发明创造名称：一种柴油发动机气缸进排气系统及工作方法
外观设计名称：
决定号：193582
决定日：2019-10-21
委内编号：1F270310
优先权日：
申请（专利）号：201610030246.2
申请日：2016-01-18
复审请求人：哈尔滨工业大学（威海）
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：马正颖
合议组组长：吕胜春
参审员：张广宇
国际分类号：F02F1/42(2006.01),F02M35/10(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求所保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，其中一部分区别技术特征被其他对比文件公开，另一部分区别技术特征属于为了完成对比文件公开的内容而采取的常规设置，那么在最接近的现有技术基础上结合相关对比文件及公知常识得到该权利要求所保护的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610030246.2，名称为“一种柴油发动机气缸进排气系统及工作方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为哈尔滨工业大学（威海）。本申请的申请日为2016年01月18日，公开日为2016年06月15日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年09月18日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为2018年05月28日提交的权利要求第1-4项，申请日提交的说明书摘要，说明书附图图1-2（第1-2页），摘要附图，说明书第1-19段（第1-4页）。驳回决定引用了如下对比文件：
对比文件1：CN 101892898A，公开日为2010年11月24日；
对比文件2：“汽油机分层废气再循环与稀薄混合气燃烧”，裴普成等，清华大学学报，第42卷第4期，第520-522页，公开日为2002年04月30日；
对比文件3：“时序进气柴油机缸内分层与燃烧排放特征数值分析”，沈照杰等，农业机械学报，第46卷第9期，第350-355页，公开日为2015年09月30日；
对比文件4：“车辆工程导论”，单鹏等，第340页，北京理工大学出版社，公开日为2015年12月31日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种柴油发动机气缸进排气系统，包括气缸、进气稳压罐和中冷器，气缸上设有进气口和排气口，进气口和排气口上分别设有进气门和排气门，进气稳压罐的出口经进气门与进气口相连，中冷器的入口经排气门与排气口相连，进气门和排气门上设有用于控制进气门和排气门开闭的进气凸轮轴和排气凸轮轴，其特征在于气缸上设有废气进气口，废气进气口上设有废气进气门，废气进气门上设有用于控制废气进气门开闭的废气进气凸轮轴，进气凸轮轴和废气进气凸轮轴控制进气门和废气进气门在气缸的吸气冲程中进气门和废气进气门先后依次开关；中冷器的出口连接有废气稳压罐，废气稳压罐出口经废气进气门与废气进气口相连；吸气冲程开始时，进气门在进气凸轮轴控制下打开，气缸将进气稳压罐内的气体吸入缸体内，达到设定时间后，进气门在进气凸轮轴控制下关闭，进气门关闭的同时、废气进气门在废气进气门凸轮轴的控制下打开，气缸将废气稳压罐内的废气吸入缸体内，吸气冲程结束时，废气进气门在废气进气凸轮轴控制下关闭，完成吸气冲程；排气冲程开启后，排气门在排气凸轮轴控制下打开，气缸内的废气经中冷器冷却后排入废气稳压罐、供吸气冲程使用；废气稳压罐内的废气超出设定压力时，安全阀打开泄压。
2. 根据权利要求1所述的柴油发动机气缸进排气系统，其特征在于所述的废气进气凸轮轴旋转一周，进气门打开的时间为吸气冲程时间的0 .6-0 .8倍，废气进气门打开的时间为吸气冲程时间的0 .2-0 .4倍，进气门打开时间与废气进气门打开时间的和为吸气冲程时间。
3. 根据权利要求1或2所述的柴油发动机气缸进排气系统，其特征在于所述的废气稳压罐出口与废气进气门间设有废气控制阀。
4. 根据权利要求3所述的柴油发动机气缸进排气系统，其特征在于所述的废气稳压罐上设有安全阀。”
驳回决定指出：独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：1）本申请是柴油发动机；2）进气门和排气门上设有用于控制进气门和排气门开闭的进气凸轮轴和排气凸轮轴，气缸上设有废气进气口，废气进气口上设有废气进气门，废气进气门上设有用于控制废气进气门开闭的废气进气凸轮轴，进气凸轮轴和废气进气凸轮轴控制进气门和废气进气门在气缸的吸气冲程中进气门和废气进气门先后依次开关；3）吸气冲程开始时，进气门在进气凸轮轴控制下打开，气缸将进气稳压罐内的气体吸入缸体内，达到设定时间后，进气门在进气凸轮轴控制下关闭，进气门关闭的同时、废气进气门在废气进气门凸轮轴的控制下打开，气缸将废气稳压罐内的废气吸入缸体内，吸气冲程结束时，废气进气门在废气进气凸轮轴控制下关闭，完成吸气冲程；排气冲程开启后，排气门在排气凸轮轴控制下打开，气缸内的废气经中冷器冷却后排入废气稳压罐、供吸气冲程使用；废气稳压罐内的废气超出设定压力时，安全阀打开泄压。但是，对比文件2给出了一种试验用的单缸五气门汽油机，采用3个进气道独立进气，中间进气道进空气汽油混合气，两侧进气道进空气或空气与废气的混合气将喷油时刻设定在进气行程中期，实现缸内充量分层，并且“进气门和排气门上设有用于控制进气门和排气门开闭的进气凸轮轴和排气凸轮轴，气缸上设有废气进气口，废气进气口上设有废气进气门，废气进气门上设有用于控制废气进气门开闭的废气进气凸轮轴，进气凸轮轴和废气进气凸轮轴控制进气门和废气进气门开关”是本领域的公知常识(参见对比文件4)；对比文件3公开了为了实现燃烧室壁周围及燃烧室底部较高浓度的O2分布，保证柴油机燃烧效率，第1段进气为空气，第2段进气为CO2，给出了空气和废气进气时序的技术启示，则权利要求1相对于对比文件1-3和公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2的附加技术特征部分被对比文件3公开，其余部分属于本领域的常规设置，从属权利要求3的附加技术特征被对比文件1公开了，从属权利要求4的附加技术特征属于本领域的常规设置，因此，从属权利要求2-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对申请人的意见陈述，进一步指出：根据对比文件1的附图和公开的技术方案，本领域技术人员可以毫无疑义地确定：气缸上设有进气口和排气口，进气口和排气口上分别设有进气门和排气门，稳压箱的出口经进气门与进气口相连，废气存储罐出口经废气进气门与废气进气口相连。“进气门和排气门上设有用于控制进气门和排气门开闭的进气凸轮轴和排气凸轮轴，气缸上设有废气进气口，废气进气口上设有废气进气门，废气进气门上设有用于控制废气进气门开闭的废气进气凸轮轴，进气凸轮轴和废气进气凸轮轴控制进气门和废气进气门开关”是本领域的公知常识，申请人声称，废气使用量仅为吸气冲程吸入气体总量的0.05-0.3倍，然而废气使用量与进气门打开的时间和废气进气门打开的时间有关，权利要求1对此并没有限定。此外，对比文件1-3与本申请的技术领域相同，均能改善尾气性能，在对比文件1结合对比文件2、对比文件3以及本领域的常用技术手段的基础上，本申请的技术效果可以预期。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2019年01月03日向国家知识产权局提出了复审请求，没有修改申请文件。复审请求人认为：
1）对比文件1中并未公开权利要求1中的:“废气稳压罐出口经废气进气门与废气进气口相连”。
2）对比文件2公开了汽油机分层废气再循环与稀薄混合气燃烧，并具体公开了:试验用的单缸五气门汽油机，火花塞布置在燃烧室中心……。从公开的文字和附图中可以明确看出，废气并不是单独进去气缸的，而是与空气混合后进入，其明确记载了“两个进气道独立进气，中间进气道进空气一汽油混合气，两侧进气道进空气或空气与废气的混合气”，进气方式明显不同。 3）对比文件4(公知常识)和本领域申请日前的任何文件中，均未记载区别技术特征所记载的内容，即:一个发动机上同时设有进气门、废气进气门和排气门，并相应的用进气凸轮轴、废气进气凸轮轴和排气凸轮轴来控制进气排气动作,更没有公开上述三个凸轮轴与三种气门配合。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月09日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为，对比文件1公开了一种内燃机排气再循环分层系统，进行废气再循环的分层控制的好处是可以有效地提高内燃机的燃油经济性能和排放性能。对比文件2主要公开了五气门汽油机（三个进气门，两个排气门），且也采用废气再循环，目的是实现缸内充量分层。对比文件2公开的确实是废气与空气混合后进入的，然而对比文件3公开了缸内EGR分层燃烧，具体公开了吸气冲程开始时，空气首先吸入缸体内，达到设定时间后，进气门关闭，进气门关闭的同时、废气进气门打开，废气吸入缸体内，吸气冲程结束时，废气进气门关闭，完成吸气冲程。两组气体在缸内的分布从图4中可以看到，与10段时序进气分布规律相同，O2在燃烧室底部较浓，CO2（即EGR）气体在燃烧室中心顶部较浓。在对比文件3的启示下，本领域技术人员有动机将对比文件2中的三进气门中一个或两个进气门设置为废气进气门，另外的设置为空气进气门，并且实现时序进气。且对比文件3在正文部分4.3和4.4中特别比较了时序进气与均匀进气（对比文件2的进气方式），从结果可知，时序进气具有明显的优势。至于对比文件4（公知常识，参见图7-14）则公开了三进两排五气门发动机上“进气门和排气门上设有用于控制进气门和排气门开闭的进气凸轮轴和排气凸轮轴”，因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年08月16 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求1与对比文件1的区别在于：（a）本申请是柴油发动机气缸进排气系统，还包括进气稳压罐，进气稳压罐的出口经进气门与进气口相连，进气门和排气门上设有用于控制进气门和排气门开闭的进气凸轮轴和排气凸轮轴；（b）废气进气口上设有废气进气门，废气进气门上设有用于控制废气进气门开闭的废气进气凸轮轴；废气稳压罐出口经废气进气门与废气进气口相连；进气凸轮轴和废气进气凸轮轴控制进气门和废气进气门在气缸的吸气冲程中进气门和废气进气门先后依次开关；吸气冲程开始时，进气门在进气凸轮轴控制下打开，气缸将进气稳压罐内的气体吸入缸体内，达到设定时间后，进气门在进气凸轮轴控制下关闭，进气门关闭的同时、废气进气门在废气进气门凸轮轴的控制下打开，气缸将废气稳压罐内的废气吸入缸体内，吸气冲程结束时，废气进气门在废气进气凸轮轴控制下关闭，完成吸气冲程；排气冲程开启后，排气门在排气凸轮轴控制下打开，气缸内的废气经中冷器冷却后排入废气稳压罐、供吸气冲程使用；废气稳压罐内的废气超出设定压力时，安全阀打开泄压。然而，区别技术特征a属于本领域技术人员的常规设置；区别技术特征b，对比文件3给出了为了更好的进行进气分层控制先进一定时间的空气后金一定时间的废气的技术启示，在对比文件1中公开了设置单独的废气进气道的情况下本领域技术人员有动机在废气进气口上该设置废气进气门及相应的凸轮轴，则相应的实现其控制过程，出于安全考虑，在废气稳压罐上设置安全阀也是本领域的常规设置，则在对比文件1基础上结合对比文件3以及本领域的公知常识得到权利要求1所要求保护的技术方案对本领域技术人员而言是显而易见的；从属权利要求2限定的附加技术特征是在对比文件3的启示下容易想到的；从属权利要求3限定的附加技术特征是在对比文件1的基础上容易想到的；从属权利要求4限定的附加技术特征是本领域技术人员的常规设置。关于复审请求人的意见陈述，合议组认为：对比文件1中虽然未公开“废气稳压罐出口经废气进气门与废气进气口相连”，但对比文件1中公开了“控制废气电磁阀通过废气进气道向气缸内喷射适量的废气”，可见废气进气道是直接通向气缸，即对比文件1中公开了废气存储罐的出口经废气电磁阀与废气进气口相连；此外，对比文件3中公开了第1段组分的进气持续时间为115℃A，第2段进气持续时间为117℃A（两段的曲轴转角之和正好为232℃A，基本为进气冲程总曲轴转角）。为了实现燃烧室壁周围及燃烧室底部较高浓度的02：分布，保证柴油机燃烧效率，第1段进气为空气，第2段进气为CO2，可见对比文件3给出了控制废气和空气进入气缸的时间的启示，则在对比文件1的单独的废气进气道的基础上本领域技术人员有动机单独设置废气进气门以便于对废气进气时间进行控制，而通过凸轮轴控制气门开闭是本领域技术人员的常规设置，则本领域技术人员有动机设置三个凸轮轴相应的控制进排气门以及废气进气门的开闭，并在对比文件3的启示下控制吸气冲程中使用进气凸轮轴、废气进气凸轮轴配合相应的气门进行分隔进气。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年09月30日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：
对比文件1中公开的技术特征为：“控制废气电磁阀通过废气进气道向气缸内喷射适量的废气”。如果将对比文件1与对比文件3结合，只能是使用废气电磁阀通过废气进气道向气缸内喷射适量的废气，本领域技术人员的设定是其只具备现有技术的实施而无有创造性的假想技术员，而在现有技术中不存在“一个发动机上同时设有进气门、废气进气门和排气门，并相应的用进气凸轮轴、废气进气凸轮轴和排气凸轮轴来控制进气排气动作。一位没有创造性的技术人员是不会采用现有技术中不存在的结构来替换对比文件1中存在缺陷的技术特征的。本领域技术人员只会有动机将一个现有技术特征应用到另一个技术方案中，而不是设计一个想要的方案再进行应用。这分明是在推理本发明中特定技术特征的合理性，典型的事后诸葛亮。因此，该技术特征并非本领域技术人员很容易想到。具有创造性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在复审程序中未对申请文件进行修改，本复审请求决定所针对的文本为：2018年05月28日提交的权利要求第1-4项，申请日提交的说明书摘要，说明书附图图1-2（第1-2页），摘要附图，说明书第1-19段（第1-4页）。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
具体到本案：
(1)权利要求1请求保护一种柴油发动机气缸进排气系统，对比文件1（CN101892898A）公开了一种用于内燃机的新型排气再循环分层系统(相当于气缸进排气系统)，说明书附图1-2公开了：气缸和回收冷却装置(相当于中冷器)，气缸上设有进气口和排气口，进气口和排气口上分别设有进气门和排气门(参见图2)，回收冷却装置的入口经排气门与排气口相连；气缸上设有废气进气口(参见图2中两废气隔板1之间形成的废气进气道的端口)，控制废气电磁阀通过废气进气道向气缸内喷射一定的废气，回收冷却装置的出口连接有废气存储罐（相当于废气稳压罐）废气存储罐出口经废气电磁阀与废气进气口相连。
该权利要求与对比文件1的区别在于：
(a)本申请是柴油发动机气缸进排气系统，还包括进气稳压罐，进气稳压罐的出口经进气门与进气口相连，进气门和排气门上设有用于控制进气门和排气门开闭的进气凸轮轴和排气凸轮轴；
(b)废气进气口上设有废气进气门，废气进气门上设有用于控制废气进气门开闭的废气进气凸轮轴; 废气稳压罐出口经废气进气门与废气进气口相连；进气凸轮轴和废气进气凸轮轴控制进气门和废气进气门在气缸的吸气冲程中进气门和废气进气门先后依次开关；吸气冲程开始时，进气门在进气凸轮轴控制下打开，气缸将进气稳压罐内的气体吸入缸体内，达到设定时间后，进气门在进气凸轮轴控制下关闭，进气门关闭的同时、废气进气门在废气进气门凸轮轴的控制下打开，气缸将废气稳压罐内的废气吸入缸体内，吸气冲程结束时，废气进气门在废气进气凸轮轴控制下关闭，完成吸气冲程；排气冲程开启后，排气门在排气凸轮轴控制下打开，气缸内的废气经中冷器冷却后排入废气稳压罐、供吸气冲程使用；废气稳压罐内的废气超出设定压力时，安全阀打开泄压。
由此可见，本申请实际解决的技术问题是如何更加有效的实现废气与进气的分层。
对于区别技术特征a，柴油发动机是常见的内燃机类型，本领域技术人员有动机将对比文件1中公开的进排气系统应用于柴油发动机，同时设置进气稳压罐，将其出口经进气门与进气口相连以对进气进行稳压，通过进排气凸轮轴控制进排气门开闭都是本领域技术人员的常规设置；
对于区别技术特征b，对比文件3（“时序进气柴油机缸内分层与燃烧排放特征数值分析”，沈照杰等，农业机械学报，第46卷第9期，第350-355页，2015年9月）具体公开了：研究对象为直列6缸高压共轨直喷柴油机，为研究方便，以CO2代替进气EGR。进气分段:进气过程经历曲轴转角233.40 ℃A，分成10个时间段，每段为23.34 ℃A。前5段的进气组分分布规律相同(上稀下浓)，后5段的进气组分分布规律相同(上浓下稀)。基于这一规律，考虑到柴油机一个工作循环的进气冲程只经历几毫秒，时序进气分段越多，进气控制难度越大，只将进气过程分为两段。进气前半段用于组织燃烧室底部及周围分布的主要进气组分，后半段用于组织气缸顶部及中心位置分布的主要进气组分。将10段时序进气简化为2段时序进气。第1段组分的进气持续时间为115 ℃A，第2段进气持续时间为117 ℃A（两段的曲轴转角之和正好为232 ℃A，基本为进气冲程总曲轴转角）。为了实现燃烧室壁周围及燃烧室底部较高浓度的O2分布，保证柴油机燃烧效率，第1段进气为空气，第2段进气为CO2，两组气体在缸内的分布从图4中可以看到，与10段时序进气分布规律相同，O2在燃烧室底部较浓，CO2气体在燃烧室中心顶部较浓，可见对比文件3中给出了为了更好的进行进气分层控制先进一定时间的空气后进一定时间的废气的技术启示，则在对比文件1中设置了单独的废气进气道的情况下，本领域技术人员有动机在废气进气口上设有废气进气门，废气进气门上设有用于控制废气进气门开闭的废气进气凸轮轴; 废气稳压罐出口经废气进气门与废气进气口相连以便于分别控制进气和废气进入气缸，则在对比文件1结合公知常识采用进气凸轮轴、排气凸轮轴及废气进气凸轮轴配合进气门、排气门和废气进气门控制进气道和废气进气道的开闭的基础上本领域技术人员有动机设置成吸气冲程开始时，进气门在进气凸轮轴控制下打开，气缸将进气稳压罐内的气体吸入缸体内，达到设定时间后，进气门在进气凸轮轴控制下关闭，进气门关闭的同时、废气进气门在废气进气门凸轮轴的控制下打开，气缸将废气稳压罐内的废气吸入缸体内，吸气冲程结束时，废气进气门在废气进气凸轮轴控制下关闭，完成吸气冲程；排气冲程开启后，排气门在排气凸轮轴控制下打开，气缸内的废气经中冷器冷却后排入废气稳压罐、供吸气冲程使用；而出于安全考虑，在废气稳压罐上设置安全阀，当废气稳压罐内的废气超出设定压力时安全阀打开泄压是本领域技术人员的常规设置。
由此可见，在对比文件1的基础上结合对比文件3及本领域的公知常识得到该权利要求所要求保护的技术方案对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此，该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步，则该权利要求不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
(2)对于从属权利要求2，对比文件3公开了：第1段组分的进气持续时间为115 ℃A，第2段进气持续时间为117 ℃A（两段的曲轴转角之和正好为232 ℃A，基本为进气冲程总曲轴转角，即进气门打开时间与废气进气门打开时间的和为吸气冲程时间）。可见，对比文件3中公开了进空气时间和进排气时间的和为吸气冲程时间，而根据具体发动机具体匹配废气进气门打开时间和进气门打开时间的是本领域技术人员的常规设置，因此，在其所引用的权利要求不具备创造性的基础上，上述权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(3)对于从属权利要求3，对比文件1附图1公开了：废气存储罐出口设有废气电磁阀（相当于废气控制阀），在设置了废气进气门的情况下，本领域技术人员有动机将废气控制阀设置在废气存储罐与废气进气门之间。因此，在其所引用的权利要求不具备创造性的基础上，上述权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(4)对于从属权利要求4，出于安全考虑为了控制罐内压力，在废气稳压罐上设置安全阀是本领域的常规技术手段。因此，在其所引用的权利要求不具备创造性的基础上，上述权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
复审请求人认为：对比文件1中公开的技术特征为：“控制废气电磁阀通过废气进气道向气缸内喷射适量的废气”。如果将对比文件1与对比文件3结合，只能是使用废气电磁阀通过废气进气道向气缸内喷射适量的废气，本领域技术人员的设定是其只具备现有技术的实施而无有创造性的假想技术员，而在现有技术中不存在“一个发动机上同时设有进气门、废气进气门和排气门，并相应的用进气凸轮轴、废气进气凸轮轴和排气凸轮轴来控制进气排气动作。一位没有创造性的技术人员是不会采用现有技术中不存在的结构来替换对比文件1中存在缺陷的技术特征的。本领域技术人员只会有动机将一个现有技术特征应用到另一个技术方案中，而不是设计一个想要的方案再进行应用。这分明是在推理本发明中特定技术特征的合理性，典型的事后诸葛亮。因此，该技术特征并非本领域技术人员很容易想到。具有创造性。
对此，合议组认为：
关于对比文件1中公开的废气电磁阀，根据对比文件1中的记载“控制废气电磁阀通过废气进气道向气缸内喷射适量的废气”可见其所控制的是废气的量，而并未记载其具体能够调整废气供给的时刻，而采用气门配合相应的凸轮动作控制气流适时的进入/排出气缸是本领域技术人员的常规设置，则在对比文件3给出了为了更好的进行进气分层控制先进一定时间的空气后进一定时间的废气的技术启示下本领域技术人员有动机单独设置废气进气门以便对废气供给的时刻进行控制，进而形成一个发动机上同时设置有进气门、废气进气门和排气门，并相应的用进气凸轮轴、废气进气凸轮轴和排气凸轮轴来控制进气排气动。
此外，对比文件1中废气电磁阀对应于本申请中的废气控制阀，参考本申请中说明书第0006段中的记载“本发明中所述的废气稳压罐出口与废气进气门间设有废气控制阀。可以根据柴油机转速调节废气控制阀的开度，满足在不同转速下工作所需的废气量”可见，本申请中的废气控制阀是调节废气的量的控制阀。综上所述，复审请求人的上述意见陈述不能被接受。
根据以上事实和理由，本案合议组依法作出以下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年09 月18 日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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