CN103993925A - 可变驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种可变驱动器，包括驱动缸、驱动切换阀、增压器、低压流道及高压流道；驱动切换阀控制气门的开关动作，增压器可以局部放大系统高压；驱动缸进一步包括驱动缸第一腔和第二腔，其中的第二腔保持与系统高压联通，以用液压力进行气门关闭，可实现一定的速度控制；驱动缸进一步包括增力活塞以在正常开关动作中可提供较大的初始开启推动力；驱动缸进一步包括包括预紧力结构以提供额外的预紧力；可变驱动器进一步包括增压切换阀以可切换地提供缸压释放工作模式，即拥有巨大推力的小升程动作。

Description

可变驱动器

技术领域

本发明是有关于一种驱动器的控制技术，且特别是有关于一种带有增压器的无凸轮可变气门驱动器。

背景技术

现有技术中，可以采用各种可变气门驱动（Variable Valve Actuation 或简称VVA ）系统来有效控制气门的正时和升程，来改善发动机的性能、燃油经济性、喷射和其他特性。根据控制的装置或驱动器，这些系统主要地可以分成机械的、电液的（electrohydraulic）和电磁（electromagnetic）形式。根据控制的范围，可以分成可变气门升程和正时、可变气门正时和可变气门升程的形式。它们也可以分成有凸轮（cam-based）及无凸轮（camless）的形式。

在有凸轮的系统的情况下，保持传统的发动机凸轮系统并且稍微修改，以便间接地控制气门正时和/或气门升程。在无凸轮系统中，传统的发动机凸轮系统用直接驱动各气门的电液或者电磁驱动器完全替换。相对于有凸轮的系统，无凸轮系统具有更多的控制自由度或优势，特别是：1）无凸轮系统在时域内的充分控制自由度，可以实现相邻热力学热循环间的（cycle to cycle）任意、瞬时控制；2）无凸轮系统可以实现在发动机每一个气缸的个性化控制，或叫做缸之间的（cylinder to cylinder）控制。这循环间的及缸之间的控制能力是帮助实现多种新型节能减排燃烧过程的支撑技术或关键技术，比如在汽油机中的均质压燃（HCCI）和在柴油机中的预混合压燃（PCCI）均需要循环间的及缸之间的有效控制才能稳定地、在较大的工况范围内实施，实现10%以上的油耗降低。

在柴油机应用中，排气门的可变气门驱动器面临多种特殊要求：

由于高压缩比，回避发动机气门与活塞的干涉或碰撞是一个重要的设计要求。如图6的排气门位移曲线910所示，排气门一般在下至点（BDC）之前打开（EO），在上至点（TDC）之后关闭（EC）。在排气门关闭过程中，活塞相对于排气门的位置912与排气门910的空间距离较近。如果既要避免干涉、又要保证气门位移曲线有一定的丰满度（即排气面积），就需要排气门关闭曲线在相位角域内的斜率914保持在一定的范围之内。对于某一固定的时段，与之相当的相位角区段随着发动机转速的增加而线性地增加，因此理想的可变气门驱动器应该在时域内有较大的位移曲线斜率可变性。

柴油机排气门的开启点（EO）一般是在下至点（BDC）前的30 至55 度。此时气缸内还存有较大的压力，在增压的中、重型柴油机中这排气门开启压力可达20 bar。因此为了正常打开排气门，理想的可变气门驱动器应该有较大的初始开启力。为了简化设计或降低成本，也可让一个排气门的驱动器应该有较大的初始开启力，以便迅速降低缸压，另外一个排气门再适时打开。

由于现代柴油机的增压功能需求，进气、排气歧管均保持较高的背压，在中、重型柴油机中排气歧管压力可在7 bar 左右。为了保证在进气过程中排气门不意外地被歧管压力推开，每个理想的排气门需要有较大的锁紧力。进气门也需要有较大的锁紧力。

另外在类似大卡车的商用车的应用中，为了实现有效、安全和低磨损的制动，现代柴油机一般采用缸压制动技术，特别是缸压释放制动技术。缸压释放制动装置有能力在压缩冲程进行至上止点（TDC）之前或附近，克服缸内的空气高压（比如高达70 bar）打开排气门，人为地释放和消耗掉缸内的空气势能，实现制动功能。缸压释放制动装置是一种昂贵的附加设备。在柴油机应用中，人们希望把缸压释放制动功能集成在无凸轮可变气门驱动器中，以降低总的附加成本，提高性价比。无凸轮可变气门驱动器的主要功能设计要求是敏捷性，而缸压释放制动器的主要功能设计要求是大的制动推力，这制动推力大约是一般气门开启力的五倍或更多。一般地讲，大推力需要较大的活塞作用面积、或较高的系统压力、或两者兼有。为了保持电液无凸轮可变气门驱动器系统的简单化及低成本，缸压释放制动装置最好利用驱动器本身的驱动活塞。过大的活塞会负面地影响驱动功能或敏捷性；过高的液压系统压力又会对系统的强度、可靠性和成本有负面的影响。

综上所述，需要一种柴油机排气门的无凸轮可变气门驱动器或可变驱动器，它既具有通常可变气门所需的敏捷性等特性，又具有气门位移曲线斜率的可变性、较大的初始开启力、较大的锁紧力及巨大的缸压释放制动力。同时，进气门也需要较大的锁紧力。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是：提供一种可变驱动器，其开启及关闭运动的驱动力均至少部分来自液压力，以实现一定的速度或斜率控制；驱动器在正常开关动作中还可以提供较大的初始开启推动力；驱动器还可以有可切换地提供缸压释放工作模式，即拥有巨大推力的小升程动作；还可以提供额外的预紧力。

为达上述优点，本发明采用的一个技术方案是提供一种可变驱动器，其包括：驱动缸壳体； 

驱动缸壁，在所述驱动缸壳体中，限定拥有第一和第二方向的纵向轴线；

驱动缸第一端部和驱动缸第二端部，在所述驱动缸壳体中，分别在驱动缸壁的第一方向一端和在第二方向一端；

活塞杆孔，穿过所述驱动缸壳的第二端部；

驱动活塞，在所述驱动缸壁中能滑动于所述驱动缸第一端部和所述驱动缸第二端部之间，在第一和第二方向的两端分别具有驱动活塞第一端面和驱动活塞第二端面；

活塞杆，能操作地连接于所述驱动活塞第二端面，并能滑动地穿过所述活塞杆孔；

驱动缸第一腔，为驱动缸壁内的、在所述驱动缸第一端部和所述驱动活塞第一端面之间的空间；

驱动缸第二腔，为在所述驱动活塞第二端面和所述驱动缸第二端部之间的空间；

第一缓冲区，是靠近所述驱动缸第一端部的所述驱动缸第一腔的一部分；

第一端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第一腔流体相连；

第二端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第二腔流体相连；

缓冲端口，在所述驱动缸壳体中，与所述第一缓冲区流体相通；

驱动切换阀，具有驱动切换阀第一阀口、驱动切换阀第二阀口和驱动切换阀第三阀口，所述驱动切换阀第三阀口能切换地与所述驱动切换阀第一阀口和所述驱动切换阀第二阀口流体相通；

低压流道，与所述驱动切换阀第二阀口流体相通；

高压流道，与所述第二端口及所述驱动切换阀第一阀口流体相通；及

增压模块，连接在所述驱动缸第一腔及所述驱动切换阀第三阀口之间，该增压模块进一步包含增压器，该增压器进一步包含

增压器体；

大油缸和小油缸，在同一轴线上，内置于所述增压器体中；

大活塞和小活塞，能操作地连在一起，分别滑动设置于所述大油缸和所述小油缸中；

高压腔，在所述小油缸内、背向所述大活塞的流体空间；及

低压腔，在所述大油缸内、背向所述小活塞的流体空间。

优选的，所述增压模块进一步包含第一流道、第三流道和增压切换阀；

所述增压切换阀是两位三通阀，进一步包含增压切换阀第一阀口、增压切换阀第二阀口和增压切换阀第三阀口；

所述增压切换阀第一阀口与所述驱动切换阀第三阀口流体相通；

所述增压切换阀第二阀口与所述第一流道流体相通；

所述增压切换阀第三阀口与所述第三流道流体相通；

所述第一流道进一步与所述第一端口及所述高压腔流体相通；

所述第三流道进一步与所述低压腔流体相通；

所述增压切换阀在其增压切换阀第一位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第二阀口流体相通；及

所述增压切换阀在其增压切换阀第二位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第三阀口流体相通。

优选的，还包含制动控制压力源，有高压和低压两档压力；及

所述增压切换阀是液动阀，其切换功能由所述制动控制压力源控制。

优选的，所述制动控制压力源同时控制至少两个所述可变驱动器。

优选的，还包括：单向节流装置，连接在所述缓冲端口和所述第一流道之间，以助所述驱动活塞接近所述驱动缸第一端部时的缓冲。

优选的，所述增压器模块进一步包括补油单向阀；

所述补油单向阀的入口与所述低压流道流体相通；及

所述补油单向阀的出口与所述高压腔流体相通，以允许给所述高压腔的单向补油流动。

优选的，所述增压模块进一步包含第一流道、第二流道和第三流道；

所述第一流道连通所述驱动切换阀第三阀口和所述第一端口；

所述第二流道连通所述高压腔和所述缓冲端口；及

所述第三流道连通所述低压腔和所述驱动切换阀第三阀口。

优选的，包含单向节流装置，设置在所述第二流道内，以助所述驱动活塞接近所述驱动缸第一端部时的缓冲。

优选的，所述增压器模块进一步包括补油单向阀；

所述补油单向阀的入口与所述低压腔和所述低压流道之一流体相通；及

所述补油单向阀的出口与所述高压腔流体相通，以允许给所述高压腔的单向补油流动。

优选的，所述单向节流装置的有效节流口是可以调节的。

优选的，所述增压器进一步包括增压器回位弹簧，以帮助所述大活塞和小活塞的回位运动。

优选的，所述可变驱动器具有驱动器增压驱动升程；

所述驱动活塞第一端面具有驱动活塞第一端面面积；

所述增压器具有增压器活塞行程，该行程两端均是机械限位的；

所述小活塞具有小活塞作用面面积；

所述可变驱动器具有泄露补偿体积；及

所述小活塞作用面面积与所述增压器活塞行程的乘积 = 所述驱动活塞第一端面面积与所述驱动器增压驱动升程的乘积 + 所述泄露补偿体积。

优选的，所述可变驱动器具有驱动器增压驱动升程，其数值在0.5毫米至5.0毫米之间。

优选的，所述大活塞和小活塞的直径比范围为1.5-5.0。

优选的，一个所述驱动切换阀被至少两个所述可变驱动器共享。

优选的，一个所述增压模块被至少两个所述可变驱动器共享。

优选的，包括发动机气门，其进一步包括气门杆，该气门杆能操作地连接所述活塞杆。

优选的，还包括：气门弹簧系统，能操作地与所述发动机气门连接，以提供倾向于关闭所述发动机气门的力。

优选的，还包括：预紧力活塞，固定地设置在所述活塞杆上；

预紧力缸壁，在所述驱动缸壳体中，能容纳在内运动的预紧力活塞，在轴向由所述驱动缸第二端部起、沿第一方向进一步分成预紧力缸壁缓冲段、预紧力缸壁短路段和预紧力缸壁密封段；

第四端口，在驱动缸壳体内，其轴向位置在所述增力缸第二端与所述预紧力缸壁密封段之间，当所述预紧力活塞至少部分在所述预紧力缸壁密封段内时，该第四端口至少部分地与所述驱动缸第二腔流体连通； 

第四流道，连通所述第一流道及所述第四端口；

驱动活塞外径，是驱动活塞的外径；及

预紧力活塞外径，是所述预紧力活塞的外径，是所述驱动活塞外径的1.2 至 2.5倍。

本发明实施例还公开一种可变驱动器，其包括：

驱动缸壳体； 

驱动缸壁，在所述驱动缸壳体中，限定拥有第一和第二方向的纵向轴线；

驱动缸第二端部，在所述驱动缸壳体中，在驱动缸壁的第二方向一端；

增力缸壁，在所述驱动缸壳体中，从所述驱动缸壁同轴地朝第一方向延伸；

增力缸第一端和第二端，在所述驱动缸壳体中，分别在增力缸壁的第一和第二方向端部；

活塞杆孔，穿过所述驱动缸壳的第二端部；

增力活塞，在所述增力缸壁中能滑动于所述增力缸第一端和所述增力缸第二端之间，在第一和第二方向的两端分别具有增力活塞第一端面和增力活塞第二端面；

第二驱动缸壁，设置在增力活塞内，与所述驱动缸壁同轴；

驱动缸第一端部，设置在增力活塞内、在第二驱动缸壁第一方向的端部；

驱动活塞，滑动设置于所述驱动缸壁中，在第一和第二方向的两端分别具有驱动活塞第一端面和驱动活塞第二端面；

活塞杆，能操作地连接于所述驱动活塞第二端面，并能滑动地穿过所述活塞杆孔；

驱动缸第一腔，为第二驱动缸壁内的、在所述驱动缸第一端部和所述驱动活塞第一端面之间的空间；

驱动缸第二腔，为在所述驱动活塞第二端面和所述驱动缸第二端部之间的空间；

驱动缸第三腔，为在所述增力活塞第二端面和所述增力缸第二端之间的空间；

驱动缸第四腔，为在所述增力活塞第一端面和所述增力缸第一端之间的空间；

第一缓冲区，是靠近所述增力缸第一端的所述驱动缸第四腔的一部分；

第一端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第四腔流体相连；

第二端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第二腔流体相连；

第三端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第三腔流体相连；

第一腔第一通道，穿过所述增力活塞、流体连通所述驱动缸第一腔和所述驱动缸第四腔；

驱动切换阀，具有驱动切换阀第一阀口、驱动切换阀第二阀口和驱动切换阀第三阀口，所述驱动切换阀第三阀口能切换地与所述驱动切换阀第一阀口和所述驱动切换阀第二阀口流体相通；

低压流道，与所述驱动切换阀第二阀口及所述第三端口流体相通；

高压流道，与所述第二端口及所述驱动切换阀第一阀口流体相通；及

所述驱动切换阀第三阀口与所述第一端口相连。

优选的，还包括：缓冲端口，在所述驱动缸壳体中，与所述第一缓冲区流体相通；

单向节流装置，连接在所述缓冲端口和所述第一端口之间，以助所述增力活塞接近所述增力缸第一端时的缓冲。

优选的，所述增力活塞和驱动活塞的外径比范围为1.2 - 3.0。

优选的，还包括：第一腔第二通道，穿过所述增力活塞、流体连通所述驱动缸第一腔和所述第一端口。

优选的，所述可变驱动器包含增压模块，设置在所述驱动切换阀第三阀口与所述第一端口之间；

所述增压模块进一步包含增压器、第一流道、第三流道和增压切换阀；

所述增压器进一步包含高压腔及低压腔；

所述增压切换阀是两位三通阀，进一步包含增压切换阀第一阀口、增压切换阀第二阀口和增压切换阀第三阀口；

所述增压切换阀第一阀口与所述驱动切换阀第三阀口流体相通；

所述增压切换阀第二阀口与所述第一流道流体相通；

所述增压切换阀第三阀口与所述第三流道流体相通；

所述第一流道进一步与所述第一端口及所述高压腔流体相通

所述第三流道进一步与所述低压腔流体相通；

所述增压切换阀在其增压切换阀第一位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第二阀口流体相通；及

所述增压切换阀在其增压切换阀第二位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第二阀口流体相通。

优选的，还包含制动控制压力源，有高压和低压两档压力；及

所述增压切换阀是液动阀，其切换功能由所述制动控制压力源控制。

优选的，所述制动控制压力源同时控制至少两个所述可变驱动器。

优选的，还包括：发动机气门，其进一步包括气门杆，该气门杆能操作地连接所述活塞杆。

优选的，还包括：气门弹簧系统，能操作地与所述发动机气门连接，以提供倾向于关闭所述发动机气门的力。

优选的，还包括：预紧力活塞，固定地设置在所述活塞杆上；

预紧力缸壁，在所述驱动缸壳体中，能容纳在内运动的预紧力活塞，在轴向由所述驱动缸第二端部起、沿第一方向进一步分成预紧力缸壁缓冲段、预紧力缸壁短路段和预紧力缸壁密封段；

第四端口，在驱动缸壳体内，其轴向位置在所述增力缸第二端与所述预紧力缸壁密封段之间，当所述预紧力活塞至少部分在所述预紧力缸壁密封段内时，该第四端口至少部分地与所述驱动缸第二腔流体连通； 

第四流道，连通所述第一流道及所述第四端口；

驱动活塞外径，是驱动活塞的外径；及

预紧力活塞外径，是所述预紧力活塞的外径，是所述驱动活塞外径的1.2 至 2.5倍。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明可变驱动器第一实施例的结构示意图。

图2是本发明可变驱动器第二实施例的结构示意图。

图3是本发明可变驱动器第三实施例的结构示意图。

图4是本发明可变驱动器第四实施例的结构示意图。

图5是本发明可变驱动器第五实施例的结构示意图。

图6是相位角与气门位移的关系曲线图。

图7是本发明可变驱动器的第一缓冲区的变换结构示意图。

附图中各部件的标记如下

20、驱动缸（单活塞-单活塞杆-双作用液压缸）；20b、驱动缸（双活塞-单活塞杆-双作用液压缸）；20c、驱动缸（三活塞-单活塞杆-双作用液压缸）；21、驱动缸壳体；22/22a/22b/22c、驱动缸壁；23、增力缸壁；26、缸压释放制动式的增压模块；28、排气初始开启式的增压模块；30/30a/30b、驱动活塞；31、活塞杆；32、预紧力活塞；34/34a/34b、驱动活塞第一端面；36、驱动活塞第二端面； 39，第二驱动缸壁；40、单向节流装置；42, 预紧力缸壁密封段；44, 预紧力缸壁短路段；46, 预紧力缸壁缓冲段；50/50b、增压器（pressure booster）；51、大活塞；52，小活塞；53，增压器体；54，大活塞作用面；55，低压腔；56，高压腔；57，小活塞作用面；58，增压器回位弹簧；59，第一限位面；60，第二限位面；61，中间腔； 62， 大油缸；63，小油缸；64、泄油口； 65、驱动切换阀；66、驱动切换阀第一位；67、驱动切换阀第二位；70、气门弹簧系统；71、气门弹簧座；72、气门回位弹簧；73、气门导管；74、缸盖体；80、气门；81、气门杆；82、气门头；83、气门座；84、联轴节；85/85b、补油单向阀；90、增压切换阀；91、增压切换阀第一位；92、增压切换阀第二位；110、高压流道；112、低压流道；114、制动控制压力源；151、第一流道；152、第二流道；153、第三流道；154、第四流道；212、第一槽口；213、第一端口；214、第一内口；215、第二内口；216、第二槽口；217、第二端口；218、第三端口；219、第四端口；223、活塞杆孔； 232/232c、驱动缸第一腔；234/234a/234b、驱动缸第二腔；236/236a/236b/236c、驱动缸第一端部；237/237d、驱动缸第二端部； 241、第一腔第一通道；242、第一腔第二通道； 253/253d、第二缓冲区；254、第一缓冲区；255、第二缓冲区流口；256、缓冲端口；302、增力活塞；304、增力缸第一端；306、增力缸第二端；308、增力活塞第一端面；310、增力活塞第二端面；312、驱动缸第三腔；314、驱动缸第四腔；361，缓冲泄流道； 651、驱动切换阀第一阀口；652、驱动切换阀第二阀口；653、驱动切换阀第三阀口；901、增压切换阀第一阀口；902、增压切换阀第二阀口；903、增压切换阀第三阀口；910、排气门位移曲线；912、活塞相对于排气门的位置；914、排气门关闭曲线在相位角域内的斜率；Aa1、驱动活塞第一端面的面积；Abs、小活塞作用面面积；Lb1、增压器活塞行程；Ls1、第一缓冲区长度；Ls2、第二缓冲区长度；S、驱动活塞升程；So、增力活塞升程；Sb、驱动器增压驱动升程；Vloss、泄露补偿体积； 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但本发明的保护范围不以此实施例为限。本说明书中的术语“顶”及“底”或“上”及“下”或“左”及“右”等方位和方向性用语只是用来便于表明驱动器各部分在图中的相对位置，而不限制可变驱动器本身的安装位置或方向。

图1所示本发明第一实施例的可变驱动器，包括驱动缸20、驱动切换阀65、增压模块26、低压流道112及高压流道110。

驱动缸20是一个单活塞-单活塞杆-双作用液压缸，进一步包括：驱动缸壳体21；驱动缸壁22，在驱动缸壳体21中，限定具有第一和第二方向的纵向轴线，沿图1中从顶（或上）部至底（或下）部的方向为第二方向，沿图1中从底部至顶部的方向为第一方向；驱动缸第一端部236和驱动缸第二端部237，在所述驱动缸壳体21中，分别在驱动缸壁22的第一方向一端和在第二方向一端；活塞杆孔223，穿过所述驱动缸壳体21的第二端部；驱动活塞30，在所述驱动缸壁22中能滑动于所述驱动缸第一端部236和所述驱动缸第二端部237之间，在第一和第二方向的两端分别具有驱动活塞第一端面34和驱动活塞第二端面36；活塞杆31，能操作地连接于所述驱动活塞第二端面36，并能滑动地穿过所述活塞杆孔223；驱动缸第一腔232，为驱动缸壁22内的、在所述驱动缸第一端部236和所述驱动活塞第一端面34之间的空间；驱动缸第二腔234，为在所述驱动活塞第二端面36和所述驱动缸第二端部237之间的空间；第一缓冲区254，是靠近所述驱动缸第一端部236的所述驱动缸第一腔232的一部分；第一端口213和第二端口217，在所述驱动缸壳体21中，分别与所述驱动缸第一腔232和所述驱动缸第二腔234流体相连；以及缓冲端口256，在所述驱动缸壳体21中，与所述第一缓冲区254流体相通。

驱动切换阀65具有驱动切换阀第一阀口651（或称进流口）、驱动切换阀第二阀口652（也称回流口）和驱动切换阀第三阀口653（也称输出口，或工作口）。驱动切换阀第三阀口653能切换地与驱动切换阀第一阀口651和驱动切换阀第二阀口652流体相通。低压流道112与所述驱动切换阀第二阀口652流体相通，高压流道110与所述第二端口217及所述驱动切换阀第一阀口651流体相通，以让液压力在两个方向均能驱动所述驱动活塞30并控制驱动速度。

增压模块26，连接在所述驱动缸第一腔232及所述驱动切换阀第三阀口653之间。增压模块包括增压器50。增压器50进一步包括: 增压器体53；大油缸62和小油缸63，在同一轴线上，内置于所述增压器体53中；大活塞51和小活塞52，能操作地连在一起，分别滑动设置于大油缸62和小油缸63中；高压腔56，是在小油缸63内、背向大活塞51的流体空间；以及低压腔55，是在所述大油缸62内、背向所述小活塞52的流体空间。

增压器50还包括：中间腔61，在低压腔55与高压腔56之间；可选择的泄油口64，以保证中间腔61保持较低的压力。泄油口64可与某一低压流道或油箱（图中未示）或大气相通。

图1中的增压模块26是缸压释放制动式的增压模块，进一步包含第一流道151、第三流道153和增压切换阀90。增压切换阀90是两位三通阀，进一步包含增压切换阀第一阀口901、增压切换阀第二阀口902和增压切换阀第三阀口903；所述增压切换阀第一阀口901与所述驱动切换阀第三阀口653流体相通；所述增压切换阀第二阀口902与所述第一流道151流体相通；所述增压切换阀第三阀口903与所述第三流道153流体相通；所述第一流道151进一步与所述第一端口213及所述高压腔56流体相通；所述第三流道153进一步与所述低压腔55流体相通；所述增压切换阀90在其增压切换阀第一位91时，所述增压切换阀第一阀口901与所述增压切换阀第二阀口902流体相通；以及所述增压切换阀在其增压切换阀第二位92时，所述增压切换阀第一阀口901与所述增压切换阀第三阀口903流体相通。

所述增压切换阀90在其增压切换阀第一位91时只开通所述第一流道151以便所述可变驱动器进行正常驱动功能，所述增压切换阀90在其增压切换阀第二位92时开通所述增压器50以便所述可变驱动器进行缸压释放制动功能。

可变驱动器还包括或其负载是气门80（即发动机气门），所述气门80包括气门杆81和气门头82，气门杆81和气门头82通常在结构上是一体的。如图1所示，气门头82正好接触气门座83，处于关闭状态，即气门80已入座。图1中标号S表示气门升程或驱动活塞升程，大致等于图1中驱动活塞第二端面36至驱动缸第二端部237之间的距离。图1中气门处于关闭状态，因为驱动缸第一腔232和第二腔234分别处于低压和高压。气门杆81的上端通过联轴节84与活塞杆31的下端相连接。在图1的实施例中，联轴节84特别需要有能力在气门杆81和活塞杆31之间提供轴向拉力，以保证气门杆81与活塞杆31在轴向不分离。更理想地，联轴节84是有弹性的，以弥补气门杆81和活塞杆31之间的偏心或其它设计和制造误差。气门杆81通常能滑动地穿过嵌入于缸盖体74的气门导管73。

活塞杆31与驱动活塞30一体或刚性相连，并能滑动地穿过活塞杆孔223。由于活塞杆31的存在，驱动活塞第二端面36的流体压力面积比第一端面34的流体压力面积小。驱动缸第一腔232也可称做无杆腔，驱动缸第二腔234也可称做有杆腔。由于驱动缸第二腔234通过第二端口217保持与系统高压流道110的连通状态，让液压力在两个方向均能驱动所述驱动缸20并控制其驱动速度(即气门位移斜率)。当驱动缸第一腔232与高压流道110接通时，两活塞端面在同样的高压下，驱动活塞30由于两端面的面积差而存在朝第二方向的驱动力， 因此打开气门；同时，从驱动缸第二腔23排除的高压油通过高压流道110部分补偿驱动缸第二腔23的流体需求。当驱动缸第一腔232与低压流道112接通时，驱动活塞30由于两端面的压力差而存在朝第二方向的驱动力，因此关闭气门。

驱动缸壁22上还可选择地增加第一内口214和第二内口215，第一内口214可优化地连通驱动缸第一腔232和第一端口213，第二内口215可优化地连通驱动缸第二腔234和第二端口217。两个内口214、215可采用图1中所示的沉割槽的结构形式，以便流体流动能沿驱动缸壁22周边较为平衡地分布，减少流动阻力及侧向力。

驱动缸第一腔232的靠近第一端部236的部分（在第一内口214的上沿和驱动缸第一端部236之间的部分）为第一缓冲区254，其长度为Ls1。当驱动活塞30进入第一缓冲区254时，驱动缸第一腔232无法直接或畅通地经过第一端口213排出工作液体而造成缓冲效果。同理，驱动缸第二腔234的靠近第二端部237的部分（在第二内口215的下沿和驱动缸第二端部237之间的部分）为第二缓冲区253，其长度为Ls2。当驱动活塞30进入第二缓冲区253时，驱动缸第二腔234无法直接或畅通地经过第二端口217排出工作液体而造成缓冲效果。

缓冲区的设计不限于图1中所示的设计，可采用各种具有相当效果的设计。比如图7展示第一缓冲区的另一种设计，驱动活塞30可以分成大直径部分30a及小直径部分30b，驱动缸壁22对应地分成大直径部分22a及小直径部分22b，驱动活塞第一端面34对应地分成大直径部分34a及小直径部分34b，驱动缸第一端部236对应地分成大直径部分236a及小直径部分236b。第一缓冲区254为驱动缸壁小直径部分22b内的流体空间，其长度为Ls1。驱动缸第一腔为两部分驱动缸壁内的、在两部分驱动缸第一端部和两部分驱动活塞第一端面之间的空间。同样，如果空间允许的话，第二缓冲区也可采用类似设计。

设置在驱动活塞30的侧面上、与靠近驱动活塞第一端面34及第二端面36交界处分别有至少一个第一槽口212和至少一个第二槽口216，以便为驱动活塞30分别进入第一缓冲区254和第二缓冲区253时提供逐步的流体释放及减速功能。槽口的形状可以是传统的三角槽，也可以其它较为优化的形状。第一槽口212也可以由设置在第一内口214与第一缓冲区254缸壁交界处的至少一个槽口（图中未示）来代替。第二槽口216也可以由设置在第二内口215于第二缓冲区253缸壁交界处的至少一个槽口（图中未示）来代替。

可变驱动器还包括单向节流装置40，把第一缓冲区254与第一端口213或第一流道151连通，对流出第一缓冲区254的流体实现节流(即人为增加流动阻力)，同时能够快速或通畅地允许流体进入第一缓冲区254，这样帮助实现驱动活塞30缓慢进入和快速离开第一缓冲区254。

图1所示的驱动切换阀65及增压切换阀90均是两位三通阀，驱动切换阀65负责驱动方向的切换或气门的开关；而增压切换阀90负责驱动性质的切换，即决定驱动器是进行正常气门驱动还是缸压释放制动。

驱动切换阀65的第一阀口651（或称进流口）与高压流道110相通。高压流道110本身一般原自某一泵，通常再附加压力控制结构，甚至再加蓄能功能。驱动切换阀65的第二阀口652（也称回流口）与低压流道112相通。低压流道112可直接连通系统油箱（图中未示），也可通过某一背压装置（图中未示）再与油箱连通，以建立起相对稳定的压力。驱动切换阀65的第三阀口653（也称输出口或工作口）与增压切换阀90的第一阀口901连接。增压切换阀90的第二阀口902通过第一流道151与第一端口213相通。增压切换阀90的第三阀口903通过第三流道153及增压器50之后与第一端口213相连。

大活塞51和小活塞52在结构上可以是分开的，也可以在结构上是一体的。增压功能是通过大活塞51和小活塞52的力平衡来实现的，大活塞作用面54大于小活塞作用面57，因此在流体静力平衡时，小活塞52所在高压腔56的压力大于大活塞51所在低压腔55的压力。如果大、小活塞的直径比是1.5倍，则大、小活塞的面积比为2.25倍，高、低压腔的静态压力比也为2.25倍。如果大、小活塞的直径比是5倍，则大、小活塞的面积比为25倍，高、低压腔的静态压力比也为25倍。

来自驱动切换阀65及增压切换阀90的高压流体进入低压腔55之后，推动大活塞51和小活塞52朝向图1中的左方向移动，在高压腔56的流体以更高的压力输出，中间腔61内多余的流体同时从泄油口64溢出。增压过程进行直至大活塞51碰到第二限位面60为止，此时，下游的驱动器也失去继续运动的动力，被控制至一定的位移。增压器活塞行程如图1设计所示为Lb1，在行程两端均是由大活塞51进行机械限位，而小活塞52在图1中的左端是不受限制的。在设计中，也可以让小活塞52和大活塞51分别在左端和右端机械限位来定义增压器活塞行程（图中未示）。另外如需要，也可在增压器内添加缓冲装置，以限制大小活塞的碰撞速度。

如果定义

Sb：   驱动器增压驱动升程，即在增压器工作时的驱动器行程

Aa1： 驱动活塞第一端面的面积

Lb1：  增压器活塞行程

Abs：  小活塞作用面面积

Vloss： 泄露补偿体积

并且假定工作介质或液体几乎不可压缩，则有以下设计关系：

Abs *Lb1 = Aa1*Sb + Vloss

其中的泄露补偿体积是用来弥补缸压释放制动过程中的部分或全部流体泄露，比如在高压下从高压腔56至中间腔61的泄露。如果需要，也可把由于工作介质的压缩性造成的体积损失包含在泄露补偿体积。在柴油机缸压释放制动应用中，驱动器增压驱动升程就是缸压释放制动时排气门的升程，其数值一般在0.5毫米至5.0毫米之间。

增压器50进一步包括增压器回位弹簧58，它如图1所示可内置于中间腔61，其一端顶着大活塞51，帮助大活塞51和小活塞52回位运动。回位运动是指增压器50在低压腔55失去高压之后，大活塞51和小活塞52朝减小低压腔55体积的方向移动（即图1中向右的方向），直至大活塞51碰到第一限位面59。在不少工况下，来自驱动缸第一腔232的流体压力也足够推动大活塞51和小活塞52的回位运动，但增压器回位弹簧58可以保障更快速或更彻底的回位。在空间允许时，增压器回位弹簧58也可内置于高压腔56，其右端顶着小活塞作用面57。

增压模块26进一步包括补油单向阀85，其入口和出口分别与低压流道112和高压腔56流体相通，允许从低压流道112至高压腔56的单向补油流动，而限制相反方向的流动，以便增压器50在回位过程中或回位结束后为高压腔56和相邻流道补充工作液，避免吸空或气蚀现象。

增压切换阀90可以像图1所示的那样的液动两位三通阀，由制动控制压力源114来控制，当制动控制压力源114的压力是低压和高压时，增压切换阀90分别处于第一位91和第二位92。增压切换阀90也可设计成与图1所示相反的逻辑，即当制动控制压力源114的压力是高压和低压时，增压切换阀90分别处于第一位91和第二位92。

制动控制压力源114本身可以是一个两位三通电磁切换阀的输出（图中未示），该两位三通电磁切换阀的输入是高压流道110和低压流道112。一个制动控制压力源114可以同时控制两个或更多的增压切换阀90。

图1中可变驱动器的运行过程可以为:

 (1) 增压切换阀90在图1所示的第一位91时，增压器50不参与驱动器的运行，驱动器在驱动切换阀65的控制下进行正常气门驱动。（1A）当驱动切换阀65在图1所示的驱动切换阀第一位66时，驱动缸第二腔234中的高压工作液推动驱动活塞30向第一方向运动，直至气门关闭。如果气门杆81与活塞杆31之间没有能承受拉力的连接，则在气门关闭之后驱动活塞30会继续运动直至它碰到驱动缸第一端部236。同时，驱动缸第一腔232通过第一端口213、单向节流装置40、第一流道151、增压切换阀第二阀口902、增压切换阀第一阀口901、驱动切换阀第三阀口653和驱动切换阀第二阀口652向低压流道112排工作液。(1B) 当驱动切换阀65在驱动切换阀第二位67时，高压流道110通过驱动切换阀第一阀口651、驱动切换阀第三阀口653、增压切换阀第一阀口901、增压切换阀第二阀口902、第一流道151、第一端口213及单向节流装置40向驱动缸第一腔232提供高压工作液，推动驱动活塞30向第二方向运动；同时驱动缸第二腔234通过第二端口217向高压流道110排出高压工作液，部分补偿驱动缸第一腔232所需的流量。

（2)增压切换阀90在第二位92时，增压器50参与运行，驱动器在驱动切换阀65的控制下进行缸压释放制动。(2A) 当驱动切换阀65在驱动切换阀第二位67时，高压流体从高压流道110流经驱动切换阀第一阀口651、驱动切换阀第三阀口653、增压切换阀第一阀口901、增压切换阀第三阀口903、第三流道153进入增压器50的低压腔55，推动大活塞51和小活塞52朝图1中左方运动，被增压的流体从高压腔56流出并经过第一流道151、第一端口213和单向节流装置40进入驱动缸第一腔232，可以以特大的力推动驱动活塞30向第二方向运动，直至增压器50被机械限位。同时，驱动缸第二腔234通过第二端口217向高压流道110排出高压工作液，部分补偿驱动缸第一腔232所需的流量。(2B) 当驱动切换阀65在驱动切换阀第一位66时，驱动缸第二腔234中的高压工作液推动驱动活塞30向第一方向运动，直至气门关闭。如果气门杆81与活塞杆31之间没有能承受拉力的连接(比如联轴节84)，则在气门关闭之后驱动活塞30会继续运动直至它碰到驱动缸第一端部236。同时，驱动缸第一腔232通过第一端口213、单向节流装置40和第一流道151向高压腔56输送工作液，高压腔56内的压力以及可选择的增压器回位弹簧58往右推动大活塞51和小活塞52，直至回位至图1中的右端。如果需要，补油单向阀85帮助补偿由泄露引起的流体体积不足，保障增压器的回位。

从上述运行原理或过程可以看出，图2中的增压模块26是缸压释放制动式的增压模块，就是只有当增压切换阀90在第二位92时，增压器50才参与运行来实现缸压释放制动，此时排气门的位移量是受限制的。

图2所示本发明第二实施例的可变驱动器，包括驱动缸20、驱动切换阀65、增压模块28、低压流道112及高压流道110。图2与图1中的驱动缸20、驱动切换阀65、低压流道112及高压流道110在结构上基本一致。

与图1中的增压模块26一样，图2中的增压模块28也是连接在所述驱动缸第一腔232及所述驱动切换阀第三阀口653之间，也包括增压器50b。增压器50b也进一步包括: 增压器体53；大油缸62和小油缸63，在同一轴线上，内置于所述增压器体53中；大活塞51和小活塞52，能操作地连在一起，分别滑动设置于大油缸62和小油缸63中；高压腔56，是在小油缸63内、背向大活塞51的流体空间；以及低压腔55，是在所述大油缸62内、背向所述小活塞52的流体空间。

图2中的增压模块28是排气初始开启式的增压模块，进一步包含第一流道151、第二流道152和第三流道153。所述第一流道151连通所述驱动切换阀第三阀口653和所述第一端口213；所述第二流道152连通所述高压腔56和所述缓冲端口256；所述第三流道153连通所述低压腔55和所述驱动切换阀第三阀口653。

增压模块28进一步包括补油单向阀85b。补油单向阀85b的入口与低压腔55流体相通（比如可选择地通过第一流道151和第三流道153），其出口与高压腔56流体相通，允许从低压腔55至高压腔56的单向补油流动，而限制相反方向的流动，以便增压器50b在回位过程中或回位结束后为高压腔56和相邻流道补充工作液，避免吸空或气蚀现象。可选择地，补油单向阀85b的入口可以连接任何与低压流道112相通的流道。

与图1中的增压器50不一样，图2中的增压器50b还包括可选择的缓冲泄流道361，以便在大活塞51和小活塞52处于图2中所示的右端位置时，继续有进行缓冲泄流能力，特别是由于补油单向阀85b的单向性。

再如图2所示，本实施例二与实施例一的主要不同之处在于：本实施例二包含气门弹簧系统70。气门弹簧系统70进一步包含气门弹簧座71和气门回位弹簧72。气门回位弹簧72通过气门弹簧座71与气门杆81的一端连接，气门杆81的上端通过联轴节84与活塞杆31的下端相连接。可选择地，气门弹簧座71和联轴节84可以在结构上组合在一起（图未示）。当然，气门弹簧系统70也可加进实施例一中。

在功能上，气门弹簧系统70可以提供部分气门关闭运动中所需的驱动力，也可提供气门处于关闭状态时所需的锁紧力或预紧力。另外，如果气门回位弹簧72有足够的力来保证在驱动器运行中气门杆81和活塞杆31不分离，就可选择地去掉联轴节84（图未示），简化结构。

气门弹簧系统70也可被其它驱动器回位机构（图未示）替代，比如具有类似回位功能的气动弹簧（图未示）。它们的力作用点可在气门杆81上或在活塞杆31上。

图2中可变驱动器的运行过程为：

（1）当驱动切换阀65在图2所示的驱动切换阀第一位66时，驱动缸第二腔234中的高压工作液推动驱动活塞30向第一方向运动，直至气门关闭。如果气门杆81与活塞杆31之间没有能承受拉力的连接，则在气门关闭之后驱动活塞30会继续运动直至它碰到驱动缸第一端部236。驱动缸第一腔232通过两条途径向低压流道112排出工作液，第一条途径为第一端口213和第一流道151，第二条途径为单向节流装置40的节流孔、第二流道152、增压器50b和第三流道153。在增压器50b的大活塞51和小活塞52到达或处于图2中所示的右端位置时，其中的第二条途径还包括缓冲泄流道361。与此同时，气门回位弹簧72也释放能量，推动气门80直至关闭。另外，气门关闭速度可以通过调节系统压力来实现。

(2) 当驱动切换阀65在驱动切换阀第二位67时，高压流道110通过两条途径向驱动缸第一腔232提供高压工作液并驱动活塞30向第二方向运动，第一条途径为第一流道151和第一端口213，第二条途径为第三流道153、增压器50b、第二流道152和单向节流装置40的单向阀。在开启排气门时，如果开始时由于缸压较大而需要较大的开启力，由于增压器50b的增压功能而只有第二条途径能提供有效的高压流体（压力比正常系统高压PH还要高数倍），打开排气门，帮助迅速降低缸压。当增压器50b的大活塞51和小活塞52到达其左端位置时，第二条途径失去供流能力；此时缸压已经降低，第一条途径有足够的能力提供高压流体，直至驱动活塞30到达驱动缸第二端部237，气门80完全打开。与此同时，驱动缸第二腔234的高压油通过第二端口217流回高压流道110，其能量基本得到有效的回收；气门回位弹簧72被进一步压缩而积蓄能量。另外，气门打开的速度可以通过调节系统压力来实现。

从上述运行原理或过程可以看出，图2中的增压模块28是排气初始开启式的增压模块，即此模块只提供特别放大的初始开启力而帮助打开排气门，而驱动器本身能在驱动切换阀65的控制下完成排气门其余的开启和关闭过程。

图3是本发明第三实施例的可变驱动器，包括驱动缸20b、驱动切换阀65、低压流道112及高压流道110。为了简洁，图3中省略了气门或可变驱动器的其它负载。

驱动缸20b是个双活塞-单活塞杆-双作用液压缸，进一步包括：驱动缸壳体21；驱动缸壁22c，在驱动缸壳体21中，限定具有第一和第二方向的纵向轴线，沿图3中从顶部至底部的方向为第二方向，沿图3中从底部至顶部的方向为第一方向；驱动缸第二端部237，在所述驱动缸壳体21中，在驱动缸壁22c的第二方向一端；增力缸壁23，在所述驱动缸壳体21中，从所述驱动缸壁22c同轴地朝第一方向延伸；增力缸第一端304和增力缸第二端306，在所述驱动缸壳体21中，分别在增力缸壁23的第一和第二方向端部；活塞杆孔223，穿过所述驱动缸壳体21的第二端部；增力活塞302，在所述增力缸壁23中能滑动于所述增力缸第一端304和所述增力缸第二端306之间，在第一和第二方向的两端分别具有增力活塞第一端面308和增力活塞第二端面310；第二驱动缸壁39，设置在增力活塞302内，与所述驱动缸壁22c同轴；驱动缸第一端部236c，设置在增力活塞302内、在第二驱动缸壁39第一方向的端部；驱动活塞30，能滑动于所述驱动缸壁22c和39中，在第一和第二方向的两端分别具有驱动活塞第一端面34和驱动活塞第二端面36；活塞杆31，能操作地连接于所述驱动活塞第二端面36，并能滑动地穿过所述活塞杆孔223；驱动缸第一腔232c，为第二驱动缸壁39内的、在所述驱动缸第一端部236c和所述驱动活塞第一端面34之间的空间；驱动缸第二腔234，为在所述驱动活塞第二端面36和所述驱动缸第二端部237之间的空间；驱动缸第三腔312，为在所述增力活塞第二端面310和所述增力缸第二端之间306的空间；驱动缸第四腔314，为在所述增力活塞第一端面308和所述增力缸第一端304之间的空间；第一缓冲区254，是靠近所述增力缸第一端304的所述驱动缸第四腔314的一部分；第一端口213，在所述驱动缸壳体21中，与所述驱动缸第四腔314流体相连；第二端口217，在所述驱动缸壳体21中，与所述驱动缸第二腔234流体相连；第三端口218，在所述驱动缸壳体21中，与所述驱动缸第三腔312流体相连；第一腔第一通道241，穿过所述增力活塞302、流体连通所述驱动缸第一腔232c和所述驱动缸第四腔314。

驱动切换阀65具有驱动切换阀第一阀口651、驱动切换阀第二阀口652和驱动切换阀第三阀口653，所述驱动切换阀第三阀口653能切换地与所述驱动切换阀第一阀口651和所述驱动切换阀第二阀口652流体相通。低压流道112与所述驱动切换阀第二阀口及所述第三端口流体相通。高压流道110与所述第二端口217及所述驱动切换阀第一阀口651流体相通。所述驱动切换阀第三阀口653与所述第一端口213相连。

相对于图1和图2中的驱动缸20，图3中的驱动缸20b主要增加了增力活塞302，其直径及端面面积分别大于驱动活塞30的直径及端面面积，增力活塞升程So又小于驱动活塞升程S，因此驱动缸20b在打开气门时可以在开始的位移So内提供较大的推力。之后，流体可通过第一腔第一通道241继续进入第一腔，驱动驱动活塞30及提供正常的推力，进而让气门完成驱动活塞升程S内剩余的位移。在排气门应用中，开始有足够的推力克服较高的缸压从而打开气门，之后用较小的力及消耗较小的流量及驱动功率来完成整个气门开启过程。

图3所示的可变驱动器还可选择地包括：缓冲端口256，在所述驱动缸壳体21中，与所述第一缓冲区254流体相通；单向节流装置40，连接在所述缓冲端口256和所述第一端口213之间，以助所述增力活塞302接近所述增力缸第一端304（即进入第一缓冲区254）时的缓冲。

为了有足够的额外推力，所述增力活塞302和驱动活塞30的外径比范围最好在1.2 与3.0之间。

图3所示的可变驱动器，还可选择地包括第一腔第二通道242，穿过所述增力活塞302、流体连通所述驱动缸第一腔232c和所述第一端口213,以便在驱动活塞30和增力活塞302之间调节适当的缓冲。

图3中可变驱动器的运行过程为：

（1）当驱动切换阀65在图3所示的驱动切换阀第一位66时，驱动缸第二腔234中的高压工作液推动驱动活塞30向第一方向运动，后来又碰到并推着增力活塞302，最后直至气门（图中未示）关闭。其中，单向节流装置40中的节流口帮助实现气门入座时的缓冲功能。如果气门杆与活塞杆31之间没有能承受拉力的连接，则在气门关闭之后驱动活塞30与增力活塞302会继续运动直至增力活塞302碰到增力缸第一端304。驱动缸第一腔232c和第四腔314通过第一端口213和缓冲端口256向低压流道112排油。驱动缸第三腔312通过第三端口218从低压流道得到流体补充。

 (2) 当驱动切换阀65在驱动切换阀第二位67时，高压流道110通过第一端口213和缓冲端口256直接地向驱动缸第四腔314和间接地向驱动缸第一腔232c提供高压工作液，开始时同时推动驱动活塞30与增力活塞302向第二方向运动，特别由于增力活塞302的存在，有足够的力来克服较大的气门开启压力。期间，单向节流装置40中的单向阀可保证向缓冲端口256的快速流通；驱动缸第三腔312通过第三端口218向低压流道112排出流体补充；驱动缸第二腔234通过第二端口217向高压流道110排出高压工作液，除了管道损失之外，高压液体几乎均被系统利用、循环给驱动缸第四腔314和驱动缸第一腔232c。在增力活塞302碰到增力缸第二端306之后，此时发动机气缸压力已大减，驱动活塞30单独有足够的力继续推动气门，完成气门开启的全过程。

图4是本发明第四实施例的可变驱动器，包括驱动缸20b、驱动切换阀65、低压流道112、高压流道110和增压模块26。为了简洁，图4中省略了气门或可变驱动器的其它负载。

第四实施例与第三实施例的差别就在于增加了增压模块26。此增压模块26在结构上与图1所示的第一实施例中的增压模块26是相同的，细节可参考第一实施例的描述。在功能上能够可切换地引入有行程限制的增压功能，以帮助实现缸压释放制动。在本实施例中，由于增力活塞302的存在，增压器50的压力增加比例要求可以相应地降低。

图4中可变驱动器的运行过程为：

(1) 增压切换阀90在第一位91时，增压器50不参与驱动器的运行，第一端口213和缓冲端口256与驱动切换阀65的流体交流经过第一流道151进行，驱动器在驱动切换阀65的控制下进行与图3所示第三实施例一样的气门驱动功能（细节见上述图3中驱动器的运行描述），其中包括由增力活塞302提供的初始大推力，以帮助打开排气门。

（2)增压切换阀90在第二位92时，增压器50参与运行，驱动器在驱动切换阀65的控制下进行缸压释放制动。(2A) 当驱动切换阀65在驱动切换阀第二位67时，高压流体从高压流道110流经驱动切换阀65、增压切换阀90、第三流道153进入增压器50的低压腔55，推动大活塞51和小活塞52朝图4中左方运动，被增压的流体从高压腔56流出并经过第一流道151和第一端口213、再加单向节流装置40和缓冲端口256进入驱动缸第四腔314和驱动缸第一腔232c。经过增压器50放大的压力作用在经过增力活塞302放大的面积上，有足够的推力开启排气门，直至增压器50被机械限位，可选择地，直至增力活塞第二端面310碰到增力缸第二端306 ，有效地释放气缸内的高压气体。同时，驱动缸第三腔312通过第三端口218向低压流道112排出流体补充；驱动缸第二腔234通过第二端口217向高压流道110排出高压工作液，除了管道损失之外，高压液体几乎均被系统利用、循环给驱动缸第四腔314和驱动缸第一腔232c。 (2B) 当驱动切换阀65在驱动切换阀第一位66时，驱动缸第二腔234中的高压工作液推动驱动活塞30并连带增力活塞302向第一方向运动，直至气门关闭。如果气门杆81与活塞杆31之间没有能承受拉力的连接，则在气门关闭之后驱动活塞30会继续运动直至增力活塞302碰到增力缸第一端304。同时，驱动缸第一腔232c和第四腔314通过第一端口213和缓冲端口256向低压流道112排油，中间经过：增压器50的高压腔56和低压腔55、第三流道153、增压切换阀90和驱动切换阀65；驱动缸第三腔312通过第三端口218从低压流道得到流体补充。其中增压器50的大活塞51和小活塞52在增压器回位弹簧58的帮助下朝图4中右方运动。

图5是本发明第五实施例的可变驱动器，包括驱动缸20c、驱动切换阀65、低压流道112、高压流道110和增压模块26。为了简洁，图5中省略了气门或可变驱动器的其它负载。驱动缸20c是个三活塞-单活塞杆-双作用液压缸。

第五实施例与第四实施例的差别就在于驱动缸20c中增加了预紧力增加机构。预紧力增加机构包括：预紧力活塞32，固定地设置在所述活塞杆31上；预紧力缸壁，在所述驱动缸壳体21中，能容纳在内运动的预紧力活塞32，在轴向由所述驱动缸第二端部237d起、沿第一方向进一步分成预紧力缸壁缓冲段46、预紧力缸壁短路段44和预紧力缸壁密封段42；第四端口219，在驱动缸壳体21内，其轴向位置在所述增力缸第二端306与所述预紧力缸壁密封段42之间，当所述预紧力活塞32至少部分在所述预紧力缸壁密封段42内时，该第四端口219至少部分地与所述驱动缸第二腔234a流体连通； 第四流道154，连通所述第一流道及所述第四端口；驱动活塞外径，是驱动活塞30的外径；及预紧力活塞外径，是所述预紧力活塞32的外径，是所述驱动活塞外径的1.2 至 2.5倍。

预紧力缸壁缓冲段46与预紧力活塞32的间隙较小，以便当预紧力活塞32进入预紧力缸壁缓冲段46时能产生缓冲效果，同时可配备适当的缓冲斜槽等。

预紧力缸壁短路段44与预紧力活塞32之间应有有效的短路流道，比如图5中所示的沉割槽，也可以是至少一条轴向的、沿预紧力缸壁短路段44的短路流道，以便在预紧力活塞32完全进入预紧力缸壁短路段44时，预紧力活塞32两面的压力基本相等，预紧力活塞32不提供明显的液压力。同时，预紧力增加机构也不消耗额外的能量。

预紧力缸壁密封段42与预紧力活塞32的间隙应该很小，以便当预紧力活塞32处在预紧力缸壁密封段42内时，驱动缸第二腔被有效地隔离成上下两部分234a和234b，上部分234a此时与开放的第四端口219流体相通，下部分234b保持与第二端口217的流体相通。当气门关闭状态，驱动缸第二腔的上部分234a通过第四端口219和第四流道154与此时处于低压PL的第一流道151相通，驱动缸第二腔的下部分234b处于高压PH， 因此在预紧力活塞32上有一个向第一方向的差压力，为气门提供额外的预紧力。当在气门开启初期在第一流道151开始加压起，驱动缸第二腔的上部分234a也开始加压，达到消除差压，不影响正常的气门开启动作。

图5中可变驱动器的运行基本与图4中可变驱动器相同。由增压切换阀90来控制增压器50是否参与驱动器的运行，由驱动切换阀65来控制气门的开关动作。而预紧力增加机构的功能就是在气门处于关闭状态时增加预紧力，帮助抵抗气门上来自进气或排气歧管中的压力，以保证气门的关闭状态。

图5所示的预紧力增加机构不限于图4或图五的实施例，也可以应用于图1至图3的实施例或者其它实施例。

在一个带两个进气门、两个排气门的柴油机气缸上，一种可能的可变驱动器配置可以是：

1.  第一个排气门采用图5所示的实施例，由其增力活塞302帮助提供初始开启推动力，由其预紧力活塞32提供额外的预紧力，以及由其增压模块28联合其增力活塞302可切换地提供缸压释放制动工作模式；可选择地加图2所示的气门回位弹簧；如果排气门歧管压力不高或另外有较大的气门回位弹簧预紧力，则可选择地去掉预紧力活塞32。

2.  第二个排气门采用图5所示的实施例，但可选择地去掉其中的增压模块28，因为缸压释放制动一般只需要打开一个排气门；也可选择地去掉其中的增力活塞302，因为在第一个排气门打开之后，缸压迅速降低，第二个排气门稍后即可打开；可选择地加图2所示的气门回位弹簧72；如果排气门歧管压力不高或另外有较大的气门回位弹簧预紧力，则可选择地去掉预紧力活塞32；可选择地与第一个排气门共享一个驱动切换阀65。

3.  两个进气门均采用图1所示的实施例，但去掉其中的增压模块26；可选择地加图2所示的气门回位弹簧72；如果进气门歧管压力较高而且没有较大的气门回位弹簧预紧力，则可选择地增加图5所示的预紧力活塞32；可选择地两个进气门共享一个驱动切换阀65。

在某些发动机、特别是柴油机的应用中，一个升程或驱动活塞升程S基本满足正常的气门驱动功能。在某些发动机应用中，也可以采用驱动器增压驱动升程Sb进行其它小升程功能，不限于缸压释放制动功能。本发明的驱动器的应用也不限于在发动机气门方面。

此外，本发明中的气门弹簧系统可为具有相同、相当或类似功能的其他结构，比如气动弹簧（图中未显示），来实现可变驱动器回位机构的功能，此处不再一一列举。此外，本发明中各种切换阀及控制阀不限于上述切换阀及控制阀的结构、组合或控制形式，可由其它结构、组合或控制形式来代替。比如，驱动切换阀65在图1中的两位三通阀结构可由两个两位两通阀的组合来替代（图中未示）。在这组合中的一个两位两通阀的一个阀口相当于所述驱动切换阀第一阀口651（或称进流口），另一个两位两通阀的一个阀口相当于所述驱动切换阀第二阀口652（也称回流口），每个两位两通阀各剩下的一个阀口合并在一起相当于所述驱动切换阀第三阀口653（也称输出口，或工作口）。驱动切换阀65在图1中显示的电磁直动控制形式可由电磁先导阀加上液动主阀的两级阀来代替，其中主阀也可以是液动差动的，即主阀阀芯可通过液动复位，而不是弹簧复位（图中未示）；常开阀形式可由常闭阀来代替，或者反之；单电磁铁控制的阀可由双电磁铁控制的阀来代替。增压切换阀90在图1中的电液控制形式也可由机械驱动形式来代替，比如整个一排发动机排气门的驱动模块上可以安装一个机械制动切换装置（图中未示），可以同时用机械手段（而不是液动手段）拨动或切换所有增压切换阀的阀芯，而机械制动切换装置本身的动作可以由某一电液或电动装置来实现。

本发明中，一个所述驱动切换阀65可以被至少两个所述可变驱动器共享，即同一驱动切换阀65也可同时控制两个或更多可变驱动器（图中未示），该驱动切换阀的工作口和回流口分别与所有被控制可变驱动器的第一端口213和第二端口217相连。比如在一个发动机气缸上，同一驱动切换阀65可同步控制两个进气门或两个排气门的可变驱动器。同理，一个所述增压模块26或28可被至少两个所述可变驱动器共享。

本发明中，不少流道（比如第一流道151等）在结构上不一定是独立的，在各图中所显示的结构独立性或独立性的表象只是为了描述或示意的方便。如果需要，任一个流道可以直接结合在类似驱动缸壳体21的结构中，这样与其相连的端口（比如第一端口213和第二端口217）也会是与流道连续的部分，而不是人为的口子（port）。流道的长度也没有限制，可长可短。

图中所示的单向节流装置40中的节流功能可由一个可变节流装置（图中未示）实现。一个可变节流装置的有效节流口可根据工况（类似工作温度）或系统要求（类似发动机的转速）的变化而变化或调节。有效节流口的调节方式包括：调节单个或多个节流口的面积，比如通过比例阀或比例节流阀；变化多个节流口的串、并联组合关系；以及封堵多个节流口组合中的部分节流口，比如在节流口组合中引入开关阀。可变节流装置还可能加入一个压力敏感的缓冲溢流装置（图中未示），当缓冲腔压力超过某一溢流压力时，缓冲溢流装置快速打开某一溢流口，释放缓冲腔内的高压流体，消耗能量。

总之，本发明提供一种可变驱动器，其驱动缸第二腔234保持与系统高压联通，因此其开启及关闭运动的驱动力均至少部分来自液压力，以实现一定的速度或斜率控制；通过排气初始开启式的增压模块28或增力活塞302，驱动器在正常开关动作中还可以提供较大的初始开启推动力；通过缸压释放制动式的增压模块26，还可以可切换地实现缸压释放工作模式，即拥有巨大推力的小升程动作；还可以通过预紧力活塞32提供额外的预紧力。

可以理解，本发明所述的可变驱动器（也可称为可变气门驱动器）可用在气门控制，也可以用在其它有类似运动控制的场合。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例披露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (29)

1.一种可变驱动器，其特征在于，其包括：

驱动缸壳体； 

驱动缸壁，在所述驱动缸壳体中，限定拥有第一和第二方向的纵向轴线；

驱动缸第一端部和驱动缸第二端部，在所述驱动缸壳体中，分别在驱动缸壁的第一方向一端和在第二方向一端；

活塞杆孔，穿过所述驱动缸壳的第二端部；

驱动活塞，在所述驱动缸壁中能滑动于所述驱动缸第一端部和所述驱动缸第二端部之间，在第一和第二方向的两端分别具有驱动活塞第一端面和驱动活塞第二端面；

活塞杆，能操作地连接于所述驱动活塞第二端面，并能滑动地穿过所述活塞杆孔；

驱动缸第一腔，为驱动缸壁内的、在所述驱动缸第一端部和所述驱动活塞第一端面之间的空间；

驱动缸第二腔，为在所述驱动活塞第二端面和所述驱动缸第二端部之间的空间；

第一缓冲区，是靠近所述驱动缸第一端部的所述驱动缸第一腔的一部分；

第一端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第一腔流体相连；

第二端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第二腔流体相连；

缓冲端口，在所述驱动缸壳体中，与所述第一缓冲区流体相通；

驱动切换阀，具有驱动切换阀第一阀口、驱动切换阀第二阀口和驱动切换阀第三阀口，所述驱动切换阀第三阀口能切换地与所述驱动切换阀第一阀口和所述驱动切换阀第二阀口流体相通；

低压流道，与所述驱动切换阀第二阀口流体相通；

高压流道，与所述第二端口及所述驱动切换阀第一阀口流体相通；及

增压模块，连接在所述驱动缸第一腔及所述驱动切换阀第三阀口之间，该增压模块进一步包含增压器，该增压器进一步包含

增压器体；

大油缸和小油缸，在同一轴线上，内置于所述增压器体中；

大活塞和小活塞，能操作地连在一起，分别滑动设置于所述大油缸和所述小油缸中；

高压腔，在所述小油缸内、背向所述大活塞的流体空间；及

低压腔，在所述大油缸内、背向所述小活塞的流体空间。

2.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于， 

所述增压模块进一步包含第一流道、第三流道和增压切换阀；

所述增压切换阀是两位三通阀，进一步包含增压切换阀第一阀口、增压切换阀第二阀口和增压切换阀第三阀口；

所述增压切换阀第一阀口与所述驱动切换阀第三阀口流体相通；

所述增压切换阀第二阀口与所述第一流道流体相通；

所述增压切换阀第三阀口与所述第三流道流体相通；

所述第一流道进一步与所述第一端口及所述高压腔流体相通；

所述第三流道进一步与所述低压腔流体相通；

所述增压切换阀在其增压切换阀第一位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第二阀口流体相通；及

所述增压切换阀在其增压切换阀第二位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第三阀口流体相通。

3.根据权利要求2所述的可变驱动器，其特征在于，

还包含制动控制压力源，有高压和低压两档压力；及

所述增压切换阀是液动阀，其切换功能由所述制动控制压力源控制。

4.根据权利要求3所述的可变驱动器，其特征在于，所述制动控制压力源同时控制至少两个所述可变驱动器。

5.根据权利要求2所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

单向节流装置，连接在所述缓冲端口和所述第一流道之间，以助所述驱动活塞接近所述驱动缸第一端部时的缓冲。

6.根据权利要求2所述的可变驱动器，其特征在于，

所述增压器模块进一步包括补油单向阀；

所述补油单向阀的入口与所述低压流道流体相通；及

所述补油单向阀的出口与所述高压腔流体相通，以允许给所述高压腔的单向补油流动。

7.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于， 

所述增压模块进一步包含第一流道、第二流道和第三流道；

所述第一流道连通所述驱动切换阀第三阀口和所述第一端口；

所述第二流道连通所述高压腔和所述缓冲端口；及

所述第三流道连通所述低压腔和所述驱动切换阀第三阀口。

8.根据权利要求7所述的可变驱动器，其特征在于， 包含

单向节流装置，设置在所述第二流道内，以助所述驱动活塞接近所述驱动缸第一端部时的缓冲。

9.根据权利要求6所述的可变驱动器，其特征在于，

所述增压器模块进一步包括补油单向阀；

所述补油单向阀的入口与所述低压腔和所述低压流道之一流体相通；及

所述补油单向阀的出口与所述高压腔流体相通，以允许给所述高压腔的单向补油流动。

10.根据权利要求5或8所述的可变驱动器，其特征在于，所述单向节流装置的有效节流口是可以调节的。

11.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，所述增压器进一步包括增压器回位弹簧，以帮助所述大活塞和小活塞的回位运动。

12.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，

所述可变驱动器具有驱动器增压驱动升程；

所述驱动活塞第一端面具有驱动活塞第一端面面积；

所述增压器具有增压器活塞行程，该行程两端均是机械限位的；

所述小活塞具有小活塞作用面面积；

所述可变驱动器具有泄露补偿体积；及

所述小活塞作用面面积与所述增压器活塞行程的乘积 = 所述驱动活塞第一端面面积与所述驱动器增压驱动升程的乘积 + 所述泄露补偿体积。

13.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，

所述可变驱动器具有驱动器增压驱动升程，其数值在0.5毫米至5.0毫米之间。

14.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，所述大活塞和小活塞的直径比范围为1.5-5.0。

15.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，其中的一个所述驱动切换阀被至少两个所述可变驱动器共享。

16.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，其中的一个所述增压模块被至少两个所述可变驱动器共享。

17.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

发动机气门，其进一步包括气门杆，该气门杆能操作地连接所述活塞杆。

18.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

气门弹簧系统，能操作地与所述发动机气门连接，以提供倾向于关闭所述发动机气门的力。

19.根据权利要求1所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

预紧力活塞，固定地设置在所述活塞杆上；

预紧力缸壁，在所述驱动缸壳体中，能容纳在内运动的预紧力活塞，在轴向由所述驱动缸第二端部起、沿第一方向进一步分成预紧力缸壁缓冲段、预紧力缸壁短路段和预紧力缸壁密封段；

第四端口，在驱动缸壳体内，其轴向位置在所述增力缸第二端与所述预紧力缸壁密封段之间，当所述预紧力活塞至少部分在所述预紧力缸壁密封段内时，该第四端口至少部分地与所述驱动缸第二腔流体连通； 

第四流道，连通所述第一流道及所述第四端口；

驱动活塞外径，是驱动活塞的外径；及

预紧力活塞外径，是所述预紧力活塞的外径，是所述驱动活塞外径的1.2 至 2.5倍。

20.一种可变驱动器，其特征在于，其包括：

驱动缸壳体； 

驱动缸壁，在所述驱动缸壳体中，限定拥有第一和第二方向的纵向轴线；

驱动缸第二端部，在所述驱动缸壳体中，在驱动缸壁的第二方向一端；

增力缸壁，在所述驱动缸壳体中，从所述驱动缸壁同轴地朝第一方向延伸；

增力缸第一端和第二端，在所述驱动缸壳体中，分别在增力缸壁的第一和第二方向端部；

活塞杆孔，穿过所述驱动缸壳的第二端部；

增力活塞，在所述增力缸壁中能滑动于所述增力缸第一端和所述增力缸第二端之间，在第一和第二方向的两端分别具有增力活塞第一端面和增力活塞第二端面；

第二驱动缸壁，设置在增力活塞内，与所述驱动缸壁同轴；

驱动缸第一端部，设置在增力活塞内、在第二驱动缸壁第一方向的端部；

驱动活塞，滑动设置于所述驱动缸壁中，在第一和第二方向的两端分别具有驱动活塞第一端面和驱动活塞第二端面；

活塞杆，能操作地连接于所述驱动活塞第二端面，并能滑动地穿过所述活塞杆孔；

驱动缸第一腔，为第二驱动缸壁内的、在所述驱动缸第一端部和所述驱动活塞第一端面之间的空间；

驱动缸第二腔，为在所述驱动活塞第二端面和所述驱动缸第二端部之间的空间；

驱动缸第三腔，为在所述增力活塞第二端面和所述增力缸第二端之间的空间；

驱动缸第四腔，为在所述增力活塞第一端面和所述增力缸第一端之间的空间；

第一缓冲区，是靠近所述增力缸第一端的所述驱动缸第四腔的一部分；

第一端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第四腔流体相连；

第二端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第二腔流体相连；

第三端口，在所述驱动缸壳体中，与所述驱动缸第三腔流体相连；

第一腔第一通道，穿过所述增力活塞、流体连通所述驱动缸第一腔和所述驱动缸第四腔；

驱动切换阀，具有驱动切换阀第一阀口、驱动切换阀第二阀口和驱动切换阀第三阀口，所述驱动切换阀第三阀口能切换地与所述驱动切换阀第一阀口和所述驱动切换阀第二阀口流体相通；

低压流道，与所述驱动切换阀第二阀口及所述第三端口流体相通；

高压流道，与所述第二端口及所述驱动切换阀第一阀口流体相通；及

所述驱动切换阀第三阀口与所述第一端口相连。

21.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

缓冲端口，在所述驱动缸壳体中，与所述第一缓冲区流体相通；

单向节流装置，连接在所述缓冲端口和所述第一端口之间，以助所述增力活塞接近所述增力缸第一端时的缓冲。

22.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于，所述增力活塞和驱动活塞的外径比范围为1.2 - 3.0。

23.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

第一腔第二通道，穿过所述增力活塞、流体连通所述驱动缸第一腔和所述第一端口。

24.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于， 

所述可变驱动器包含增压模块，设置在所述驱动切换阀第三阀口与所述第一端口之间；

所述增压模块进一步包含增压器、第一流道、第三流道和增压切换阀；

所述增压器进一步包含高压腔及低压腔；

所述增压切换阀是两位三通阀，进一步包含增压切换阀第一阀口、增压切换阀第二阀口和增压切换阀第三阀口；

所述增压切换阀第一阀口与所述驱动切换阀第三阀口流体相通；

所述增压切换阀第二阀口与所述第一流道流体相通；

所述增压切换阀第三阀口与所述第三流道流体相通；

所述第一流道进一步与所述第一端口及所述高压腔流体相通

所述第三流道进一步与所述低压腔流体相通；

所述增压切换阀在其增压切换阀第一位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第二阀口流体相通；及

所述增压切换阀在其增压切换阀第二位时，所述增压切换阀第一阀口与所述增压切换阀第二阀口流体相通。

25.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于，

还包含制动控制压力源，有高压和低压两档压力；及

所述增压切换阀是液动阀，其切换功能由所述制动控制压力源控制。

26.根据权利要求25所述的可变驱动器，其特征在于，所述制动控制压力源同时控制至少两个所述可变驱动器。

27.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

发动机气门，其进一步包括气门杆，该气门杆能操作地连接所述活塞杆。

28.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

气门弹簧系统，能操作地与所述发动机气门连接，以提供倾向于关闭所述发动机气门的力。

29.根据权利要求20所述的可变驱动器，其特征在于，还包括：

预紧力活塞，固定地设置在所述活塞杆上；

预紧力缸壁，在所述驱动缸壳体中，能容纳在内运动的预紧力活塞，在轴向由所述驱动缸第二端部起、沿第一方向进一步分成预紧力缸壁缓冲段、预紧力缸壁短路段和预紧力缸壁密封段；

第四端口，在驱动缸壳体内，其轴向位置在所述增力缸第二端与所述预紧力缸壁密封段之间，当所述预紧力活塞至少部分在所述预紧力缸壁密封段内时，该第四端口至少部分地与所述驱动缸第二腔流体连通； 

第四流道，连通所述第一流道及所述第四端口；

驱动活塞外径，是驱动活塞的外径；及

预紧力活塞外径，是所述预紧力活塞的外径，是所述驱动活塞外径的1.2 至 2.5倍。