包括注塑的制備噴嘴的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及制備噴嘴的方法。更具體地，本公開涉及制備可被用作燃料噴射器或者燃料噴射器系統(tǒng)的部件的噴嘴的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多內(nèi)燃機中，燃料噴射器對于精確地控制燃料和空氣的混合是重要的，從而確保在最低殘余烴類情況下的高效燃燒。為使效率最大化并使排放最小化，通過對燃料噴射器系統(tǒng)仔細的設(shè)計可實現(xiàn)減少未燒盡的烴類。
[0003]燃料噴射器系統(tǒng)的設(shè)計和總效率的中心是對一個或多個燃料噴射器噴嘴的構(gòu)造，因為該燃料噴射器噴嘴引導(dǎo)、控制和定形燃料進入發(fā)動機燃燒部分的噴霧。燃料噴射器噴嘴通常由很難將精確設(shè)計元件或復(fù)雜構(gòu)造(諸如薄型規(guī)格金屬壓印件)牢靠地結(jié)合進來的工藝形成。其他方法，諸如形成倒像噴嘴工具，通常要求多個高代價(金錢和時間二者)的制造步驟，諸如對由該工具壓印的每個聚合物預(yù)成形品進行電鑄并進一步磨削或平整化每個預(yù)成形品以獲得通孔。存在對制造步驟的高代價最小化同時仍然允許精確控制噴嘴形狀和尺寸的工藝的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個方面，本公開描述了一種制備燃料噴射器噴嘴的方法。更具體地，本公開描述了一種方法，包括提供能夠進行多光子反應(yīng)的第一材料，使用多光子工藝在該第一材料中形成第一微結(jié)構(gòu)化圖案，在與第一材料不同的第二材料中復(fù)制第一微結(jié)構(gòu)化圖案，以制備包括該第二材料中的第二微結(jié)構(gòu)化圖案的第一模具，以及在第三材料中復(fù)制第二微結(jié)構(gòu)化圖案，以制備包括第三微結(jié)構(gòu)化圖案的第二模具，該第三微結(jié)構(gòu)化圖案包括第三材料中的多個微結(jié)構(gòu)。另外，本公開描述了在第三材料中的多個微結(jié)構(gòu)的峰近側(cè)將板定位在第二模具上方，在位于第二模具上方的圍繞第三微結(jié)構(gòu)化圖案的且位于板下方的區(qū)域中注塑第四材料，以及移除板和第二模具，得到燃料噴射器噴嘴，其包括第四材料并且還包括多個通孔。
[0005]在一些實施例中，第三材料可與第一材料和第二材料不同。在其他實施例中，第三材料可與第二材料相同。第四材料可與第三材料相同，或者可與第一材料、第二材料和第三材料不同。在一些實施例中，在第二材料中復(fù)制第一微結(jié)構(gòu)化圖案包括電鑄第一微結(jié)構(gòu)化圖案。在此類實施例中，第二材料可為鎳或鎳合金。在一些實施例中，第四材料可由聚合物、金屬或陶瓷組成。第一材料可由聚(甲基丙烯酸甲酯)組成，和/或可為能夠進行雙光子反應(yīng)的材料，該雙光子反應(yīng)可能為同時發(fā)生的雙光子吸收。在一些實施例中，所描述的微結(jié)構(gòu)可為三維直線體，或三維曲線體。
[0006]另外，所描述的方法可還包括如下步驟:移除燃料噴射器噴嘴的第四材料的剩余部分以打開多個通孔。此步驟可通過背側(cè)磨削或EDM來實現(xiàn)。該工藝另外的步驟可包括使燃料噴射器脫粘，燒結(jié)燃料噴射器，以及向燃料噴射器噴嘴的表面施加金屬。
[0007]在另一方，本公開描述了制備燃料噴射器噴嘴的方法，其包括提供能夠進行多光子反應(yīng)的第一材料以及使用多光子工藝在第一材料中形成第一微結(jié)構(gòu)化圖案。另外，該方法包括在與第一材料不同的第二材料中復(fù)制第一微結(jié)構(gòu)化圖案，以制備包括第二微結(jié)構(gòu)化圖案的模具，該第二微結(jié)構(gòu)化圖案包括第二材料中的多個微結(jié)構(gòu)，在第二材料中的多個微結(jié)構(gòu)的峰近側(cè)將板定位在模具上方，在位于模具上方的圍繞第二微結(jié)構(gòu)化圖案的且位于板下方的區(qū)域中注塑第三材料，以及移除板和模具，得到燃料噴射器噴嘴，其包括第三材料并且還包括多個通孔。
[0008]在一些實施例中，第三材料可與第一材料和第二材料不同。在其他實施例中，第三材料可與第二材料相同。所描述的方法可還包括如下步驟:移除燃料噴射器噴嘴的第三材料的剩余部分，以打開多個通孔。此步驟可通過背側(cè)磨削或EDM來實現(xiàn)。該工藝的另外步驟可包括使燃料噴射器脫粘，燒結(jié)燃料噴射器，以及向燃料噴射器噴嘴的表面施加金屬。在另一方面，本公開描述了一種制備燃料噴射器噴嘴的方法，包括通過在第一材料中形成微結(jié)構(gòu)化圖案來形成模具，該第一微結(jié)構(gòu)化圖案包括多個微結(jié)構(gòu)，以及在模具中多個微結(jié)構(gòu)的峰近側(cè)將板定位在第一模具上方。另外，該方法包括在位于模具上方的圍繞微結(jié)構(gòu)化圖案的且位于板下方的區(qū)域中注塑與第一材料不同的第二材料，以及移除該板和模具，得到燃料噴射器噴嘴，其包括第二材料并且還包括多個通孔。
[0009]在一些實施例中，形成微結(jié)構(gòu)化圖案可通過端銑來實現(xiàn)。在其他實施例中，形成微結(jié)構(gòu)化圖案可通過背側(cè)磨削或EDM來實現(xiàn)。所描述的方法可還包括如下步驟:移除燃料噴射器噴嘴的第二材料的剩余部分，以打開多個通孔。此步驟可通過背側(cè)磨削或EDM來實現(xiàn)。該工藝的另外的步驟可包括使燃料噴射器脫粘，燒結(jié)燃料噴射器，以及向燃料噴射器噴嘴的表面施加金屬。
[0010]在仍然另一個方面，本公開描述了一種制備燃料噴射器噴嘴的方法，包括提供能夠進行多光子反應(yīng)的第一材料以及使用多光子工藝在第一材料中形成第一微結(jié)構(gòu)化圖案。該方法還包括在與第一材料不同的第二材料中復(fù)制第一微結(jié)構(gòu)化圖案，以制備包括第二材料中的第二微結(jié)構(gòu)化圖案的工具，使用該工具在金屬基底中形成包括多個微結(jié)構(gòu)的第三微結(jié)構(gòu)化圖案以形成模具，該第三微結(jié)構(gòu)化圖案是第二微結(jié)構(gòu)化圖案的反轉(zhuǎn)圖案，在金屬基底中的多個微結(jié)構(gòu)的峰近側(cè)將板定位在模具上方，在位于模具上方的圍繞第三微結(jié)構(gòu)化圖案的且位于板下方的區(qū)域中注塑第三材料，以及移除該板和模具，得到燃料噴射器噴嘴，其包括第四材料并且還包括多個通孔。
[0011]在一些實施例中，該工具可為電極。該工具可通過EDM在金屬基底中形成微結(jié)構(gòu)化圖案。所描述的方法可還包括如下步驟:移除燃料噴射器噴嘴的第三材料的剩余部分，以打開多個通孔。此步驟可通過背側(cè)磨削或EDM來實現(xiàn)。該工藝的另外的步驟可包括使燃料噴射器脫粘，燒結(jié)燃料噴射器，以及向燃料噴射器噴嘴的表面施加金屬。
【附圖說明】
[0012]圖1A-1J為制備噴嘴的方法的中間示意性橫截面正視圖。
[0013]圖2A-2H為制備噴嘴的另一方法的中間示意性橫截面正視圖。
[0014]圖3A-3E為制備噴嘴的另一方法的中間示意性橫截面正視圖。
【具體實施方式】
[0015]應(yīng)當理解，在本領(lǐng)域中，術(shù)語“噴嘴”可具有多種不同的含義。在一些具體的參考文獻中，術(shù)語“噴嘴”具有廣泛的定義。例如，美國專利公布2009/0308953 Al (Palestrant等人)公開了“霧化噴嘴”其包括多個元件，這些元件包括閉塞室50。這區(qū)別于對本文所提出的噴嘴的理解和定義。例如，當前描述的噴嘴將大體對應(yīng)于Palestrant等人所述的孔插入部24。一般來講，當前描述的噴嘴可被理解為霧化噴霧系統(tǒng)的最終錐形部分，噴霧最終從從該最終錐形部分噴出；例如參見韋氏字典(Merriam Webster’s dict1nary)對噴嘴的定義(“帶有錐形部或收縮部的短管，用來(在軟管上)加速或引導(dǎo)流體的流動”)，參考美國專利5，716，009 (Ogihara等人)可獲得進一步理解。同樣在該參考中，流體噴射“噴嘴”被廣泛定義為多件式閥元件10 ;參見卷4，26-27行(“充當流體噴射噴嘴的燃料噴射閥10....”)。本申請中使用的對當前的術(shù)語“噴嘴”的定義和理解應(yīng)涉及第一孔板130和第二孔板132，并且還可能涉及例如套筒138 (參見Ogihara等人的專利的圖14和圖15)，該套筒位于燃料噴霧器近側(cè)。對本文所描述的術(shù)語“噴嘴”的相似理解用在美國專利5，127，156 (Yokoyama等人)中。該專利中，噴嘴10獨立于附接或集成的結(jié)構(gòu)的元件諸如旋流器12來定義，(參見圖1(11))。當術(shù)語“噴嘴”涉及整個說明書下文和權(quán)利要求時，應(yīng)牢記上文定義的理解。噴嘴也可指噴嘴板或噴嘴陣列；即，單個部件上的通孔的集合。相似地，一起制造的并且隨后被切割開或者以其他方式分開的噴嘴組、噴嘴陣列、或者噴嘴板也限制在噴嘴的該定義下。
[0016]圖1A為材料100的一部分的橫截面不意性正視圖。材料100可為任何合適的化合物或物質(zhì)。在一些實施例中，材料100的一個或多個部分能夠進行多光子反應(yīng)。該表述“能夠進行多光子反應(yīng)”應(yīng)理解為意指該材料能夠通過同時吸收多光子來進行多光子反應(yīng)。例如，材料100能夠通過同時吸收雙光子來進行雙光子反應(yīng)。例如，能夠進行多光子反應(yīng)