汽車引擎燃燒技術依然重要

【日經BP社報導】汽車引擎燃燒技術存在著提高引擎熱效率、CO2減排技術、廢氣達標等諸多課題。為解決這些課題，純電動汽車和氫能源動力汽車等新一代汽車應運而生，與實用化相關的研發也在推進。但是，JEITA（日本電子資訊技術產業協會）預測認為，配備汽油引擎和柴油引擎的汽車的產量在2017年仍將超過95％，新一代汽車的產量不足5％。也就是說，對於汽車引擎燃燒技術，提高引擎熱效率、CO2減排、廢氣達標等技術開發愈發重要。

日本專利廳通過開展“2014年度專利申請技術動向調查”，調查日本國內外汽車引擎燃燒技術相關專利的申請動向和研發動向，以及市場環境和政策走向，為今後日本應當開展的研發、技術開發指明方向（日本專利廳的調查報告概要）。下面介紹該調查的主要內容。

圖1為本次調查的技術總覽。在本次調查中，“汽車引擎燃燒技術”的調查對象可以分成“燃燒技術”和“利用燃燒減少廢氣成分的技術”兩個部分。“燃燒技術”又可分為燃燒控制技術、燃料噴射裝置、進氣系統裝置、點火系統裝置、燃燒室及相關部件（活塞、氣缸體、氣缸蓋等）、模型技術、燃燒形態（稀薄燃燒、HCCI燃燒等）和特殊機構類型（可變壓縮比機構等）。“利用燃燒減少廢氣成分的技術”又可分為利用燃燒減少NOx的技術、減少CO和HC的技術、減少PM的技術和減少SOx的技術。本次調查的範圍不包括汽油、柴油以外的其他燃料。另外，使用觸媒轉換器等物質的廢氣凈化控制也不在調查範圍之內。

圖1：汽車引擎燃燒技術的技術總覽

市場環境：全球汽車市場呈現增長趨勢，中國的銷量激增

全球汽車市場的規模逐年遞增，銷量於2013年突破了8000萬輛（圖2）。在主要國家中，中國市場的銷量近年來增速迅猛（圖3）。

圖2、全球汽車市場(單位：萬輛)

圖3、主要國家的汽車銷量

政策走向：各國標準趨於嚴格

在日美歐中韓，隨著消費者環保、提高燃燒效率的意識不斷提升，排放標準、燃效標準愈發嚴格（圖4）。順應這一趨勢，不只是汽車企業，德國的FVV（接受國家和企業援助的內燃機研究聯盟）、美國的ACCESS（美國能源部的提高燃效項目）等也在開展許多與燃燒技術相關的舉措（圖5，圖6）。在汽車企業中，也出現了與分擔其開發工作的企業合作開發技術的舉措。比如說，福特（FORD, F-US）正在與AVL（總部設在奧地利的工程公司）、FEV(研發引擎等、總部設在德國的企業)等進行合作開發（圖7）。

圖4、主要國家強化標準的動態

圖5、產官學合作的舉措(FW的事例)

圖6、產官學和作的舉措(ACCESS的事例)

圖7、企業的舉措(福特的事例)

專利申請動向：日本的申請最多

按照申請人的國籍，統計汽車引擎燃燒技術專利的申請件數可以發現，歷年的申請件數基本持平。國籍比例中，日籍申請人佔40.5％，人數最多，其次是歐籍25.3％、美籍22.8％。

圖8：各國申請人的申請件數推移及申請件數比例
（在日美歐中韓的申請，申請年（優先權主張年）2001～2012年）

各申請地和申請人國籍的申請件數：美國在中國的申請多於日本

按照申請地劃分，在本國申請的件數基本呈增加趨勢。特別是日本企業，與歐洲企業和美國企業相比，在本國申請的比例有所擴大。比較在中國的申請件數，美籍申請人的申請件數多於日籍申請人（圖9）。

圖9：按申請國和申請人國籍統計的專利申請件數
（在日美歐中韓的申請，申請年（優先權主張年）2001～2012年）

各技術類別的申請件數：日本領跑絕大多數技術類別，歐洲在模型技術上佔先

在汽車引擎燃燒技術方面，按照國籍統計各個技術類別的申請件數，日籍的申請件數在絕大多數技術類別中獨佔鰲頭。而在模型技術方面，歐籍的申請件數多於日籍（圖10）。

圖10：技術類別
按技術類別（燃燒技術及利用燃燒減少廢氣成分的技術）和申請人國籍統計的申請件數（申請年（優先權主張年）2001～2012年）

論文發表件數動向：歐洲的發表件數最多

按照研究機構的國籍統計論文件數，歐籍發表的論文最多，佔42.7％。其次是美籍、日籍。日本發表的論文件數為歐洲的一半以下（圖11）。歐籍發表的論文件數在2007～2009年間大幅增加。這可能是因為排放標準“EURO5”（要求NOx低於0.060g/km，PM低於0.005（乘用車）等）推行在即，使相關研發活躍了起來。

圖11：按研究機構的國籍統計的論文件數的推移，以及論文件數的比例
（論文發表年：2001～2013年）

歐美的大學和研究機構與企業合著的論文多

以大學和研究機構為對象，按照研究機構統計論文件數，排行榜的前十名如圖12所示。前十名中，大學或研究機構與企業合著的比例為歐洲45％，美國44％，日本9％，中國2％。歐美的大學及研究機構在前十名中佔據了9席。

圖12：以大學和研究機構為對象，按研究機構統計的論文件數排名，以及前十名的大學或研究機構與企業合著的件數、各國合著件數的比例（論文發表年：2001～2013年）

全部技術類別相加，歐洲的論文件數最多

與專利分析的結果（圖10）不同，全部技術類別相加，歐籍發表的論文最多。其中，關於模型技術的論文件數接近日本的4倍。第二多的是美國，約是日本的3倍（圖13）。

圖13：技術類別
在各技術類別（燃燒技術及利用燃燒減少廢氣成分的技術）中，各國研究機構的論文件數（論文發表年：2001～2013年）

焦點技術類別的動向：模型技術在歐美發展活躍

由專利申請件數與論文件數的調查結果可知，在汽車引擎燃燒技術中，日本應當關注的技術類別是模型技術。日籍在專利申請件數上輸給歐籍，歐美籍的論文件數分別是日籍的約4倍、約3倍，遙遙領先於日本。

從模型技術專利的申請人來看，豐田名列榜首（表1）。歐洲的申請人在前十名中有6席之多。然而，在論文作者中，豐田雖然躋身第9位，其他席位則全部被歐美機構包攬（表2）。

表1：各技術類別（模型技術）的申請人前十名
（在日美歐中韓的申請，申請年（優先權主張年）2001～2012年

表2：各技術類別（模型技術）的研究機構論文件數前十名
（論文發表年：2001～2013年）

日本需要“擺脫”對本國的偏重，制定全球化專利戰略

在歐美，汽車引擎燃燒技術的研發是作為國家計畫，由產官學合作推進（圖5，圖6），因此，歐美的大學及研究機構是通過與企業合作的方式，為達成實用化進行研發。不僅如此，在歐美，分擔汽車廠商開發工作的企業，發揮著帶動隸屬於產學中間領域的應用研究的作用，而日本沒有這樣的企業。

這可能是導致歐美在模型技術方面的論文件數（圖13）分別達到日本的約4倍、約3倍的原因。因此在日本，今後應該也有必要創建分擔汽車企業開發工作的企業，借助這些企業，促進汽車產業與大學的合作，為達成實用化進行研發。

全球的汽車銷量正在逐年遞增（圖2），中國的增長特別突出（圖3）。另一方面，日籍申請人的專利申請件數雖然名列榜首（圖8），但申請大多是在本國國內，在突飛猛進的中國，美籍申請人的申請件數更勝一籌（圖9）。在這種情況下，日本的申請人不能再一味側重日本國內，而是需要觀察各國的市場動向，構建專利申請戰略。（日本專利廳總務部策劃調查課）

《日經技術授權轉載》