技术领域：内燃机（汽油机和柴油机） 现有技术：
目前实际应用中的内燃机的压缩比多是固定不变的。这种内燃机存在许多问题。汽油机在高速大负荷工况和各种转速的低负荷工况下，压缩比都可比原机压缩比有不同程度的提高，若随工况改变压缩比，则可降低这些工况的燃油耗率并提高效率;柴油机在增压比大于一定值后，最高爆压将超过允许值，解决这一问题的有效办法是降低压缩比，但启动、低负荷工况又要求压缩比不低于一定值，因此，若能随负荷改变压缩比，则可满足提高功率又不影响启动及低负荷性能的要求。但是，由于内燃机的压缩比是固定不变的，因此，这些希望的结果都无法得到。
基于这种原因，人们设计了各种压缩比可变的内燃机。具体实现压缩比改变的机构有：
（一）可变压缩比活塞（技术文件〔1〕〔4〕〔5〕）;
（二）安装于缸盖或缸体上的各种调整燃烧室容积的机构（自动的或外控的）（技术文件〔2〕〔3〕〔4〕〔8〕）;
（三）利用液压方法使缸盖上下移动的机构（技术文件〔4〕）;
（四）利用液压方法使连杆长度改变的机构（技术文件〔5〕）;
（五）安装于连杆小端与活塞销之间的偏心套简机构（技术文件〔6〕）;
（六）安装于曲柄销上的离心套阀机构（技术文件〔7〕）;
技术文件：
〔1〕《变压缩比活塞发动机地发展》，国外内燃机，1970年，第1～2期。
〔2〕V.V·马卡勒蒂阿尼《气垫式变压缩比强化柴油机工作特性》，第十三届国际内燃机会议文集（柴油机部分），七院十一所。
〔3〕P.夏维等《利用膨涨室控制柴油机的最高爆发压力》，同〔2〕。
〔4〕《专利文献报》（发动机和泵），专利文献出版社。
〔5〕《专利文献通报》（汽车），专利文献出版社。
〔6〕西德专利，3108486（专利号），F02b-15/00（国际专利分类号），VOLKSWAGENWERK AG（申请者名称）。
〔7〕美国专利，4254743（专利号），F02b-75/04（国际专利分类号）。
〔8〕李文华、唐开元《变压缩比-旁通高增压系统的理论分析》，海军工程学院研究生学报，一九八四年第一期。
发明的目的：
为内燃机提供一种在各种转速下均能随负荷自动调整压缩的简单机构，使汽油机低负荷及高速大负荷工况下的燃油耗率有显著降低，使柴油机功率在不影响启动、低负荷性能的情况下有明显提高。
发明说明：
一、基本原理
自动调整内燃机压缩比的偏心机构（简称偏心机构），是在连杆小端轴承内表面与活塞销外表面之间，或连杆大端轴承内表面与曲柄销外表面之间，安装一个内园中心与外园中心有一定距离的偏心套筒（简称偏心），并在连杆与偏心之间安装一个弹簧（图1）。偏心套筒横截面上过内外园园心的轴线称为横轴线，横轴线与连杆中心线的夹角A决定了活塞销或曲柄相对于连杆的位置，亦即决定了连杆的实际长度。调整夹角A，就可调整连杆长度，从而调整活塞在上死点位置时的燃烧室容积和内燃机的压缩比。
加装了偏心套筒的曲柄连杆机构的自由度大于1，只有使夹角A确定，或者使其变化规律确定，才能使机构的自由度等于1。因此，如何确定夹角A，并使其值符合内燃机压缩比变化规律的要求，便成为偏心机构的关键。
自动调整内燃机压缩比的偏心机构是采用确定气缸压力、机构惯性力和弹簧弹力三者对偏心的共同作用结果来确定夹角A的。在这三项力的作用下，夹角A在一个工作循环中（360度或720度曲轴转角）是不断变化的。在确定的工况下，气缸压力、机构惯性力有固定的变化规律，由于它们的作用，在一个工作循环后，夹角A将产生一个增量DA1;弹簧弹力是人为确定的，在一个工作循环之后，它也使夹角A产生一个增量DA2。DA1和DA2是两者单独作用的结果，实际上一个工作循环后的夹角A的增量应为两增量之和DA，即DA＝DA1+DA2。若DA＝0，则经过一个循环后，夹角A又回复原值，在循环中，夹角A的值作规律确定的波动，各循环中的压缩比值保持不变。若DA大于0，则夹角A在一个循环后增加一个角度DA，循环中的各A值有一定增加，压缩比值增大;经过数循环后，DA的值不断减小直至0，压缩比在一个新值上确定不变。若DA小于0，则情形与DA大于0时相反，最终仍过渡到DA＝0。
因此，欲使压缩比符合工况的要求，应使DA＝0时的压缩比值与所要求的压缩比值相近，且DA大于0时，压缩比值小于要求的值，DA小于0时，压缩比值大于要求的值。
1、影响DA1的因素
在一个工作循环中，夹角A的波动范围是很小的（采用小波动范围的好处及减小波动范围的方法将在以后叙述）。在波动范围很小的情况下，机构的惯性力（包括活塞、连杆、偏心自身的惯性力）单独作用于偏心时，一循环后夹角A产生的增量几乎等于0，因此，机构的惯性力对DA1的影响可以忽略不计。
气缸压力是通过活塞、连杆把力传递给偏心的。气缸压力除使偏心受到一个旋转力矩外，还在偏心外园表面产生一个反向摩擦力矩，增量DA1应是两者共同作用的结果。为使DA1不等于0。旋转力矩的值必须大于反向摩擦力矩的值。旋转力矩的大小取决于气缸压力和偏心量，后两者越大，前者越大。反向摩擦力矩的大小取决于气缸压力和摩擦系数，二者的值越大，反向摩擦力矩越大。因此，影响DA1的因素有三项：气缸压力、偏心量和摩擦系数，DA1的绝对值与前两者成正比，与后者成反比。由于旋转力矩必须大于反向摩擦力矩，而转力矩产生的夹角A的增量又总是小于0的，所以，DA1永远小于0。
需要指出一点，虽然惯性力对DA1不产生什么影响，但其对旋转摩擦力产生的影响是不容忽视的。在精确计算每一个循环后总的角增量DA时，应该将惯性力同其它力一起考虑。
2、影响DA2的因素
影响DA2的因素有弹簧弹力和摩擦力。由于DA1永远小于0，为使DA＝0，DA2就必须永远大于0，且其值与DA1的绝对值相等。DA2的大小与弹簧弹力成正比，因此，在气缸压力和偏心量较大时，弹簧弹力也应该有较大的值。气缸压力与负荷成正比，与压缩缩成反比，因而也与夹角成反比，所以，与气缸压力成正比的弹簧弹力应与夹角A成反比。
当负荷减小时，压缩比值应该增加。此时气缸压力降低，DA1的绝对值随之降低，DA出现大于0的情形，夹角A的值开始增加。随着A的不断增加，弹簧弹力将不断降低，DA2随之不断减小，最后减小至与DA1的绝对值相等，DA重新为0，压缩比稳定在一个较高的值上。当负荷增加时，偏心机构也会使压缩比按要求重新稳定在一个较低的值上。因此，适当选择弹簧弹性系数和初始弹力，使每个稳定的压缩比值都与要求的值接近，则内燃机在各种工况下都可以获得一个较为理想的压缩比。
3、夹角A波动范围的选择
在每个工作循环中，夹角A的值是不断变化的，其达到的最大值与最小值之差，称为夹角A的波动范围。
如果波动范围取得较大，则在每一个稳定的压缩比下，夹角A的值将跨过一个比较宽的范围。当压缩比取上限值和下限值时，夹角A有两个与之对应的A1和A2。这样，夹角A的变化范围（A1-A2）将小于夹角A的实际变化范围，波动范围越大，二者的差就越大。实际偏心机构中的夹角A的可变化范围是一定的，如果波动范围较大，夹角A的有效变化范围势必减小较多，从而导致压缩比的变化范围有较大的减小。
波动范围若取得较大，惯性力对DA1的影响就不能不考虑。惯性力的大小是由转速决定的，因此，DA1就要受到转速的影响，这是变压缩比机构所不希望的。
由以上分析可知，夹角A应选用一个较小的波动范围。但是，波动范围过小，夹角A的增量DA也将很小，当负荷发生变化时，压缩比要经过很多循环才能达到新的稳定值，这样就可能出现压缩比变化过分滞后于工况变化的现象，使内燃机性能遭到破坏。因此，波动范围不应小于一定值。
波动范围的大小取决于以下四个因素：（一）偏心量大小，（二）偏心质量大小，（三）偏心外表面与轴承的摩擦系数大小，（四）外加阻尼大小。偏心量越大，波动范围越大;后三项的值越大，波动范围越小。因此，减小波动范围的方法是：减小偏心量，增加偏心质量、摩擦系数和外加阻尼。
二、几种结构
偏心机构可以有多种结构，各种结构的主要区别在于弹簧的形式和弹簧安装的位置。
1、弹簧镶于偏心上的凹槽内
如图1所示，在偏心壁较厚的一侧开一深度小于壁厚的凹槽，将特殊设计的弹簧置于槽内，弹簧一端顶在安装于连杆小端或大端的径向销上，另一端顶在凹槽的端面上。
特殊设计的弹簧的形式如图1所示。弹簧由若干弯曲的弹簧钢片组成，相互之间无联结。这种弹簧只能受压，压力与钢片弯曲的曲率被减小的程度成正比。
径向销除有固定弹簧的作用外，还可将其两侧的空间分成两个独立的容积，若容积内存有润滑油，则调整两容积之间的滑油流通量，便可起到调节阻尼的作用。阻尼的大小与两容积之间的滑油流通面积成反比。
2、弹簧镶于连杆上的凹槽内
如图2所示，这种结构与第1种结构的区别仅在于凹槽开在连杆的小端或大端，径向销从连杆移至偏心上。
3、弹簧置于连杆一侧的孔内
如图3所示，密圈弹簧（普通弹簧）被安置于连杆一侧的孔内，并通过齿条将力传给偏心，偏心上有外齿与齿条齿合。
偏心上或连杆上可专门开一凹槽，与安装在连杆上或偏心上的径向销配合，形成两个油腔，实现增加阻尼的作用。
4、弹簧置于连杆中心的孔内
如图4所示，这种结构与第三种结构的主要区别在于连杆上的孔开在连杆中心线上，且弹簧弹力是通过横销与斜槽的配合传递给偏心的。
5、弹簧镶于偏心内表面的凹槽内
这种结构只能用于采用组合式曲轴的小型内燃机上。如图5所示，在偏心壁较厚的一侧内部开一凹槽，将特殊设计的弹簧置于槽内，弹簧一端顶在安装于曲柄销上的径向销上，另一端顶在凹槽的端面上。在偏心套筒的前后端各加一个平衡重。当曲轴旋转时，平衡重产生的惯性力将使夹角G产生增量，调整平衡重的大小。使其产生的增量恰与机构惯性力产生的增量（这种结构惯性力产生的夹角G的增量不为0）绝对值相等，符合相反，则总惯性力产生的夹角G的增量就等于0。平衡重的外缘有齿，与镶于曲柄臂内的园柱质量上的外齿齿合，用以增加整个偏心系统的转动惯量，减小夹角G的波动范围。
此种结构中弹簧也可镶于园柱质量上的凹槽内。若夹角G的波动范围足够小，则也可不加园柱质量。
发明的优点：
本发明可以为内燃机提供一种简单有效的变压缩比机构，与目前已有的变压缩比技术（一）、（二）、（三）、（四）、（六）、（见“现有技术”部分）相比，它的结构十分简单，且性能可靠。与（五）相比，它虽然增加了一个弹簧，但其性能有了很大提高，克服了压缩比值受转速影响的缺点，使各种转速上的压缩比都可以在一个较宽的范围内变动。
本发明应用到通常的汽油机上后，可使其低负荷工况下的燃油耗率减小10～50%，高速大负荷工况下的燃油耗率降低10%左右，功率有相应的提高;应用到通常的柴油机上后，可使其在不影响启动和低负荷性能的情况下，功率提高1～3倍。
附图说明：
（一）图1：弹簧镶于偏心凹槽内的偏心机构。
图中：1-安装于连杆上的径向销;2-连杆小头或大头;3-偏心套筒;4-活塞销或曲柄销;5-特殊弹簧;e-偏心量;B-B-偏心横轴线;A-横轴线与连杆中心线的夹角。
（二）图2：弹簧镶于连杆凹槽内的偏心机构。
图中：1-安装于偏心上的径向销;2-镶于连杆上的凹槽内的特殊弹簧。
（三）图3：弹簧置于连杆-侧孔内的偏心机构。
图中：1-齿条;2-普通弹簧;3-偏心套筒;4-专门开设的凹槽;5-与凹槽配合的径向销。
（四）图4：弹簧置于连杆中心孔内的偏心机构。
图中：1-带横销的滑块;2-普通弹簧;3-偏心上与横销配合的斜槽。
（五）图5：弹簧镶于偏心内表面凹槽内的偏心机构。
图中：1-安装于曲柄销上的径向销;2-特殊弹簧;3-偏心上的平衡配重;4-园柱质量;5-曲柄臂;G-偏心横轴线与曲柄中心轴线的夹角。