现了下降趋势，特别是在2017年，全球申请量下滑严重，这是由于SCR技术越发成熟，已发展到一定的瓶颈，想要再进行突破，相当困难，需要投入更多的研发。

2.2全球专利申请重要申请人分析

从国外重要申请人方面对全球车辆SCR技术的专利申请做进一步分析，主要考虑申请人的申请总量，按照申请总量进行排名。排在前列的申请人主要集中在美国、日本、德国。基本上集中在汽车工业最发达的几个国家，并且实力越强的企业越注重专利的战略布局，如专利申请量排名第一的美国福特公司，其申请量达到了2315件，专利已成为其扩展其产业、与竞争对手抗衡的重要工具。

2.3国内专利申请状况

我国是在2000年已经开始关注对SCR技术进行专利申请，但从2000年至2005年申请量并不多，申请量从108件到258件之间波动。同时，我国的SCR技术专利申请趋势也呈现出三个阶段，即萌芽期、快速增长期、成熟期。中国申请量在2016年达到峰值，达到2552件，这体现出了我国汽车行业在近几年来快速发展的势头。

2.4国内专利申请重要申请人分析

从国内专利申请重要申请人方面进行分析，主要考虑申请人的申请总量，并按照总量进行排名。国内重要的申请人主要集中在企业，其中，潍柴动力股份有限公司对SCR技术的专利申请量最多，居国内首位，其次是天纳克（苏州）排放系统有限公司。国内高校对SCR技术的专利申请量较多的是天津大学、哈尔滨工程大学以及吉林大学。并且从总体来看，国内个人对于SCR技术的专利申请量占重要比例，说明现阶段我国人民群众对前言科技的研究也很积极、主动。

3、DPF技术专利分析

3.1全球专利申请状况

全球专利申请趋势大致可以分为两个阶段，各阶段以专利申请量的变化为准。包括：1）快速发展期（2003年~2008年），DPF技术的专利年申请量明显逐年增加，于2008年达到申请量顶峰，7915件，可见，随着人们对汽车的节能意识以及环保意识提升，人们越来越关注DPF技术，进而促进了专利申请的增长；2）平稳期（从2008年至今），DPF技术的专利年申请量稳中有降，特别是在2008年全球金融危机的影响下，2009年申请量下滑严重，但随着经济复苏，人们又重新关注DPF技术，所以申请量又稳步回升，但随着DPF技术越发成熟，其已逐渐发展到一定的瓶颈，想要再进行突破，相当困难，需要投入更多的研发。

3.2全球专利申请重要申请人分析

从国外重要申请人方面对全球车辆DPF技术的专利申请做进一步分析，主要考虑申请人的申请总量，按照申请总量进行排名。排在前列的申请人主要集中在美国、日本以及欧洲国家。基本上集中在汽车工业最发达的几个国家，并且实力越强的企业越注重专利的战略布局，如专利申请量排名第一的日本丰田公司，其申请量达到了5016件，专利已成为其扩展其产业、与竞争对手抗衡的重要工具。

3.3国内专利申请状况

我国是在2000年已经开始关注对SCR技术进行专利申请，但从2000年至2008年，申请量稳定增长，从55件增长到990件。但受到2008年全球金融危机的影响下，2009年申请量下滑严重，申请量降低至884件，但随着经济复苏，我国又重新关注DPF技术，所以申请量又稳步回升。同时，我国的DPF技术专利申请趋势呈现出三个阶段，即萌芽期、快速增长期、成熟期。中国申请量在2013年达到峰值，达到1540件，这体现出了我国汽车行业在近几年来快速发展的势头。

3.4国内专利申请重要申请人分析

从国内专利申请重要申请人方面进行分析，主要考虑申请人的申请总量，并按照总量进行排名。国内重要的申请人主要集中在企业和高校，其中，潍柴动力股份有限公司对DPF技术的专利申请量最多，居国内首位，达到175件，其次是中国第一汽车股份有限公司。而国内高校对DPF技术的专利申请量较多的是天津大学和江苏大学。从总体来看，国内对于DPF技术的专利申请量主要以企业为主，说明企业对前言科技的研发更积极、更主动，因为只有掌握了核心科技，一个企业才能做大做强。

4、总结

就目前来讲，国内外SCR技术和DPF技术相对较为成熟，应用比较广泛。随着国六标准出台，我国未来会越来越关注尾气排放问题，对排放的标准也肯定会越来越严苛，这就需要行业不断研发，不断降低排放。在缸内燃烧阶段研发受限的情况下，必须在排气后处理发面进行突破。

同时，通过上述分析全球以及国内有关SCR和DPF技术专利申请的状况，总体来讲，国内关于SCR和DPF技术的专利发展相比于国外发达国家，申请量较少，且在第一梯队的研发企业中缺少我国企业的身影，所以我国相关企业还是应该加大研发力度，争取专利战略制高点。另一方面，我国有关SCR和DPF技术的专利申请量分布主要还是集中在企业和高校，但个人申请颇有分量，在今后应更加鼓励人民群众发挥聪明才智，为我国汽车行业发展及节能减排做出贡献。

参考文献

[1]张建才. 基于柴油机排气后处理的排放控制技术应用研究[J].汽车实用技术,2015年.

[2]张珠让. 国五柴油发动机SCR系统的应用及保养[J].农机使用与维修,2018年.

[3]游靖. SCR系统在高压共轨轻型车用柴油机上的应用研究[D].江苏大学,2017年.

[4]周朝兵,申立中,张煜. 满足国Ⅵ及以上排放要求的柴油机DPF技术[J].农业装备与车辆工程,2019年.

[5]胡乃涛,张学敏,林超群,余鹏. 柴油机用DPF技术及其再生系统的匹配与优化[J]. 环境工程学报,2015年.

[6]杨铁军. 专利分析务实手册[M]. 北京：知识产权出版社, 2012.