燃料噴射システムのパフォーマンスは、自動車産業の競争の中心的な分野となり、地球環境規制の強化と内燃機関エンジンの効率の改善の両方に基づいています。エンジン燃料噴射システムのコアコンポーネントとして、インジェクターノズルの処理精度が燃料霧化効果、燃焼効率、汚染物質排出レベルを直接決定します。従来の処理技術は、必要なレベルの精度を達成することはできません。フェムト秒レーザー処理は、インジェクターノズルアパーチャの正確な制御を実現できます。これは、エンジンの効率に大きな影響を与えます。
燃料インジェクターマイクロポーラス加工の問題点？
ガソリンが直接インジェクター（GDI）ノズルのオリフィスから高速で排出されると、「液体注入→液滴断片化→霧化および蒸発」の3相変換プロセスを受け、最終的にはシリンダーの空気と混合して、可燃性混合物を形成します。このプロセスでは、ノズル穴の3次元幾何学的精度と内壁の滑らかさにより、燃料噴射の霧化品質と分布均一性が直接決定されます。
バリのエッジなど、インジェクターノズルホール処理がうまくいかない場合、残留不純物を備えた穴の壁、燃料の高速注射は不均一な力、さまざまなサイズの液滴の形成によるものです。これらの完全に霧化されていない「オイルビーズ」はエンジンシリンダーの壁に取り付けられ、部品の燃焼に関与することは汚染物質になり、炭化水素インジケーターの排気ガス試験が超えられますが、エンジンが炭素堆積物を増やし、寿命とパフォーマンスに影響を与えます。
従来のプロセスの制限
- 電気放電加工（EDM）
ホールサイズの制限：マイクロホールを処理することは困難です<145μm stably, which cannot meet the demand of new generation fuel injection system.
非効率性：単一の穴と電極損失の長い機械加工時間は、ツーリングコストを大幅に押し上げます。
- 従来のレーザー処理
熱損傷の問題：ナノ秒/マイクロ秒レーザー光により、材料が溶けて再浸透し、バリとリキャスト層が形成され、霧化の均一性が影響します。
後処理依存関係：穴の壁の品質を修復するには、追加の研削プロセスが必要であり、プロセスの複雑さを高めます。
- ハイブリッドプロセス
「レーザープリドリル + EDM仕上げ」のハイブリッドプロセスは、処理時間を70％削減し、熱に影響を受けるゾーンを改善することができますが、それでもマルチプロセスの調整が必要であり、ホールアライメントの精度や機器の互換性などの課題に直面する必要があります。
フェムト秒レーザー処理のコア利点
フェムト秒レーザーとは何ですか？一般的なレーザーと比較して、フェムト秒レーザーはウルトラショートパルスを利用します（パルス幅<100 fs) with ultra-high peak power to induce multi-photon absorption, avalanche ionization, and other non-linear effects on the surface or inside the material to achieve "cold machining" - with a very small heat-affected zone (<1μm), avoiding cracks, re-cracking, and the need to remove the heat-affected zone from the material. m), avoiding cracks, recast layers and other defects.
カスタマイズされた穴の形：ポジティブテーパー、テーパーなし、逆テーパー
精密設計された流体移動装置として、ホールテーパーは、速度や反応効率を含むフロー特性において重要な役割を果たします。従来のテクノロジーは、逆テーパーオリフィスを実現することを困難にする原則を処理することによって制限され、実際のジェット性能と設計パラメーターの間に逸脱をもたらします。
モノクロテクノロジーのフェムトセカンドレーザーには、テーパー制御可能なテクノロジーが装備されており、ビーム入射角と空間型の調整を通じて0 〜1.15度のカスタマイズされたアパーチャテーパー角度を実現し、3次元のcurtisure配布などの複雑な構造の精密構造の精密構造の精密構造の精密穴を開けることを実現することができます。丸み、テーパー、深さ、穴の間の一貫性は、霧化効果を改善するのに役立ちます。
相対態度の動的制御に基づく制御されたテーパーマイクロホールのフェムト秒レーザー処理Xiaomao Sun et al。、Optics＆Laser Technology Volume 170（2024.3）
プロセスの簡素化：マルチステップからワンステップモールディングまで
モノクロテクノロジーは、材料特性に基づいてフェムト秒レーザーエネルギーとパルス周波数のパラメーターと一致し、それらを視力測位システムと組み合わせてサブミクロンアライメント精度を実現します。 5-軸プラットフォームを介して、レーザービームのマルチアングルフォーカスを実現するには、複雑なマイクロホール構造（テーパー穴、3D傾斜穴）が1つのステップで処理され、マイクロホールの滑らかなエッジ（1μm以下の表面粗さRAが1μm未満）を必要としません。穴の直径は通常100ミクロンから数百ミクロンで、厚さは最大2ミリメートルで、穴の直径と深さ比は10：1未満です。
調査と市場によると、世界のインジェクターノズル市場は2024年に73億ドルと評価され、2030年までに98億ドルに達すると予想され、2024年から2030年まで5％のCAGRで増加しています。自己開発のフェムト秒レーザーマイクロナノ加工ソリューションにより、モノクロテクノロジーは液体アトム化と噴霧システムに効率的かつ正確に穴を開けることができ、グローバルな製造業のアップグレードのために中国の高度な製造ソリューションを提供することに取り組んでいます。
