Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает развиваемую двигателем мощность трансмиссии автомобиля и вспомогательным механизмам: газораспределительному, охлаждающему и масляному насосам, вентилятору, генератору и т. д.
Нагрузка, действующая на коленчатый вал, имеет сложный характер и складывается из сил давления газов, инерционных и центробежных сил, сопротивления вращению вала со стороны трансмиссии автомобиля. Во времени эти силы изменяются по величине и направлению, поэтому напряжения изгиба и скручивания, которые испытывает коленчатый вал, носят колебательный характер.
Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных, сложных по конструкции и в изготовлении деталей двигателя. Его недостаточная долговечность часто служит причиной сокращения срока службы двигателя. Исходя из приведенных условий работы, к коленчатому валу предъявляются требования наиболее полной статической и динамической уравновешенности, высокой прочности, жесткости и износостойкости его шеек, отсутствия опасных изгибающих и крутильных колебаний.
Выполнение указанных требований обеспечивается при изготовлении коленчатого вала ковкой из углеродистых или легированных сталей, а также отливкой из высокопрочных, модифицированных чугунов. Чугунные валы имеют несколько меньшую прочность, но обладают большей износостойкостью шеек, меньшим весом, лучшей сопротивляемостью крутильным колебаниям, меньшей стоимостью. Стальной кованый коленчатый вал имеют двигатели УМЗ-412 и ЗИЛ-130, на двигатели ВАЗ-2101, ЗМЗ-24 и ЗМЗ-53 устанавливается литой чугунный коленчатый вал.
В конструкцию коленчатого вала входят носок вала, шатунные и коренные шейки, щеки, противовесы и хвостовик. Конструкция вала определяется в основном количеством и расположением шатунных и коренных шеек, что, в свою очередь, зависит от числа и расположения цилиндров двигателя. При однорядном расположении цилиндров число шатунных шеек равно числу цилиндров. У двухрядных двигателей на каждой шатунной шейке обычно устанавливается два шатуна от цилиндров противоположных рядов, поэтому количество шатунных шеек коленчатого вала таких двигателей вдвое меньше числа их цилиндров.
Для равномерного чередования рабочих ходов в четырехтактном двигателе угол между плоскостями расположения кривошипов коленчатого вала должен быть равен 720°/i, где i — число цилиндров двигателя. Положение кривошипов относительно друг друга при этом выбирается из условия наилучшей уравновешенности двигателя.
По этим соображениям в однорядных четырехцилиндровых двигателях ВАЗ-2101, УМЗ-412, ЗМЗ-24 применяется плоский, зеркальный коленчатый вал, кривошипы которого лежат в плоскостях с углом между ними 180° (т. е. в одной плоскости), а те кривошипы, что находятся па одинаковом расстоянии от середины вала, направлены в одну сторону. На V-образные восьмицилиндровые двигатели ставится крестовый коленчатый вал. Его кривошипы расположены в двух плоскостях с углом 90°, причем первый и четвертый кривошипы противонаправлены и лежат в одной плоскости, второй и третий кривошипы тоже противонаправлены, но лежат в плоскости, перпендикулярной по отношению к первой. Число коренных шеек, т. е. опор коленчатого вала, может быть различным и выбирается в зависимости от степени нагруженности вала при работе. Оно может иметь минимальное значение, равное двум, и возрастать до значения, на единицу большего числа шатунных шеек, когда с обеих сторон каждой шатунной шейки находятся коренные опоры. Такие полноопорные валы имеют наилучшую жесткость и долговечность, поэтому применяются на двигателях большинства современных отечественных автомобилей.