包括注塑的制备喷嘴的方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及制备喷嘴的方法。更具体地，本公开涉及制备可被用作燃料喷射器或者燃料喷射器系统的部件的喷嘴的方法。
【背景技术】
[0002]在许多内燃机中，燃料喷射器对于精确地控制燃料和空气的混合是重要的，从而确保在最低残余烃类情况下的高效燃烧。为使效率最大化并使排放最小化，通过对燃料喷射器系统仔细的设计可实现减少未烧尽的烃类。
[0003]燃料喷射器系统的设计和总效率的中心是对一个或多个燃料喷射器喷嘴的构造，因为该燃料喷射器喷嘴引导、控制和定形燃料进入发动机燃烧部分的喷雾。燃料喷射器喷嘴通常由很难将精确设计元件或复杂构造(诸如薄型规格金属压印件)牢靠地结合进来的工艺形成。其他方法，诸如形成倒像喷嘴工具，通常要求多个高代价(金钱和时间二者)的制造步骤，诸如对由该工具压印的每个聚合物预成形品进行电铸并进一步磨削或平整化每个预成形品以获得通孔。存在对制造步骤的高代价最小化同时仍然允许精确控制喷嘴形状和尺寸的工艺的需要。
【发明内容】
[0004]在一个方面，本公开描述了一种制备燃料喷射器喷嘴的方法。更具体地，本公开描述了一种方法，包括提供能够进行多光子反应的第一材料，使用多光子工艺在该第一材料中形成第一微结构化图案，在与第一材料不同的第二材料中复制第一微结构化图案，以制备包括该第二材料中的第二微结构化图案的第一模具，以及在第三材料中复制第二微结构化图案，以制备包括第三微结构化图案的第二模具，该第三微结构化图案包括第三材料中的多个微结构。另外，本公开描述了在第三材料中的多个微结构的峰近侧将板定位在第二模具上方，在位于第二模具上方的围绕第三微结构化图案的且位于板下方的区域中注塑第四材料，以及移除板和第二模具，得到燃料喷射器喷嘴，其包括第四材料并且还包括多个通孔。
[0005]在一些实施例中，第三材料可与第一材料和第二材料不同。在其他实施例中，第三材料可与第二材料相同。第四材料可与第三材料相同，或者可与第一材料、第二材料和第三材料不同。在一些实施例中，在第二材料中复制第一微结构化图案包括电铸第一微结构化图案。在此类实施例中，第二材料可为镍或镍合金。在一些实施例中，第四材料可由聚合物、金属或陶瓷组成。第一材料可由聚(甲基丙烯酸甲酯)组成，和/或可为能够进行双光子反应的材料，该双光子反应可能为同时发生的双光子吸收。在一些实施例中，所描述的微结构可为三维直线体，或三维曲线体。
[0006]另外，所描述的方法可还包括如下步骤:移除燃料喷射器喷嘴的第四材料的剩余部分以打开多个通孔。此步骤可通过背侧磨削或EDM来实现。该工艺另外的步骤可包括使燃料喷射器脱粘，烧结燃料喷射器，以及向燃料喷射器喷嘴的表面施加金属。
[0007]在另一方，本公开描述了制备燃料喷射器喷嘴的方法，其包括提供能够进行多光子反应的第一材料以及使用多光子工艺在第一材料中形成第一微结构化图案。另外，该方法包括在与第一材料不同的第二材料中复制第一微结构化图案，以制备包括第二微结构化图案的模具，该第二微结构化图案包括第二材料中的多个微结构，在第二材料中的多个微结构的峰近侧将板定位在模具上方，在位于模具上方的围绕第二微结构化图案的且位于板下方的区域中注塑第三材料，以及移除板和模具，得到燃料喷射器喷嘴，其包括第三材料并且还包括多个通孔。
[0008]在一些实施例中，第三材料可与第一材料和第二材料不同。在其他实施例中，第三材料可与第二材料相同。所描述的方法可还包括如下步骤:移除燃料喷射器喷嘴的第三材料的剩余部分，以打开多个通孔。此步骤可通过背侧磨削或EDM来实现。该工艺的另外步骤可包括使燃料喷射器脱粘，烧结燃料喷射器，以及向燃料喷射器喷嘴的表面施加金属。在另一方面，本公开描述了一种制备燃料喷射器喷嘴的方法，包括通过在第一材料中形成微结构化图案来形成模具，该第一微结构化图案包括多个微结构，以及在模具中多个微结构的峰近侧将板定位在第一模具上方。另外，该方法包括在位于模具上方的围绕微结构化图案的且位于板下方的区域中注塑与第一材料不同的第二材料，以及移除该板和模具，得到燃料喷射器喷嘴，其包括第二材料并且还包括多个通孔。
[0009]在一些实施例中，形成微结构化图案可通过端铣来实现。在其他实施例中，形成微结构化图案可通过背侧磨削或EDM来实现。所描述的方法可还包括如下步骤:移除燃料喷射器喷嘴的第二材料的剩余部分，以打开多个通孔。此步骤可通过背侧磨削或EDM来实现。该工艺的另外的步骤可包括使燃料喷射器脱粘，烧结燃料喷射器，以及向燃料喷射器喷嘴的表面施加金属。
[0010]在仍然另一个方面，本公开描述了一种制备燃料喷射器喷嘴的方法，包括提供能够进行多光子反应的第一材料以及使用多光子工艺在第一材料中形成第一微结构化图案。该方法还包括在与第一材料不同的第二材料中复制第一微结构化图案，以制备包括第二材料中的第二微结构化图案的工具，使用该工具在金属基底中形成包括多个微结构的第三微结构化图案以形成模具，该第三微结构化图案是第二微结构化图案的反转图案，在金属基底中的多个微结构的峰近侧将板定位在模具上方，在位于模具上方的围绕第三微结构化图案的且位于板下方的区域中注塑第三材料，以及移除该板和模具，得到燃料喷射器喷嘴，其包括第四材料并且还包括多个通孔。
[0011]在一些实施例中，该工具可为电极。该工具可通过EDM在金属基底中形成微结构化图案。所描述的方法可还包括如下步骤:移除燃料喷射器喷嘴的第三材料的剩余部分，以打开多个通孔。此步骤可通过背侧磨削或EDM来实现。该工艺的另外的步骤可包括使燃料喷射器脱粘，烧结燃料喷射器，以及向燃料喷射器喷嘴的表面施加金属。
【附图说明】
[0012]图1A-1J为制备喷嘴的方法的中间示意性横截面正视图。
[0013]图2A-2H为制备喷嘴的另一方法的中间示意性横截面正视图。
[0014]图3A-3E为制备喷嘴的另一方法的中间示意性横截面正视图。
【具体实施方式】
[0015]应当理解，在本领域中，术语“喷嘴”可具有多种不同的含义。在一些具体的参考文献中，术语“喷嘴”具有广泛的定义。例如，美国专利公布2009/0308953 Al (Palestrant等人)公开了“雾化喷嘴”其包括多个元件，这些元件包括闭塞室50。这区别于对本文所提出的喷嘴的理解和定义。例如，当前描述的喷嘴将大体对应于Palestrant等人所述的孔插入部24。一般来讲，当前描述的喷嘴可被理解为雾化喷雾系统的最终锥形部分，喷雾最终从从该最终锥形部分喷出；例如参见韦氏字典(Merriam Webster’s dict1nary)对喷嘴的定义(“带有锥形部或收缩部的短管，用来(在软管上)加速或引导流体的流动”)，参考美国专利5，716，009 (Ogihara等人)可获得进一步理解。同样在该参考中，流体喷射“喷嘴”被广泛定义为多件式阀元件10 ;参见卷4，26-27行(“充当流体喷射喷嘴的燃料喷射阀10....”)。本申请中使用的对当前的术语“喷嘴”的定义和理解应涉及第一孔板130和第二孔板132，并且还可能涉及例如套筒138 (参见Ogihara等人的专利的图14和图15)，该套筒位于燃料喷雾器近侧。对本文所描述的术语“喷嘴”的相似理解用在美国专利5，127，156 (Yokoyama等人)中。该专利中，喷嘴10独立于附接或集成的结构的元件诸如旋流器12来定义，(参见图1(11))。当术语“喷嘴”涉及整个说明书下文和权利要求时，应牢记上文定义的理解。喷嘴也可指喷嘴板或喷嘴阵列；即，单个部件上的通孔的集合。相似地，一起制造的并且随后被切割开或者以其他方式分开的喷嘴组、喷嘴阵列、或者喷嘴板也限制在喷嘴的该定义下。
[0016]图1A为材料100的一部分的横截面不意性正视图。材料100可为任何合适的化合物或物质。在一些实施例中，材料100的一个或多个部分能够进行多光子反应。该表述“能够进行多光子反应”应理解为意指该材料能够通过同时吸收多光子来进行多光子反应。例如，材料100能够通过同时吸收双光子来进行双光子反应。例如，能够进行多光子反应