本发明涉及汽车发动机新能源燃料喷射系统，特别适用于缸内直喷甲醇发动机的高压甲醇燃料喷射器（当然也可用于其他燃料的喷射器），尤其是针对甲醇燃料低粘度和强空蚀特性进行设计的一种具有增强密封和抗空蚀能力的高压喷嘴结构。
背景技术：
1、甲醇化学公式是ch3oh，是结构最为简单的饱和一元醇，含氧量达到50%，易于充分燃烧，燃烧后的产物主要是二氧化碳和水，是国际社会公认的清洁燃料。
2、目前市面上的甲醇发动机，普遍采用进气道喷射方式，工作压力4～5bar，随着车辆排放量的法规不断升级,加上用户对平衡车辆性能和甲醇燃料经济性的需求, 越来越多的汽车厂家研究缸内甲醇直喷喷射系统技术，系统工作压力提升到150～350bar，与进气道喷射的发动机相比，发动机热效率和冷启动性能更好，能够显著提高汽车发动机排放指标，并且大幅度提高发动机经济性。
3、但相比其它燃料，甲醇燃料粘度更低，润滑性差，对精密运动件（阀座和阀针）配合更容易发生渗漏或泄漏，特别是在高压（如150bar以上）下，甲醇饱和蒸汽压高，更易发生空化现象，且其空蚀破坏性远强于汽油，高速流动区域（如针阀座密封环带、喷嘴孔入口）极易产生空泡，空泡溃灭产生的高温高压微射流和冲击波会严重侵蚀金属表面（阀座密封锥面、喷孔等），导致密封失效（泄漏量增大），流量特性改变（喷孔变大、形状改变），导致部件寿命大幅缩短。这些问题对发动机动力性、经济性、排放和喷射器可靠性造成严重影响，因此对高压甲醇喷射的结构设计及材料提出更高要求。
4、现有解决方案及其不足：沿用汽油喷射器设计寿命极短；提高材料硬度可能改善空蚀但无法根本解决密封问题；某些特殊涂层成本高昂且工艺复杂。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对甲醇燃料的低粘度和强空蚀性，提供一种能可靠密封、有效抑制空蚀破坏、保证长期稳定工作的具有增强密封和抗空蚀能力的高压喷嘴结构。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种具有增强密封和抗空蚀能力的高压喷嘴结构，包括喷嘴体、喷嘴和阀杆，所述喷嘴固定安装在喷嘴体的底部，所述阀杆和喷嘴间隙配合，可上下反复运动；所述喷嘴的头部设有多个喷孔，所述喷嘴的内部设有导向孔，所述导向孔与所述阀杆的外圆弧面精密间隙配合，配合间隙在0.02～0.05mm范围内；所述喷嘴的内部设有多个油槽；其特征在于：在所述喷嘴的内腔底部设有囊区；所述阀杆的头部设有多级减压密封面，从上至下分别设有第一级密封锥面、第二级密封圆弧面和第三级密封锥面，多级减压密封面与所述喷嘴的第二级锥面接触密封，所述阀杆的第一级密封锥面的角度小于阀杆的第三级密封锥面的角度；所述阀杆的头部设有平面，所述平面在所述囊区与所述喷嘴的锥面交线之下。
4、在本发明的一个优选实施例中，所述喷嘴内部的导向孔和所述油槽之间设有圆角过渡。
5、在本发明的一个优选实施例中，所述喷嘴内还设有两级锥面，第一级锥面为腾空面，所述第一级锥面和所述导向孔之间有过渡圆角；所述第二级锥面为密封锥面，所述第二级锥面的圆度在0.001mm以内，表面粗糙度在rz1.6以内。
6、在本发明的一个优选实施例中，在所述第一级锥面与第二级锥面之间设有圆角。
7、在本发明的一个优选实施例中，所述囊区与所述喷嘴的第二级锥面之间采用锥面交线过渡，所述囊区表面需光滑，可有效抑制喷孔空口处的空蚀。
8、在本发明的一个优选实施例中，所述喷孔为流线型几何结构的喷孔，流线型几何结构的喷孔的锥度2°～8°；在所述喷孔的入口区域设有减少流动分离和空化初生圆角。
9、在本发明的一个优选实施例中，所述喷孔的入口区域及喷孔内壁经过挤压研磨强化处理，可去除残余压应力层，使喷孔更耐空蚀。
10、在本发明的一个优选实施例中，所述阀杆的外圆设有外圆弧面，所述外圆弧面与所述喷嘴内部的导向孔配合；所述阀杆的上部设有轴，轴和所述阀杆的圆弧面之间设有过渡圆弧。
11、在本发明的一个优选实施例中，所述阀杆的多级减压密封面的圆度在0.001mm以内，表面粗糙度在rz1.6以内。
12、在本发明的一个优选实施例中，所述阀杆和与其配合的所述喷嘴中至少一个由沉淀硬化型不锈钢或硬质合金材料制成，所述喷嘴的内表面和所述阀杆的多级减压密封面设置有高硬度抗空蚀涂层或渗氮层；所述喷嘴的第二级锥面表面有低温渗氮处理，渗氮深度0.01～0.03 mm，硬度大于1000hv；所述阀杆的多级减压密封面表面有dlc或crn涂层，膜层厚度为0.001～0.004 mm，硬度大于1800 hv。
13、本发明的高压喷嘴结构可承受350bar高压和400℃以上高温，可耐m100甲醇腐蚀，具有优异的密封性能：通过多级密封和精密间隙设计，有效解决了甲醇低粘度带来的高压密封难题，显著降低了泄漏风险并具有卓越的抗空蚀能力。本发明的关键部件采用高抗空蚀材料并进行表面强化及流道优化，极大提高了阀杆、喷嘴等关键区域的耐空蚀磨损性能，延长了使用寿命和具有高可靠性性能，解决了甲醇喷射的核心痛点，确保喷射器在高压甲醇环境下长期稳定工作。本发明具有精确的流量控制，稳定的密封和未受破坏的流道几何保证了喷射量及喷雾特性的长期一致性。本发明同时具有良好的兼容性：设计适用于纯甲醇或高比例甲醇燃料。
1.一种高压喷嘴结构，包括喷嘴体、喷嘴和阀杆，所述喷嘴固定安装在喷嘴体的底部，所述阀杆和喷嘴间隙配合，可上下反复运动；所述喷嘴的头部设有多个喷孔，所述喷嘴的内部设有导向孔，所述导向孔与所述阀杆的外圆弧面精密间隙配合，配合间隙在0.02～0.05mm范围内；所述喷嘴的内部设有多个油槽；其特征在于：所述喷嘴内还设有两级锥面，为第一级锥面和第二级锥面，在所述喷嘴的内腔底部设有囊区；所述阀杆的头部设有多级减压密封面，从上至下分别设有第一级密封锥面、第二级密封圆弧面和第三级密封锥面，多级减压密封面与所述喷嘴的第二级锥面接触密封，所述阀杆的第一级密封锥面的角度小于阀杆的第三级密封锥面的角度；所述阀杆的头部设有平面，所述平面在所述囊区与所述喷嘴的锥面交线之下。
2.根据权利要求1所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：所述喷嘴内部的导向孔和所述油槽之间设有圆角过渡。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：所述喷嘴内第一级锥面为腾空面，所述第一级锥面和所述导向孔之间有过渡圆角；所述第二级锥面为密封锥面，所述第二级锥面的圆度在0.001mm以内，表面粗糙度在rz1.6以内。
4.根据权利要求3所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：在所述喷嘴内第一级锥面与第二级锥面之间设有圆角。
5.根据权利要求3所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：在所述喷嘴的内腔底部设有囊区，所述囊区与所述喷嘴的第二级锥面之间采用锥面交线过渡，所述囊区表面需光滑，可有效抑制喷孔空口处的空蚀。
6.根据权利要求3所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：所述喷孔为流线型几何结构的喷孔，流线型几何结构的喷孔的锥度2°～8°；在所述喷孔的入口区域设有减少流动分离和空化初生圆角。
7.根据权利要求3所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：所述喷孔的入口区域及喷孔内壁经过挤压研磨强化处理，可去除残余压应力层，使喷孔更耐空蚀。
8.根据权利要求3所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：所述阀杆的外圆设有圆弧面，所述圆弧面与所述喷嘴内部的导向孔配合；所述阀杆的上部设有轴，轴和所述阀杆的圆弧面之间设有过渡圆弧。
9.根据权利要求8所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：所述阀杆的多级减压密封面的圆度在0.001mm以内，表面粗糙度在rz1.6以内。
10.根据权利要求3所述的一种高压喷嘴结构，其特征在于：所述阀杆和与其配合的所述喷嘴中至少一个由沉淀硬化型不锈钢或硬质合金材料制成，所述喷嘴的内表面和所述阀杆的多级减压密封面设置有高硬度抗空蚀涂层或渗氮层；所述喷嘴的第二级锥面表面有低温渗氮处理，渗氮深度0.01～0.03 mm，硬度大于1000hv；所述阀杆的多级减压密封面表面有dlc或crn涂层，膜层厚度为0.001～0.004 mm，硬度大于1800 hv。