Основні напрями розвитку конструкції кривошипно-шатунних механізмів

Ускладнення конструкції за рахунок удосконалення конструкції та масового застосування автоматичних електронних систем керування робочими процесами двигуна;
Створення конструкцій механізмів зі змінним ступенем стискання;
Застосування подвійних маховиків з демпферними пружинами та ротора системи стоп-старт в якості маховика;
Покращення жорсткісті та зносостійкості проти спрацюваня;
Покращення міцності блоку, головки блока циліндрів, колінчастого вала, корпуса корінних підшипників колінчастого вала тощо; Для зміцнення деталей остову перспективним є застосування гратчастих рам, з каркасом з окремих балок. Покращується охолодженя поршнів. Для зменшення зносу пари поршень - циліндр шатуни у ряду дизелів мають сферичну верхню голівку, завдяки чому забезпечується обертання поршня при роботі дизеля.
Зменшення габаритних розмірів та маси за рахунок удосконалення конструкції, застосування алюмінієвих сплавів, керамічних матеріалів та пластмас;
Застосування різних антифрикційних покриттів, здатних значно зменшити силу тертя, а також використання деталей, виготовлених на основі з'єднань нітриду і карбіду кремнію, тобто кераміки.
Зменшення інерційних навантажень кривошипно-шатунних механізмаїв;
Покращення руху рідин та повітря без втрат на опір поверхонь;
Застосування гільз циліндрів з ребрами жорсткості, які покращують міцність та покращують охолодження гільз циліндрів;

- Технологічність виготовленя;

- Низька собівартість та експлуатаційні витрати.

Жорсткість кривошипно-шатунного механізму досягається застосуванням однорядних та V–образних двигунів, циліндри яких виготовлені монолітно з блоком та верхньою частиною картера, зменшенням кута розвалу між гільзами циліндрів та застосуванням у V–образних двигунах однієї головки блока замість двох.

Істотним недоліком поршневих двигунів є передача ними енергії до споживача через кривошипно-шатунний механізм. Неурівноважені сили, що виникають при цьому, і моменти інерції викликають вібрацію, призводять до нерівномірності обертання і крутильних коливань. Тому разом з вдосконаленням двигунів звичайної конструкції ведуться роботи із створення нових типів двигунів з принципово нових конструкцій деталей циліндропоршневої групи.

Головна первинна мета, для якої створювався стартер генератор - це гасіння вібрацій що виникають в двигуні внутрішнього згорання. При спалюванні палива в ДВЗ виділяється велика кількість енергії, і залежно від порядку роботи циліндрів змінюється величина крутного моменту. При цьому із-за нерівномірності виділення енергії в циліндрах двигуна - спостерігається значні пульсації крутного моменту, що негативно впливають на характеристики ДВЗ. Саме ці моменти і використовує двигун ISAD. При перевищенні встановленого мінімального значення крутного моменту колінчастий вал гальмується генератором, і надмірна енергія тимчасово акумулюється в конденсаторі, а вході наступного такту стискування ця енергія використовується для того, щоб при недостатньому енергопостачанні збільшити швидкість обертання колінчастого валу.

Рішенням задачі збільшення потужності одночасно зі збільшенням к.к.д.(до 89%).і ресурсу генераторної установки, підвищення екологічності і паливної ефективності автомобіля, а також зменшення маси двигуна внутрішнього згорання і пучка дротів може послужити інтегрований стартер-генератор (ІСГ).

Рис. .Стартер-генеаратор фирми Bosch

Інтегрований стартер-генератор встановлюється безпосередньо на колінчастий вал ДВЗ, що дозволяє значно збільшити надійність системи за рахунок відмови від великого числа зношуваних частин. Заощаджена вага може досягати 12 кг в одному транспортному засобі.

У режимі стартера таке рішення дозволяє відмовитися від традиційно вживаного маховика ДВЗ, завдяки чому запуск двигуна відбувається набагато швидше і з меншим рівнем шумів. Це також дозволяє реалізувати систему "стоп-старт", що економить паливо під час зупинки автомобіля, яка заглушає ДВЗ, якщо машина простоює довше певного проміжку часу і пускає двигун з початком руху. Також можливий режим спільної роботи ДВЗ і ІСГ, при якому ІСГ допомагатиме ДВЗ при розгоні, істотно підвищуючи динаміку розгону і момент двигуна, що крутить.

Однією з основних задач покращення КШМ є пониження механічних втрат в сучасних двигунах.

По-перше, за рахунок покращення допусків на виготовлення деталей двигунів.

По-друге, зменшується інерційність кривошипно-шатунової системи, тобто максимально полегшуються поршні, шатуни, колінчастий валу, а також крутень. В сучасних моторах використовуються поршні з короткою "спідницею", виготовлені на основі алюмінієвих сплавів. Причому для їх виробництва використовуються дві технології. За першою технологією виготовляються поршні для невисоко форсованих двигунів - їх роблять різними методами литва. За другою технологією виготовляються поршні для форсованих двигунів - методом об'ємного штампування ( куванням). Крутень роблять максимально легким, щоб не утрудняти двигун обертанням зайвої маси, та і реакція на натиснення педалі газу при цьому скорочується.

По-третє, використання сучасних моторних мастил з низькою в'язкістю, збільшують ККД, оскільки знижуються втрати на тертя, як при перекачуванні по масляних каналах, так і у середині самого масла.

По-четверте, розширення застосування різних антифрикційних покриттів, що значно зменшують силу тертя, а також використання деталей, виготовлених на основі з'єднань нітриду і карбіду кремнію, тобто кераміки.