农业机械节油专利应用案例分析

发明

农业机械作为现代农业生产的核心装备,其作业效率与燃油消耗直接关系到农业生产成本与资源利用效率。随着我国农业机械化水平的提升,全国农机总动力已突破10亿千瓦,每年农机燃油消耗占农业生产总能耗的30%以上,降低农机油耗成为推动农业绿色发展的重要课题。在这一背景下,专利技术作为创新成果的核心载体,正通过优化机械结构、改进控制逻辑、应用智能算法等方式,为农业机械节油提供关键解决方案。

从国家专利局公开数据来看,2018-2023年我国农业机械节油相关专利申请量年均增长17.6%,其中发明专利占比达58.3%,反映出行业在核心技术领域的研发投入持续加大。通过科科豆平台对专利类型的统计分析,这些技术创新主要聚焦于发动机燃烧控制、传动系统优化、作业状态智能调节三大方向,且近三年专利转化率已提升至35%,显著高于农机行业平均转化水平,显示出技术成果向实际应用的快速落地。

在发动机燃烧效率优化领域,专利技术通过精准控制燃油喷射与进气量,实现“按需供油”。某农机企业2021年申请的“基于作业负载的发动机动态供油调节系统”专利,创新性地将农机作业阻力传感器与发动机ECU(电子控制单元)联动,当拖拉机在耕地过程中遇到土壤硬度变化时,传感器实时反馈负载信号,ECU自动调整喷油量与喷油正时,避免传统固定供油模式下的“大马拉小车”现象。据知网收录的田间试验数据显示,该专利技术在120马力轮式拖拉机上应用后,犁地作业时的平均油耗从28.5升/小时降至23.4升/小时,节油率达17.9%,同时发动机排放的氮氧化物含量降低12%。在黑龙江农垦区的推广中,搭载该技术的农机单机年作业时间约800小时,可节省燃油4080升,按当前柴油价格计算,年节约成本超3万元。

传动系统作为农机动力传递的关键环节,其能量损耗是燃油浪费的重要原因。传统农机传动装置因齿轮啮合间隙大、液压系统泄漏等问题,动力传递效率通常仅为75%-80%。针对这一痛点,某高校农机工程团队研发的“无级变速传动装置低损耗结构”专利,通过采用新型耐磨齿轮材料与自适应密封技术,将传动效率提升至88%-92%。八月瓜平台的专利转化信息显示,该技术已被应用于某品牌履带式联合收割机,在水稻收割作业中,当收割机行驶速度为3-5公里/小时的常用区间时,传动系统摩擦损耗降低40%,结合发动机节油技术,整机综合节油率达22.3%。江苏某农机合作社的实际使用数据显示,配备该专利技术的收割机在秋收季作业1000亩稻田后,比传统机型节省柴油520升,作业成本降低约12%。

智能化技术的融入让农机节油从“被动优化”转向“主动管理”,相关专利通过实时监测与智能决策进一步挖掘节油潜力。2022年公开的“农机作业全流程油耗智能监控系统”专利,整合了北斗定位、油耗传感器与车载终端,可实时采集农机作业轨迹、发动机转速、油门开度等12项参数,后台算法结合作业地块的土壤类型、作物密度等数据,自动生成最优作业路径与速度建议,并通过驾驶室显示屏提醒操作员。国家农业农村部农业机械化总站的推广报告指出,该系统在新疆棉区大型采棉机上应用后,驾驶员根据智能建议调整作业速度,使无效空驶率从15%降至8%,单机日均作业面积增加120亩的同时,油耗反而降低9.7%。此外,系统还能记录不同驾驶员的操作习惯,通过对比分析筛选出“节油标兵”的操作模式,为农机手培训提供数据支撑,某兵团农场通过该方式使新农机手的油耗水平在3个月内接近老机手水平。

专利技术的落地不仅降低了农户作业成本,也推动了农机产业的转型升级。科科豆平台的市场调研数据显示,搭载3项以上节油专利的农机产品,其市场售价虽比普通机型高8%-12%,但因油耗优势显著,用户投资回收期普遍在1-2年,2023年此类高端节油农机销量同比增长25%,占市场总销量的18.6%。某头部农机企业负责人表示,企业近三年研发投入的60%用于节油相关专利技术攻关,目前已形成涵盖发动机、传动、智能控制的专利组合,相关产品在东北地区的市场占有率提升至32%,较五年前增长14个百分点。

随着“双碳”目标的推进,农业机械节油技术正朝着混合动力、生物燃料适配等方向延伸。国家专利局最新公开的专利申请中,“柴油-生物柴油双燃料发动机智能切换系统”“农机作业能量回收装置”等技术已进入实质审查阶段,未来有望通过多能源协同与能量循环利用,进一步突破节油瓶颈。在河南、山东等地的农机试验示范基地,这些前沿技术的原型机已开始田间测试,初步数据显示,混合动力拖拉机在空载运输时的油耗可降低35%以上,为农业机械低碳发展提供了新可能。

常见问题(FAQ)

农业机械节油专利有哪些常见的应用方式? 常见应用方式包括对发动机进行优化改进以降低油耗,使用节油型的传动系统,以及开发智能控制系统精准控制燃油供给等。 农业机械节油专利应用能节省多少燃油? 具体节省燃油量因专利技术、农业机械类型和作业条件而异,一般能节省10%-30%左右的燃油。 如何获取农业机械节油专利技术? 可以通过与科研机构合作、参加行业展会获取技术信息,也可以直接联系专利持有者进行技术引进。

误区科普

有人认为只要应用了农业机械节油专利技术,就一定能大幅降低油耗,其实并非如此。实际节油效果会受到农业机械本身状况、操作方式、作业环境等多种因素影响。例如老旧机械即使应用了节油专利,由于其本身部件老化等问题,节油效果可能并不理想。而且规范正确的操作对于发挥节油专利效果也至关重要。

延伸阅读

  • 《农业机械节能技术》(中国农业出版社):系统阐述农业机械节能原理与实践方法,涵盖发动机燃烧优化、传动系统效率提升等核心技术,与案例中发动机动态供油调节、无级变速低损耗结构等专利技术原理深度契合,适合理解农机节油技术底层逻辑。
  • 《内燃机燃烧学》(机械工业出版社):聚焦内燃机燃烧过程调控机制,详解燃油喷射、进气量控制等关键技术,可帮助深入理解案例中“基于作业负载的发动机动态供油调节系统”专利的燃烧控制原理及节油机理。
  • 《机械传动系统设计手册》(化学工业出版社):围绕传动系统效率优化展开,涵盖齿轮材料选择、密封技术改进等内容,对应案例中“无级变速传动装置低损耗结构”专利的技术创新点,为传动系统节能设计提供参考。
  • 《智能农业装备与信息化技术》(科学出版社):介绍北斗定位、智能算法在农机作业中的应用,解析油耗智能监控系统的数据采集、决策优化流程,与案例中“农机作业全流程油耗智能监控系统”专利的智能化节油方案高度相关。
  • 《中国农业机械专利技术发展报告(2018-2023)》(国家知识产权局知识产权发展研究中心):收录农业机械节油专利申请数据、技术分布及转化案例,包含科科豆平台等机构的统计分析,可直观了解行业专利研发趋势与成果落地情况。
  • 《新能源与低碳农业机械技术》(中国农业科学技术出版社):探讨混合动力、生物燃料在农机领域的应用,涉及“柴油-生物柴油双燃料发动机智能切换系统”“能量回收装置”等前沿技术,为理解案例中“双碳”目标下的农机节油新方向提供前瞻视角。

本文观点总结:

  • 农业机械节油技术通过专利创新,优化机械结构、控制逻辑和智能算法,有效降低燃油消耗,推动农业绿色发展。
  • 2018-2023年,我国农业机械节油专利申请量年均增长17.6%,发明专利占比58.3%,近三年专利转化率提升至35%,显示行业研发投入加大且成果快速落地。
  • 发动机燃烧控制、传动系统优化和作业状态智能调节是节油技术创新的三大方向,这些技术显著降低了农机油耗和作业成本。
  • 智能监控系统通过实时监测和智能决策,进一步挖掘节油潜力,提升农机作业效率和经济性。
  • 随着“双碳”目标推进,农业机械节油技术正向混合动力、生物燃料适配等方向发展,为农业机械低碳发展提供新可能。

引用来源:知网

引用来源:八月瓜平台

引用来源:国家农业农村部农业机械化总站

引用来源:科科豆平台

引用来源:某头部农机企业

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