Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования тепловой энергии давления сгоревших газов в механическую работу, т.е. создавая вращение коленчатого вала. Конструкция КШМ состоит из поршней с шатунами, которые соединены с коленчатым валом. Во время работы двигателя, поршни двигаются в гильзах цилиндров.

Принцип действия кривошипно-шатунного механизма

Давление газа, возникающее во время сгорания топлива, заставляет двигаться поршень по возвратно-поступательной траектории, передавая усилие на шатун.

По своей конструкции, поршень состоит из юбки и головки. Головка может быть выполнена различной формы: вогнутая, выпуклая, плоская. В ней также есть специальные канавки, в которые устанавливаются кольца. В настоящее время, на двигателях устанавливаются два различных типа колец. Первые компрессионные, вторые — маслосъемные. Компрессионные кольца предотвращают попадание газов в картер. Маслосъемные кольца служат для удаления избытков масла со стенок цилиндров. В юбке поршня расположены две небольшие бобышки, к которым прикрепляется поршневой палец. Он в свою очередь соединен с шатуном.

Для передачи усилия от поршня к коленчатому валу, на шатуне предусмотрены шарнирные соединения. Материалом для изготовления шатуна является высокопрочная сталь. Для автомобилей, предназначенных для гонок, шатуны изготавливаются из титанового сплава.

Поступающие усилия к коленчатому валу, заставляют его вращаться. Для изготовления этого элемента двигателя применяется сталь или чугун. В конструкцию коленчатого вала входят несколько элементов, среди которых шатунные и коренные рейки. Между собой они соединяются при помощи щеками. Щеки выступают в роли уравновешивателя всего механизма. Шатунные и коренные рейки вращаются в скользящих подшипниках, выполненных из тонких металлических вкладышей. Во внутренней части шеек и щек, предусмотрены специальные отверстия, через которые под давлением закачивается масло.

На конце коленвала расположен маховик. В современных автомобилях часто устанавливаются двухмассовые маховики. Конструктивно они представляют собой два соединенных между собой диска. Запуск двигателя осуществляется благодаря вращению зубчатого венца маховика, благодаря передаче усилия от стартера.

Чтобы в двигателе не возникало крутильных колебаний, проявляюшихся чередующимися раскручиваниями и закручиваниями коленчатого вала, на обратной его стороне располагается гаситель колебаний. Конструктивно он представляет собой два металлических кольца, между которыми располагается вязкое масло или эластомер. Внешняя сторона гасителя соединена с ременным шкивом.

В зависимости от расположения цилиндров в двигателе, может быть несколько вариантов компоновочной схемы:

• Рядная. При таком расположении, оси цилиндров расположены на одной линии.
• V-образная — оси цилиндров расположены в двух плоскостях;
• Оппозитная (оси расположены на 180° по отношению к друг-другу;
• VR — оси расположены под незначительным углом к друг-другу;
• W-образная. В данном случае, предусмотрены две схемы VR, которые установлены с небольшим смещением на одном валу.

В зависимости от типа компоновочной системы, определяется уровень балансировки двигателя. Лучшим в этом плане, является двигатель, имеющий оппозитное расположение цилиндров. Хорошо сбалансирован и двигатель с четырехцилиндровой рядной системой. В V-образном двигателе, наилучшие показатели балансировки достигаются путем расположения цилиндров по отношению друг к другу под углами 120° и 60°.

Специально для снижения уровня возникающих во время работы двигателя вибраций, в масляном поддоне располагаются специальные балансировочные валы, непосредственно под коленчатым валом.