1．压电陶瓷
    陶瓷是天然或人工合成的粉状化合物，经成形和高温烧结制成的，由金属和非金属元素的无机化合物构成的多晶固体材料。压电陶瓷是在一定的工艺下，将压电材料经过高温烧结，然后进行机械加工，按照需要的方式烧上银电极，并用直流电压电场进行极化处理后得到的多晶体材料，即一种具有压电效应的功能型材料，因其生产工艺与陶瓷相似，故称其为压电陶瓷。由于压电陶瓷的极性变形特征，很快被应用到共轨喷油器上，目前，压电式喷油器主要应用在一些高端柴油轿车上，如奔驰、宝马、标致、雪铁龙和路虎等。德国博世到目前为止共设计了4代高压共轨系统。第1代于1997年7月批量投放市场，喷射压力达135 MPa，主要应用于轿车；第2代于2000年开始批量生产，最高系统压力提高到160 MPa，并开始使用具有油量调节功能的高压油泵和经改进的电磁阀喷油器，喷射循环由预喷射、主喷射和多级喷射等多次喷射组成，采用了降噪新技术；第3代产品于2003年5月推出，最高系统压力可达160 MPa，2005年末推出的改进型第3代共轨系统采用了压电陶瓷执行器，其运动部件由原来的4个减少为1个，运动质量减少75%，开关时间比电磁阀减少5001o，喷射压力为160 MPa，喷油器响应时间为0.1 ms，每次循环可实现5次喷射；第4代共轨系统，最高喷射压力可达250 MPa，并允许喷射压力逐步上升，但博世摒弃了压电式喷油器，而采用传统的液力伺服（带液压放大）喷油器。在第29届维也纳汽车讨论会上，德尔福展示了其设计的直动式共轨（DCR）系统，采用压电执行器直接驱动喷油器针阀，为柴油机燃油喷射技术带来了一种创新的概念。西门子VDO最早将压电技术应用于发动机燃油喷射领域，第2代压电陶瓷式共轨系统（PCR2 ）的喷油压力达到165 MPa，可进行5次喷射。2006年，西门子批量投产了第3代压电共轨喷射系统（PCR3 ），其喷射压力达到180 MPa，采用的铅笔型喷油器可以进行多次喷射，无须颗粒过滤器就能达到欧V排放标准。

    2 压电发生器
    压电陶瓷在通电的情况下，其晶粒会产生极性重组，这使得晶体的长度会产生变换，其极化过程如图1所示。为使得压电晶体的变形更有规律更稳定，喷油器的压电发生器采用了多层设计（图2）。图3所示为博世压电式喷油器压电发生器结构。

    3 .压电式喷油器
    以博世压电式喷油器为例，压电式喷油器的结构如图4所示，其结构非常简单，没有液力电磁阀喷油器的升程垫片、余隙垫片等，其弹簧垫片也只有一个用以控制油嘴弹簧力大小的垫片，因此，其维修要相对简单的多。图5所示为压电式喷油器的液力放大器，通过上下活塞直径的差异实现发生器变形位移的放大，粗活塞的运动导致绿色阀腔内的容积产生变化，由于液压油的体积一定，粗活塞的向下移动会导致细活塞不得不向下移动，且其移动的位移远远大于粗活塞移动的位移，从而实现位移量的放大。由于绿色阀腔内的液压油或多或少存在泄漏，因此有必要对阀腔内的液压油进行补给（图6）。





    压电式喷油器的工作原理如图7所示，压电发生器的位移变化在液力放大器的推动下使得旁通阀开启与关闭，从而实现油嘴针阀的关闭与抬起，最终实现喷油器定时喷射。

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