尤其用于喷油嘴的穿孔盘及该穿孔盘的制造方法

摘要

一种穿孔盘，包含一用于液体尤其是燃料流动的完整的通道，该通道由进气孔(36)、出气孔(38)和至少一位于其间的通道(42)组成。进气孔(36)和出气孔(38)同样置于穿孔盘(23)内，但是径向偏移，通过出气孔(38)相对于进气孔(36)的偏移设置，形成介质的一S形流动，由此形成一具雾化效果的湍流。该穿孔盘尤其适合应用于燃料喷射装置中的喷油嘴、喷墨嘴或升华干燥方法。

说明书

技术背景

本发明涉及一种穿孔盘，尤其是一种如权利要求1所述的用于喷油嘴的穿孔盘以及涉及一种如权利要求27所述的一种穿孔盘的制造方法。

文件EP-OS0354660中介绍了一种制成穿孔盘形状的喷嘴，该穿孔盘表现为所谓的“S形穿孔盘”。这是指位于该穿孔盘内的进气孔和出气孔相互偏移设置，因此在该穿孔盘内流动的液体必然产生一“S形流动”。所述的穿孔盘由两个平的、底部相互接合的片制成，该片由硅组成。在该硅片的某些区域厚度变小，在第一片中的孔和第二片中的孔之间形成平行于片端面的切缝。通过掩膜蚀刻技术，制造出具有多个进气孔与出气孔的穿孔盘结构。其截锥形的穿孔盘内的孔轮廓以合乎逻辑的方式由各向异性的蚀刻技术制出。

文件EP-OS0314285中介绍了一种由弹性阀门片和同样由硅制成的喷嘴片构成的阀门结构。该两硅片相互连接并且相互间可有相对的偏移。在硅阀门片内具有与喷嘴片的出气孔偏移设置的进气孔。在该阀门结构关闭时，该硅阀门片的凸出面密封住喷嘴片的出气孔，而当通过一操纵机构使喷嘴片弯曲时，便形成一S形的液体的通道，并使该阀门结构打开。

US-PS4907748介绍了一种燃料喷嘴，在其下游的端部具有一由两硅片构成的喷嘴。类似于上述穿孔盘，在该两硅片中具有相互偏移设置的进气孔与出气孔，因此，流动的液体，此处为燃料，产生一“S形流动”。

所有上述由硅制成的穿孔盘均具有断裂强度差的缺点，这是由于硅的脆性而引起的。当例如喷油嘴疲劳荷重时(发动机振动)，该硅片便具有断裂的危险。将该硅片安装在金属构件，如喷油嘴上时，也是费力的，因为必须寻找一种无应力的夹紧方法，并且该硅片与喷油嘴之间的密封也是存在问题的。将硅制成的穿孔盘通过焊接密封在喷油嘴上是不可实现的。其另一缺点为，由于经常地流通液体，该硅穿孔盘的孔会产生棱磨损。

此外，文件DE-PS483615介绍了一种用于喷射式内燃机的喷嘴，其同样由两喷嘴片构成，该喷嘴片具有相互偏移设置的进气孔与出气孔，以实现流过的燃料的撕碎。该喷嘴绝对不具有能与喷射的燃料的形状相符的几何尺寸。

本发明的优点

具有权利要求1所述特征的本发明的穿孔盘具有如下优点，即无需额外的能量即可实现液体的均匀雾化，也就是说，仅通过可支配的介质压力来实现液体的均匀雾化，并可获得极高的雾化质量及总是与要求相符的射束形状。此外，当此种穿孔盘应用于内燃机的喷油嘴上时，可减少内燃机的废气排放量并可降低燃料的消耗。

应用本发明S形穿孔盘，可形成一般形状、特殊形状的射束。此种穿孔盘可实现各种不同射束横截面的单射束喷射物、双射束喷射物和多射束喷射物，该射束横截面例如为矩形、三角形、十字形、椭圆形。该独特的射束形状可实现与一预定的几何尺寸的最佳的配合，该尺寸例如为内燃机的不同的吸气管横截面。由此便形成了上述优点，即利用射束对内燃机吸气管横截面的形状配合性产生一均匀分布的、可降低废气产生的混合物，并避免了废气中有害物质在吸气管壁表面上的积聚。

通过从属权利要求中所提及的方法，可实现权利要求1中所述穿孔盘的具优点的其他结构和改进。

其优点尤其在于，用于实现进气孔与出气孔流体连通的通道具有通道接续部分(腔)，在该通道接续部分内形成一由流过的液体所推动的涡流。该涡流与推动流体之间的交互作用导致交互作用区的时间上的不稳定性。因此流体中必然激起振荡，并由此可形成独特的射束形状，并且由该振荡所产生的湍流导致在喷雾状物中的液滴的直径被减小。

另一优点由在穿孔盘中置入一阻挡部分而产生。在该阻挡部分的后部形成一具有强烈横向脉冲的涡流拖曳。在该涡流拖曳中的湍流有助于形成一具有极细粒液滴的均匀的喷雾状物。在喷雾状物中的液滴直径的具优点的减小的结果是形成一均匀的喷雾状物。该均匀的喷雾状物减小了液滴的分布密度，并因此降低了液滴凝结的可能性。

其他的优点由实施例描述中提及。

本发明的具有权利要求27所述特征的穿孔盘的制造方法具有如下优点，即该穿孔盘以可复制方式，以极大件数，极精确和低成本地同时被制造出来，由于其为金属结构，因而可防止断裂，并可通过例如焊接的方式极简单且低成本地安装在一金属构件上，例如喷油嘴上。本发明方法步骤允许一极大的结构自由性，即穿孔盘的孔轮廓形状可自由地选择。以具优点的方式，如通过紫外深度光刻照相、干燥蚀刻或烧蚀与微电镀结合的方法，可层叠沉积出总是具有新的结构的薄的金属镀层。此过程适于制造具有两个、三个或多个镀层的穿孔盘。

通过从属权利要求中所述的方法，可实现权利要求27中所述的穿孔盘的制造方法的其它形式和改进。

其优点尤其在于，在一电镀步骤中至少制出穿孔盘的一包括两级层或确切地说两功能级层的镀层，该电镀步骤中用到了所谓的“侧向生长”电镀方法，因此无需附加镀上一层电镀起始层及一新的光致抗蚀剂层，通过上述级层的光致抗蚀剂结构，实现金属的生长。借助于“侧向生长”，可明显地节约成本及时间。

附图

本发明的实施例仅在附图中简要示出，并在后面的描述中被详细阐述。图1部分示出了具有本发明穿孔盘的喷油嘴，图2为穿孔盘的底视图，图3为穿孔盘沿图2中线III-III的截面图，图4所示为一三层穿孔盘的通流区域，图5所示为一具有一第一通道接续部分的三层穿孔盘的通流区域，图6所示为一具有一第二通道接续部分的三层穿孔盘的通流区域，图7所示为一具有通道接续部分的五层穿孔盘的通流区域，图8所示为一具有通道接续部分的四层穿孔盘的流通区域，图9为一具有侧面通道接续部分的穿孔盘的顶视图，图10所示为一具有阻挡部分的穿孔盘的通流区域，图11为一穿孔盘的底视图，图12为沿图111中线XII-XII的截面图，图13为一穿孔盘的底视图，图14为另一具有无角孔的穿孔盘的底视图，图15为沿图14中线XV-XV的截面图及刀具(在相反的流动方向上)，图16至20为通过多层金属电镀制造穿孔盘的方法示意图，图21所示为侧向生长后的穿孔盘，图22为具有不同镀层直径的穿孔盘的截面图，图23为图22中穿孔盘的中间部分的顶视图，图24为另一穿孔盘的顶视图，图25至27为总是具有矩形进气孔的穿孔盘的中间部分的顶视图，图28为具有非对称分布的孔的穿孔盘的顶视图，图29至30为具有非对称分布的孔的穿孔盘的中间部分的顶视图，图31为具有圆形孔的穿孔盘的中间部分的顶视图，图32为具有十六个镰刀形进气孔的穿孔盘的中间部分的顶视图，图33为具有半圆形进气孔和镰刀形出气孔的穿孔盘的中间部分的顶视图。

实施例描述

图1所示的实施例为混合气密封强迫式点火内燃机燃料喷射装置的喷油嘴的部分截面图。该喷油嘴具有一管状的阀座1，在该阀座1内形成有一同心于喷嘴纵轴2的纵向孔3，在该纵向孔内设有一例如管状的阀针5，该阀针5在其下游部分端部6与一例如球形的阀门关闭体7相连，在该阀门关闭体7的球面上例如具有5个平面部分8。

该喷油嘴的控制以一种已知的方式，例如电磁控制方式来实现。一图中所示的含有一电磁线圈10、一衔铁11和一铁芯12的电磁装置控制阀针5沿轴向移动，并因此实现该喷油嘴的打开或关闭，该喷油嘴的打开是借助阀针5抵抗一图中没有示出的复位弹簧的弹力向上运动而实现的。该衔铁11通过例如激光焊接与阀针5的远离阀门关闭体7的端部相连，并与铁芯12对准。

在下游位置，在阀座1的远离铁芯12一端，具有一通过焊接密封装配于同心于纵轴线2的纵向孔3内的、圆柱形的阀座16。阀座16的定向孔15用于当阀针5轴向移动时实现阀门关闭体7的导向。在该阀座16的位于阀门关闭体7的下游的下端面17，该阀座16与一例如钵形的垫圈21对中且固定连接，且该垫圈17直接紧贴在阀座16上。该垫圈21的形状类似于一已知的钵状喷孔盘，该圈21的中部范围具有一阶梯形的通孔22，在该通孔22内设有本发明所涉及的穿孔盘23。

阀座16与垫圈21的连接例如通过一环形的且密封的、由激光焊接形成的第一焊缝25来实现，通过这种安装方法，可以避免该垫圈21产生所不希望的变形，在该垫圈21的中间区域具有一通孔22，并在该通孔22内置有一穿孔盘23。该垫圈21再通过一环形的且密封的第二焊缝30与纵向孔3的内壁相连。

由阀座16和钵状垫圈21形成的位于纵向孔3内的阀座部分的插入深度确定了阀针5的行程大小，这是因为，当电磁线圈10没被激励时，阀针5的一个终端位置由位于阀座支承面29上的阀门关闭体7确定。当电磁线圈10被激励时，阀5的另一终端位置由位于铁芯12上的衔铁11确定。这两个阀针5的终端位置之间的距离即为所述的阀针5的行程。

球形阀门关闭体7与在流体流动方向上呈缩小的截锥状的阀座16的阀座支承面29共同起作用，该支承面29由通孔15和阀座16的下端面17之间的部分沿轴向方向形成。

该置于垫圈21的通孔22中并通过垫圈21直接固定在阀座16的端面17上的穿孔盘23，仅在图1中简单地示范性画出，并将按照后面的附图详细地加以描述。将穿孔盘23置于垫圈21内，并且采用一夹紧装置31固定该穿孔盘23，这仅仅是将该穿孔盘23安装在阀座支承面29下游的一种可能的方案。此种将穿孔盘23间接固定在阀座16上的方法具有如下优点，即可避免由温度引起的穿孔板23的变形，该变形例如在用焊接或钎焊的方法固定该穿孔盘23时产生。采用该垫圈21绝不是唯一的固定穿孔盘23的方法，如何固定该穿孔盘23并不是本发明的实质，固定该穿孔盘23可由已知的接合方法，如焊接、钎焊或粘接来实现。

图2所示为该穿孔盘23的仰视图。该穿孔盘23为一扁平的多层圆盘，因此该穿孔盘23又被称为多层覆金属喷孔盘。在垫圈21内例如对中设有该穿孔盘23。通过本发明的穿孔盘23的生产方法，该穿孔盘23形成一由多层组成的结构。该穿孔盘23的多层结构在图3中清楚地示出，图3为图2中沿线III-III看去的穿孔盘23的截面示意图。简而言之，此处已经提到了几个实质的、及在所述生产方法中也涉及到的特征，本发明的穿孔盘23的生产方法将在后面更加详细地阐述。

图2和图3中所示的穿孔盘23通过电镀沉积的方法，制成三层金属镀层。由于该穿孔盘23由深度光刻照相技术及电镀技术制造出来，因此其外形上具有突出的特征：

-镀层的厚度为常数，沿该盘表面厚度不变，

-通过该深度光刻照相技术的结构化处理，在镀层内形成垂直的切口，该切口形成流体流过的空腔；

-通过各金属镀层的结构化的多层结构，实现了该切口具有所希望的侧凹和切入深度，

该切口具有与轴向平行的壁，其横截面的形状为任意，例如为矩形、多角形、倒成圆角的矩形、倒成圆角的多角形、椭圆形、圆形等。

各镀层相继由电镀沉积而形成，因此该镀层与位于其下的镀层通过电镀粘附而连接在一起。

在第一实施例中，该穿孔盘23例如由三个具有相同外直径的圆形镀层组成。一上镀层35具有例如四个矩形的、与喷嘴纵轴线2或穿孔盘23的中轴线的距离相同并相互之间呈90°角的进气孔36。该进气孔36与穿孔盘23的直径相比，设置于靠近喷嘴纵轴线2附近。一下涂层37具有四个矩形的出气孔38，该出气孔38与进气孔36相比具有更大的与喷嘴从纵轴线2之间的距离，并因此沿径向与进气孔36偏移一定距离。该出气孔38具有与进气孔36相比更小的孔宽度，进气孔36和出气孔38沿两相互垂直的、并与喷嘴纵轴线2相垂直的轴线39中心分布，即该穿孔盘23的孔沿该二对称轴39对称分布。一径向通道42沿轴39在上镀层35和下镀层37间的中间镀层40内伸展，该径向通道42直接与进气孔36和出气孔38相连。该近似梯形通道42的尺寸例如为，刚好覆盖进气孔36和出气孔37的投影区域。本实施例中，所有的四个通道42彼此相互分离。在图2和图3中用虚线表示了该通道42的另外一种方案，该方案的通道42的尺寸与本实施例中通道42的尺寸不同，或确切地说大于本实施例中通道42的尺寸，因此该通道42越过下镀层37的出气口38沿径向明显地向外延伸(见图5和图6)。

当穿孔盘23的直径为4mm至5mm时，该穿孔盘23的厚度为0.5mm，其上镀层35和下镀层37例如各为0.1mm，中间镀层40为0.3mm。该穿孔盘23的尺寸数据以及所有在该实施例描述中所给的数据仅用来更好地理解本发明，而绝对不是限制本发明。另外，在全部的附图中，该穿孔盘23的每一结构的相对尺寸也不是绝对地按比例画出的。

由于如前面所述的该出气孔38沿径向相对于进气孔36偏移一定距离，因此使介质例如燃料产生S形流动。如图4所示，穿孔盘23的介质流动区域强调为进气口36、槽42和出气口38，图中解释了原则上的流动关系。图中的箭头清楚地示出该流动为S形，因此本发明穿孔盘23被称为S形穿孔盘。介质从穿孔盘23的进气孔36流向出气孔38，从该每一进气孔36流出的流体通过水平通道42沿径向向外流动。在该通道42的终端例如设有一如图4所示的出气孔38。

介质通过径向通道42获得一径向速度分量。在短的轴向排出口内，流体并没有完全失去其径向速度分量，相反，该流体在出气孔38的进气孔36一侧的壁上发生分离，并与喷嘴纵轴线或中轴线2成一角度排出该穿孔盘23外。该多个例如不对称的、相互之间可调整的、通过一相应的结构由进气孔36和出气孔38和通道42获得的单射束的组合，形成一具有不同流量分布的完全新的总合的总射束。

通过在该穿孔盘23内中所具有强流体转折作用的所谓的S形结构，流体内将形成一强烈的促进雾化的湍流，并由此形成一垂直于流体的极大的速率梯度，该速度梯度为垂直于流体流动方向上流体的速度变化的标志，在流体中部的速度明显大于在壁附近的速度。该由于速度差导致的流体内增加的剪切应力有助于流体在出气孔38附近分解为细滴。由于流体在出气孔一侧发生分离，且由于不存在轮廓导向的作用，因此该流体没有受到流体阻尼。在分离侧，流体具有极高的速度，然而出气孔38侧相邻的流体的速度却降低。因此，促进雾化的湍流和剪切应力在出气孔内不会消失。

在图5和图6中所示为本实施例穿孔盘23，其中，位于中间涂层40内的通道42不仅从进气孔36延伸至出气孔38，而且越过该出气孔38向该穿孔盘23的外侧延伸。该通道42的加长部分被称为通道接续部分43(腔)。前面所做的陈述原则上是在流体导向的原理和射束成型与雾化的作用下来实现的。流入出气孔38的液体从通道接续部分43(腔)旁边流过，并使该通道接续部分43内形成一涡流。在该涡流和该推动涡流形成的主动流之间的相互作用导致在相互作用区域产生时间上的不稳定性。该涡流的大小周期性变化，并且当从旁边流过的流体增加时，该涡流对该流体产生排挤作用(涡流变小并逆转)。该排出的流体因此在其流动方向上被周期性地偏转并向由此而激发振荡。在排出的流体中的振荡的频率和幅度取决于该通道接续部分43的结构，以及其径向的深度c和高度h，该高度h由中间镀层40的厚度给出。图5所示的实施例中例如c＝h，而图6中该通道接续部分43的尺寸为c＝2×h。该图6中所示通道接续部分43的几何尺寸导致形成一双涡流，该双涡流由流体的脉冲交换推动并具有相反的涡流方向。

通过该在单独的排出射束中的振荡，使不仅在单射束中而且在总的喷雾状物中均产生一振荡集中。通过该振荡集中，可以实现各种不同特殊形状的射束截面(例如矩形、三角形、十字形、圆形)。没有该振荡集中的存在，该截面形状是不可能实现的；否则，该单射束的截面形状将具有形成圆形的趋势。该任意的集中或单射束以及作为所有单射束总和的总的喷雾状物，通过该脉冲交换经常处于相互作用状态，当流体中的振荡频率高时，该相互作用尤其是可以实现的。通过该单射束方向的改变，使该喷雾状物可均匀分布于射束横截面上。因此，该喷雾状物可更好地、均匀地与进气管的空气流相混合，并形成一降低废气产生量的混合物。

该由于湍流而形成的、垂直于流体流向的横向脉冲，此外还导致在喷射的喷雾状物中的液滴分布密度具有较大的均匀性。由此降低了液滴凝聚的概率，也就是说，小液滴凝聚成大液滴的概率。该具优点的液滴直径的减小结果，即为在该喷雾状雾中实现了液滴的相对均匀的分布。通过所述S形结构，可在流体中产生一细刻度(高频率)湍流，该湍流使射束直接排出穿孔盘23并相应地分解成细滴。该由湍流产生的剪切应力越大，该流体矢量的散射也就越大。该剪切应力的作用在于，控制在所有液体平面上一“混乱状态”的发生，因此可确保该射束和喷雾状雾的形成，并能实现如前面所述的不同的截面或集中。

图7、8、9中所示为具有轻微改变的实施例，与前述实施例的主要区别在于，其具有三层以上的镀层，并且不仅仅具有在径向方向上作为通道42的加长部分的通道接续部分43’。图7所示为一具有五个镀层的穿孔盘23，在已知三个镀层35、37和40旁边还另外设有两个中间镀层40’。该两附加的镀层40’总是位于中间镀层40与上镀层35或下镀层37之间。为了确保液体从进气孔36流到出气孔38而通过该穿孔盘23，该两镀层40’也具有相应的孔45，该孔45与在中间镀层内的通道42形成连接。在该孔45附近，在中间镀层40’中至少设有一通道接续部分43’，该通道接续部分43’例如具有该中间镀层40’的高度。在径向方向上，例如在进气孔36与出气孔38之间，具有一通道接续部分43’。此时，该流体将在该通道接续部分43’内再形成一涡流。除了在通道42的轴向上设有的通道接续部分43’，在该通道42的径向上也可以设有通道接续部分43。

图8所示的方案为带有四层镀层的穿孔盘23，仅带有一附加的中间镀层40’。按照该镀层40’布置在镀层40上或下，该镀层40’必须还另外具有一孔45，此处图8中所示，该孔45直接设于出气孔38之上。在该镀层40’内具有附加的通道接续部分43’，该通道接续部分43’为轴向设置于通道42内的空间，在其中形成涡流。该位于镀层40’内的三个通道接续部分43’可以相同间距分布或任意分布。该穿孔盘23的部分的顶视图如图9所示，图中清楚地显示，该通道接续部分43’不仅可设在该穿孔盘23的轴向方向，也就是说沿该穿孔盘的深度方向上设置，而且可以使其完全超过通道42的宽度而设置在通道42的宽度方向上。因此，通道接续部分43、43’在所有的三个方向上，也就是说在长，宽和深度方向上，成形于通道42内。

所有前面的例子可设置成具有如图10所示的边界层阻挡部分50。该穿孔盘23此时设有四层镀层。在上镀层35和下镀层37之间具有两个中间镀层40、40’，该直接设置在下镀层37上的附加中间镀层40’，其在通道42范围内、在垂直于流动方向上设有一例如六面体形、尖棱形的凸出部分，即阻挡部分50。可以设想，也可在中间镀层40内设置一阻挡部分50，而该阻挡部分50从上伸入到通道42内。该阻挡部分50相对于进气孔36沿径向偏移一段距离设置在通道42内。该通道42位于镀层35和37之间，不仅在镀层40内，而且也在镀层40’内伸展。

液体的主流掠过该边界层阻挡部分50。在阻挡棱(Stolperkante)51后面、下游部分，从该阻挡部分50起的流体开始分离，并且由于该阻挡部分50的下游突然的横截面增大而产生一压力上升(从动能转换到压力能-扩压器效应)。此种压力上升导致在该阻挡部分50后部形成强烈的边界层涡流。

在该阻挡部分50的后部形成一具有强横向脉冲的、始终增大的涡流拖曳，该涡流拖曳一直到达出气孔38。该涡流拖曳作为“湍流段”(Turbulenzstrang)通过该主流。该涡流拖曳中的湍流具有极细刻度(高频率)并具有一大的幅值。该频率和幅值由该阻挡部分50的高度和从旁边掠过的主流的速率引起，即由该阻挡部分50上部的通道截面引起。

该涡流拖曳可减小流动损耗，因为在该涡流拖曳中发生一垂直于主流的、朝向壁方向的高湍流度的脉冲交换。因此可以实现，该阻挡部分50不易在通道42的壁上发生分离，并由此可更好利用通流横截面。在该壁上的流体分离将导致一压力损耗。该阻挡部分50也用来形成极细滴的、均匀的喷雾状物，并再实现不同的喷射集中。

在前述的例子中，每一对进气孔36/出气孔38由一单独的通道42实现连通。与此相对，在图11和12中所示的实施例，在穿孔盘23中仅有一唯一的共用的通道42’。全部四个进气孔36汇合入该例如正方形的通道42’，并且全部四个出气孔38也从该通道42’中引出。当出气孔38为矩形或正方形对，在中间镀层内的通道42’的外轮廓为八角形，由于总是有两角相距很近，因此该轮廓近似为正方形，如图11所示。该通道42’的内部由一中间镀层40的正方形的实体岛状部分53限定。该内部的实体岛状部分53的横截面大小为，位于上镀层35内的由进气孔36限定的区域。因此该镀层40由两部分组成，即由通道42完全包围的实体岛状部分53及一同样由通道42’的外部区域54。图12为该穿孔23沿图11中线XII-XII的截面图。

通过该附加形成的连通区域，形成一新增的、所谓的死水区域，该主流从该死水区域旁流过。在该死水区域内按照具有通道接续部分43、43’的腔原理产生一由该主流所激励的振荡。相应地，该振荡作用于类似于前述具有通道接续部分43、43’(腔)的例子中的射束成型和雾化。

该出气孔38并不是绝对地沿径向偏移于进气孔36设置，如前述例子中的情形，而且可以在任意希望的方向上设置。在图13和图14中，示出了此种偏移设置的两个实施例中，图13和图14分别为穿孔盘23的底视图和顶视图。图中清楚地显出，该出气孔38在圆周方向上与该进气孔36偏移设置，例如相对于沿径向偏移的例子旋转了90°。在图13中，该位于穿孔盘23的中间镀层40内的通道42’具有一八角形的，然而几乎正方形的外轮廓，通道42’的壁的角总是位于进气孔36和出气孔38附近。该中间镀层40的实体岛状部分53将通道42’向内限定出一同样近似为正方形的，但为八角形的轮廓。该通道42’的外边界壁和内边界壁例如互相旋转45°设置。因此该外部区域54和实体岛状体部分53不具有相互平行的壁。

在图14和图15(为沿图14中线XV-XV的截面图)中所示的穿孔盘23，具有无角的进气孔36和出气孔38。该位于上镀层35中的进气孔36例如具有一椭圆形的截面，而位于下镀层37中的出气孔37被制成圆形。该内部的实体岛状部分53例如具有一正方形截面，而该位于中间镀层40内的通道42’向外由外部区域54限定成圆形。在应用不同的制造方法时，为了更好地处理该穿孔盘，在该穿孔盘23的外边界附近，例如具有两个定位通孔56。

该进气孔36和出气孔38可以任意大小的偏移相互设置。在图13和图14的实施例中，实际上具有与所有前述实施例相比较小的偏移。通过该偏移的大小，该射束方向和湍流度可得到调准或调整。

该图13中所示的进气孔36、出气孔38以及通道42、42’总是具有正方形或矩形的截面。本发明涉及的方法允许制造出穿孔盘23的完全其它截面形状的通流孔(见图14)。可以想象该截面可为倒成圆角的矩形或正方形、圆形、扇形、椭圆形、椭圆扇形、多边形、倒成圆角的多边形等。每一结构的壁平行于喷嘴纵轴线2。令人感兴趣的是，该不同结构的进气孔36和出气孔38，可通过一通道42、42’直接互相连通。适宜的截面转换例如为，从正方形向矩形转换及反过来转换，从矩形向圆形转换及反过来转换，从椭圆形向圆形转换及反过来转换。

下面将按照附图16至21对本发明的尤其适宜的且优选的穿孔盘23的制造方法进行详细地阐述。在这些图中没有详细显示图1至图15中带有相应轮廓的穿孔盘23的实施例，而只显示了澄清该制造原理的布置。虽然在该图16至20中所示的例子的镀层厚度的相对尺寸与前述的实施例中所述的孔或通道的尺寸不一致。本发明的制造方法步骤可适用于所有图示实施例的制造。

由于喷嘴对其结构尺寸和精密度的较高的要求，因此，形成微结构的方法对于该喷油嘴的制造具有重要的意义。一般来说，为了实现液体例如燃料的流动，在喷嘴或该穿孔盘内必须设置一液体流经的通道，该通道已经实现了如前面所述的在流体内湍流的形成。另外，该出气孔的宽度应小于10微米，以实现液体例如燃料的有效的雾化。本发明将提出一种金属镀层穿孔盘的制造方法，该穿孔盘的制造是以成功地应用光刻照相技术(紫外-深度光刻照相)和接下来的微电镀技术为基础的。该方法的特征为，可确保在大面积尺寸范围内实现结构的高精密性，因此可以实现极大件数的大批量生产。根据本发明的方法步骤，可在一片晶片上同时制出多个穿孔盘23。

本方法的起点为一平的且稳定的基片60，例如该基片60为金属(铜)、硅、玻璃或陶瓷。该基片60通常的厚度为50μm与2mm，该厚度值当然对后面的方法步骤没有影响。在该基片60清洁后，首先应用一种不导电的材料，如玻璃或硅，在该基片60上至少镀上一层辅助层61。此外，例如还涉及到一电镀起始层61’(例如铜)，该电镀起始层61’导电，以实现后面的微电镀。该电镀起始层61’也可用作消耗层61，以在后来通过腐蚀实现穿孔盘结构的简单的分离。如果该基片60已经由导电材料例如铜，则可省去该电镀起始层61’。如果铜被应用作消耗层61/电镀起始层61’，则必须在该基片60和该电镀起始层61’之间镀一薄层(例如80nm)作为附着层61”的铬镀层。镀该辅助层61、61’、61”(在应用聚酰亚胺作为光致抗蚀剂时典型为Gr Cu或Cr Cu Cr)例如通过溅镀或无电流金属沉积来实现。

在此种该基片60的预处理之后，在该任选的辅助层61、61’、61”之上整个平面涂上一层光致抗蚀剂(光刻胶)。由此可提供三种不同的方案：

1、在例如大于100℃时固体抗蚀剂的层压；

2、液体抗蚀剂的离心涂镀，或

3、液体状态的聚酰亚胺的离心涂镀。

在由所有三种方案形成的光致抗蚀剂63干燥后，其为固定的形状。该光致抗蚀剂63的厚度与所述金属层的厚度相当，该厚度可由后来的电镀过程实现，也就是说，该厚度为穿孔盘23的下镀层37的厚度。按照穿孔盘23的镀层的所希望的厚度，该抗蚀剂的典型厚度为10μm至300μm之间。为实现金属结构，需借助一光刻照相掩膜64倒置入光致抗蚀剂63内，以实现该光致抗蚀剂63通过该掩膜直接借助紫外光65曝光(紫外-深度光刻照相)。另外一种光致抗蚀剂63的结构为，在该光致抗蚀剂63上沉积一层氧化物(如SiO₂)或氮化物，该氧化物或氧化物作为用于光致抗蚀剂63的干燥蚀刻过程的光刻照相结构化掩膜。此外，还应用一种激光烧蚀技术，以在掩膜涂完后借助激光除去光致抗蚀剂63的爆炸性的物质。上述方法步骤包含在图16中。

在光致抗蚀剂63经过紫外曝光后，以及应用完其它提及的方法(干燥蚀刻、烧蚀)后，即形成了如图17中所示的光致抗蚀剂63中由掩膜64所确定的结构。该光致抗蚀剂63中的结构呈现一用来形成后来的穿孔盘23的镀层37的负性结构。图18显示了一在电镀填充后在光致抗蚀剂63中形成的抗蚀槽68，该抗蚀槽68至少延伸至光致抗蚀剂63的上缘。通过电镀的方法，在基片60上的抗蚀槽68内沉积上金属70。通过电镀，该金属70紧挨沉积于负性结构66的轮廓中，因此，可真实地复制出前面所给出的真实轮厚。为了制造多层的穿孔盘结构，金属70镀层的高度应与光致抗蚀剂63的高度相一致。该光致抗蚀结构63按照所希望的设计，也可高于镀层的高度，由此可改善电镀层的厚度分布。该沉积材料的选择总是取决于对涂层特性的要求，尤其是机械稳定性、化学耐蚀性、可焊接性和其它重要的特性。此外，该材料可采用镍、镍钴、镍铁、铜，也可采用其他的金属和合金。

为了实现穿孔盘23的结构，必须从有选择性地镀上辅助层61、61’，62”开始，以实现相应的镀层数。如图19所示，例如光致抗蚀剂63’层用于形成后来的穿孔盘23的中间镀层40。图中划线部分显示了镀层的形成过程，每一金属层相互沉积并相互附着。穿孔盘23的各镀层可应用不同的金属70来制成。

最后，要形成单独的穿孔盘23，为此要除去辅助层61，以将穿孔盘23从基片60上分离。之后，通过腐蚀将电镀起始层61’除去，并使残留的光致抗蚀剂63、63’从金属结构上脱离。该脱离可通过一种KOH处理办法或通过一种氧气等离子方法来实现，以及当光致抗蚀剂63、63’为聚酰亚铵时，可采用一种溶剂(例如丙酮)来实现。该光致抗蚀剂63、63’的去除过程类似于一般所熟知的“脱模”过程。可以想象，当选用适当的电镀起始层61’时，例如可借助一种磁的办法来实现与基片60的机械式分离。图20示范性示出了一具有三层镀层的、从基片60上分离下来的穿孔盘23，在通常情况下进气孔36和出气孔38的高度要比图中所示的高度小。

图21所示为该“S型”穿孔盘23的另一实施例，该穿孔盘23通过一与上述制造方法不同的技术制造出来。该新技术可被称为“侧向生长”法，通过该  “侧向生长”技术，可以实现两个相互接触的、在前述实施例中以镀层被称呼和描述的穿过盘23的级层在一个步骤中通过电镀沉积而形成，而不需要为形成一  “三层穿孔盘”而所需要的第三次电镀步骤。因此，该通过“侧向生长”而形成的两级层在该意义下不再具有相互分离形成的镀层，而在一次生长的意义下仅表现为一个镀层而没有中间边界。

下镀层37的制造以一种熟知的方式，如图16至图18所清楚描述的方法来完成。之后，该电镀沉积的金属70以熟知的形式在第二层光致抗蚀剂结构63’内生长并一直到达光致抗蚀剂63’的上缘(图19)。接下来该电镀层生长出光致抗蚀剂63’。该光致抗蚀剂结构63’在水平方向和垂直方向大约以相同的数量级生长。此种生长取代了一另外的电镀起始层61’和第三个电镀层，因为后来形成的穿孔盘23的两镀层35、40是在一个电镀步骤中制造出来的。该生长的高度应这样形成，在上面的生长形成的镀层35’中的进气孔36与S型穿孔盘的要求相符，即进气孔36与出气孔38偏移设置。该种方法的两光致抗蚀剂层63、63’确定了出气孔38和通道42的尺寸。此外，进气孔36的尺寸由另外一作为结构化涂层的光致抗蚀剂层63’确定。因此该光致抗蚀剂结构63、63’具有三个级层。该第三层光的抗蚀剂63’最后作为该侧向生长的镀层35’的“挡止部分”确定了进气孔36的形成。

本方法制成的进气孔36可为圆形、椭圆形或多角形。借助于“侧向生长”，穿孔盘23的制造时间被明显缩短，并降低了电镀表面的粗糙度。镀层的数目越多，电镀表面的粗糙度也随之增加。附加的磨光方法，如电镀抛光方法也因此而不是必需的了。该侧向生长的另外一优点为，不需要在不导电的光致抗蚀层63’之上再涂一层用于形成进气孔36的新的电镀起始层61’。

图22至图33为本发明穿孔盘23的另外的实施例示意图，由于该实施例穿孔盘23基本上具有“S型穿孔盘”的特征，因此只对其进行简单的解释，并对其令人感兴趣的设计或结构形式进行说明。下面所有的穿孔盘实施例可由上面所详细阐述的电镀的金属沉积制造方法制成。

图22和23示出了一穿孔盘23，该穿孔盘23至少部分地通过侧向生长制成。因此，上镀层35’具有至少两个功能级层，即一通道42’在其内伸展的级层，以及一个与该级层相对的、包含有进气孔36的级层。下镀层37的直径大于上镀层35’的直径，进气孔36具有圆形的截面，四个出气孔38为圆弧形的镰刀形。在上镀层35’的下级层内的通道42’也同样如进气孔36制成圆形，其直径略大于镰刀形出气孔38的外直径。通过此种布置，可实现液体的沿径向向外的所谓的S形流动。由此可形成一沿径向对称分布的、较好雾化的射束。

图24为一穿孔盘23的顶视图，该穿孔盘23可实现扁射束喷射。在上镀层35内的四个进气孔36制成矩形。相对于每一进气孔36精密设置有一通道42和一出气孔38，出气孔38例如被制成正方形或矩形，完全覆盖进气孔36和出气孔38的投影的通道42具有一六角形轮廓，该轮廓相应于进气孔36和出气孔38的尺寸而变化。该进气孔36和出气孔38的偏移设置确保了在两个方向上形成扁射束。

同样图24，图25至27所示为另外一些穿孔盘23的顶视图，该穿孔盘可形成扁射束，图中仅简单示出了穿孔盘23的中心部分。通道42’与一进气孔36及所有的出气孔38相连通。液体从中间的矩形进气孔36流入。出气孔38例如同样被制成具有矩形或正方形轮廓，该矩形出气孔38的纵向伸展方向平行或垂直于进气孔36的纵向伸展方向。通过此种偏移设置同样可形成扁射束。该进气孔36的尺寸以及出气孔38的数量和尺寸用按照射束造型的需求而变化。

图28示出了一穿孔盘23，其孔的几何尺寸与大小与图24所示的穿孔盘23极其相似。该穿孔盘23尤其应用于如下情况，如喷油嘴在内燃机中具有独特的安装位置，不仅要求从穿孔盘23喷出扁射束，而且该射束与喷嘴纵轴线/中轴2(图1和3)成一定角度喷射，图28中所示的穿孔盘23即可实现这些。由进气孔36、通道42和出气孔38构成的功能单元可在S形流动方向上形成锥形喷射。本实施例具有四个这样的功能单元。此种锥形喷射或锥形射束可以合适的方式组合，以使总射束可非常好地与实际需求相符。通过图28中所示的穿孔盘23可实现在两个方向上的喷射，该射束的喷射的方向不正好相反。

图29和图30所示为再一穿孔盘23的中心的情况，该穿孔盘23同样可形成独特的射束。该穿孔盘23具有3个含有一个进气孔36、一个通道42和一个出气孔38的功能单元。为实现所希望的射束，该功能单元非对称或偏心分布于通过两轴线39交点的中轴线2。通过该表面上不规则的分布，可获得极好的单方向射束。在图29中，每一扇形的通道42与一圆形的进气孔36及一镰刀形的出气孔38相连通。与此相对，图30中穿孔盘23的开孔范围设置为角形的，液体流入例如为正方形的进气孔36，然后从门角形的通道42一直流到矩形的出气孔38。两进气孔36所设置的通道42在出气孔38范围内联合，因此流体可通过一V形出气孔38排出穿孔盘23。因此进气孔36的数目与出气孔38的数目不一致。

图31至图33中所示的穿孔盘23的进气孔36与出气孔38的数目也不一致。图31所示的实施例中，其孔均为圆形，液体从上镀层35的圆形的进气孔36流入并从四个同样为圆形的出气孔38离开穿孔盘23，该出气孔38在下镀层37中对称于进气孔36分布。圆形通道42’完全覆盖所有的出气孔38。

图32示出了具有四个功能单元的穿孔盘23。液体从每个功能单元的四个、总共十六个镰刀形的进气孔36流入穿孔盘23。每四个进气孔36精确设置一圆形通道42’，该圆形通道的直径例如完全覆盖该镰刀形的进气孔36。每个功能单元只设有一个出气孔38，该出气孔38为圆形并为镰刀形的进气孔36的投影所覆盖。该四个功能单元对称于中轴线2设置于轴39上。

图33所示的具有完全非对称分布的孔的穿孔盘23。该于中心位置的进气孔36具有近半圆形的轮廓，而明显较小的出气孔38所具有的镰刀形在进气孔36的圆形凸出一侧在下镀层37中伸展。出气孔38的数量为任意；在所示例子中具有3个出气孔38。圆形的通道42’的大小完全覆盖所有的孔。

所有上述的穿孔盘23并不仅用于喷油嘴；其也可用于许多方面如喷墨嘴、医用吸入器、油墨喷射印刷机或升华干燥方法。该穿孔盘23一般适用于产生一种极细粒的喷雾状物，例如以一大的角度产生一极细粒的喷雾状物。除了前面被详细阐述的用微电镀来制造穿孔盘23的方法，还有其它方法如平腐蚀(Senkerodieren)，线腐蚀(Drahterodieren)，激光切割、冲压、金属蒸发、烧结或塑料注塑方法来制造具有上述轮廓的S形穿孔盘。

图15中示范性示出了几个刀具，该刀具用来说明穿孔盘23的其他制造方法。定位孔56用来使单个的金属盘彼此间在接合时能达到精确的定位。该穿孔盘23的每层在接合前是分别加工的，通过冲压冲头73冲压加工或通过工具电极74腐蚀加工而成。除了应用金属材料作为本发明的穿孔盘外，也可应用陶瓷材料来制造该S形穿孔盘。