在结构化表面上制作喷嘴结构制造技术

制造燃料喷射器喷嘴结构诸如例如喷嘴板、阀引导件、喷嘴板和阀引导件的组合等的方法，以及包括微结构化特征的其他制品。所述方法可采用多光子工艺以在三维结构化表面上形成微结构化图案，从而提供喷嘴结构和包括完成的微结构化特征诸如例如从一个或多个腔体延伸的通孔的其他制品，其中三维结构化表面的至少一部分用于形成腔体。通过避免需要使用多光子工艺形成其他喷嘴结构特征，在三维结构化表面上形成微结构化图案可减少形成包括微结构化特征和其他喷嘴结构特征(例如腔体)的喷嘴结构所需的时间。

Making nozzle structure on structured surface

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在结构化表面上制作喷嘴结构
本专利技术整体涉及制造喷嘴结构(例如，适用于内燃机的燃料喷射器中的部分的或完全的喷嘴板、阀引导件和其他喷嘴结构，包括此类结构的整体组合)，以及包括微结构化特征的其他制品。本专利技术还涉及制作结合有此类喷嘴结构的燃料喷射器。
技术介绍
有三种基本类型的燃料喷射器系统：进气道燃料喷射(PFI)、缸内直接喷射(GDI)和直接喷射(DI)。PFI和GDI使用汽油作为燃料，而DI使用柴油燃料。人们仍在继续努力进一步开发制造燃料喷射器喷嘴板(也称为导向板)以及包含该燃料喷射器喷嘴的燃料喷射系统的方法，以便潜在地提高燃料效率、减少内燃机的危害性排放，以及降低包含内燃机的车辆的总体能量需求。燃料喷射器系统使用包括具有穿过其中形成的通孔的喷嘴结构的燃料喷射器喷嘴，以递送燃料用于燃烧。制造喷嘴结构可在其中控制通过喷嘴结构递送燃料可改善或降低发动机的效率的系统中提出特别的挑战。
技术实现思路
本专利技术涉及制造燃料喷射器喷嘴结构的方法。此类结构可包括例如喷嘴板的一部分或全部、阀引导件、喷嘴板和阀引导件的组合等，以及包括微结构化特征的其他制品。在一个或多个实施方案中，本文所述的方法采用多光子工艺以在三维结构化表面上形成微结构化图案，从而提供喷嘴结构(例如，部分或完整的喷嘴板、阀引导件、它们的组合等)以及包括完成的微结构特征诸如例如一个或多个通孔、从一个或多个腔体延伸的一个或多个通孔，以及其他喷嘴结构特征的其他制品。一个或多个腔体可以形成为三维结构化表面的一部分、大部分或全部的形状。在一个或多个实施方案中，在如本文所述的三维结构化表面上形成微结构化图案可通过避免需要使用多光子工艺形成一个或多个腔体来减少形成包括微结构化特征和腔的喷嘴结构所需的时间。具体地，三维结构化表面可成形为形成类似于一个或多个腔体的喷嘴结构特征，其中微结构化特征使用多光子工艺形成在三维结构化表面上。避免需要使用多光子工艺形成某些喷嘴结构特征(例如，腔体形状和/或结构)可显著减少制造如本文所述的喷嘴结构和其他制品所需的时间。在一个或多个实施方案中，如本文所述的制造喷嘴结构的方法可包括：通过多光子处理第一材料在三维结构化表面的至少一部分、大部分或全部上形成微结构化图案；使用不同于第一材料的第二材料复制微结构化图案和三维结构化表面的至少一部分、大部分或全部的负片，以形成具有微结构化图案的负图案和三维结构化表面的至少一部分的负表面(即，负图案/表面)的复制结构；将复制结构与微结构化图案和三维结构化表面分离(例如，通过从三维结构化表面移除复制结构并从复制结构移除微结构化图案)。在一个或多个实施方案中，该方法还包括在复制负片之后从复制结构移除第二材料的一部分。在一个或多个实施方案中，在将复制结构从三维结构化表面移除之后发生从复制结构移除第二材料的一部分。在一个或多个实施方案中，三维结构化表面位于腔的底部，并且在多光子处理第一材料之前，该第一材料位于腔体中。在一个或多个实施方案中，三维结构化表面包括两个离散的规则表面，并且微结构化图案的至少一部分在两个离散的规则表面上形成。在一个或多个实施方案中，三维结构化表面导电。在一个或多个实施方案中，三维结构化表面包括作为位于基板的支撑表面上的独立且离散的制品设置的插入件。在一个或多个实施方案中，支撑表面不形成三维结构化表面的一部分。在一个或多个实施方案中，在第一材料中在三维结构化表面上形成微结构化图案之前，将插入件浸没在第一材料中。在一个或多个实施方案中，将复制结构与三维结构化表面分离包括移除插入件。在一个或多个实施方案中，三维结构化表面包括燃料喷射器阀的一部分、大部分或全部。在一个或多个实施方案中，微结构化图案包括多个微结构化特征，并且每个微结构化特征在三维结构化表面上形成。在一个或多个实施方案中，多个微结构化特征的每个微结构化特征包括在三维结构化表面上形成的基部和远离三维结构化表面的远侧端部，并且微结构化图案任选地包括附接到多个微结构化特征中的至少两个或更多个或者全部的远侧端部的至少一个支撑特征。在一个或多个实施方案中，复制复制结构的步骤包括电镀三维结构化表面，使得微结构化图案包含在第二材料内。在一个或多个实施方案中，在复制结构与三维结构化表面和微结构化图案分离之后，微结构化图案限定多个从复制结构的入口面延伸穿过复制结构到复制结构的出口面的通孔。以上
技术实现思路
并非旨在描述制造如本文所述的喷嘴结构或其他制品的方法的每个实施方案或每种实施方式。相反，根据附图，参考以下具体实施方式和权利要求书，对本专利技术更完整的理解将变得显而易见。附图说明图1为可使用本文所述的方法制造的喷嘴板形式的一个示例性喷嘴结构的透视图。图2为图1中所示的示例性喷嘴的顶视图。图3为沿图2中的线3-3截取的图1和图2中所示的示例性喷嘴板的剖视图。图4为在包含第一材料的基板上的腔体中的三维结构化表面的剖视图，以开始制造如图1至图3中所描绘的喷嘴板的一种例示性方法。图5描绘用于曝光多光子材料以在如本文所述的三维结构化表面上形成微结构化图案的曝光系统的一个示例性实施方案。图6描绘在使图4中的第一材料显影以形成微结构化图案并从腔体中移除未显影的第一材料之后形成微结构化图案的微结构化特征。图7描绘在使用第二材料复制微结构化图案和三维结构化表面之后形成微结构化图案的微结构化特征。图8描绘通过将复制结构与图7的腔体中的三维结构化表面分离而形成的复制结构。图9描绘在将复制结构与微结构化图案的微结构化特征分离之后由第二材料形成的复制结构，以及描绘要从复制结构移除以形成图1至图3的喷嘴板的第二材料的部分的虚线。图10为在移除第二材料的部分之后图9的喷嘴板的剖视图。图11为包括喷嘴板形式的喷嘴结构的另一示例性实施方案的燃料喷射器的一个示例性实施方案的剖视图，该喷嘴结构包括可使用如本文所述的方法制造的阀密封表面和位于喷嘴结构下方的阀。图12为在包含第一材料的基板上的腔体中的三维结构化表面的剖视图，该三维结构化表面可用于制造如图11中所描绘的喷嘴板，其中以虚线描绘图13的微结构化特征。图13描绘在使图12中的第一材料显影以形成微结构化图案并且从腔体移除未显影的第一材料之后形成微结构化图案的微结构化特征和支撑特征。图14描绘在使用第二材料复制微结构化图案和三维结构化表面之后的图12至图13的微结构化图案。图15描绘由第二材料形成的复制结构以及虚线，虚线描绘要从复制结构移除以形成图11中所描绘的喷嘴板的第二材料的一部分。图16为制造喷嘴板形式的喷嘴结构的另一种方法的剖视图，该喷嘴结构使用插入件以提供其上形成微结构化图案的三维结构化表面，其中用第二材料复制三维结构化表面和微结构化图案。图17为从图16的腔体移除之后的复制结构的剖视图，该复制结构具有微结构化图案和三维结构化表面插入件。图18为移除第二材料的一部分、微结构化图案和插入件之后以形成如本文所述的喷嘴板的另一示例性实施方案的图17的复制结构的剖视图。图19为具有位于其上的微结构化图案的三维结构化表面的一个例示性实施方案的剖视图，该三维结构化表面可用于如本文所述的例如制造喷嘴结构的方法的一个或多个实施方案中。图20为沿轴线511的方向所取的图19的三维结构化表面的端视图。图21为可用于形成如本文所述的喷嘴结构的组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造喷嘴结构的方法，所述方法包括：通过多光子处理第一材料在三维结构化表面的至少一部分上形成微结构化图案；使用不同于所述第一材料的第二材料复制所述微结构化图案和所述三维结构化表面的至少一部分的负片，以形成具有所述微结构化图案的负图案和所述三维结构化表面的至少一部分的负表面的复制结构；将所述复制结构与所述微结构化图案和所述三维结构化表面分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 US 62/438,5611.一种制造喷嘴结构的方法，所述方法包括：通过多光子处理第一材料在三维结构化表面的至少一部分上形成微结构化图案；使用不同于所述第一材料的第二材料复制所述微结构化图案和所述三维结构化表面的至少一部分的负片，以形成具有所述微结构化图案的负图案和所述三维结构化表面的至少一部分的负表面的复制结构；将所述复制结构与所述微结构化图案和所述三维结构化表面分离。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在所述复制之后，以及在所述分离之前或之后，从所述复制结构移除第二材料。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述复制结构与所述三维结构化表面分离之后发生所述从所述复制结构移除第二材料。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述三维结构化表面位于腔体的底部，并且其中在多光子处理所述第一材料之前，所述第一材料位于所述腔体中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述三维结构化表面包括两个离散的规则表面，并且所述微结构化图案的至少一部分形成在所述两个离散的规则表面上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述三维结构化表面是导电的。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述三维结构化表面包括插入件，所述插入件...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴里·S·卡彭特，斯科特·M·施诺布里克，杰弗里·N·巴尔托克，亚历山大·J·霍夫曼，布赖恩·K·纳尔逊，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US