КШМ сприймає тиск газів при робочому ході і перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух коленвала. КШМ складається з блоку циліндрів з головкою, поршнів з кільцями, поршневих пальців, шатунів, колінчастого вала, маховика і піддону картера.
Блок циліндрів є основною деталлю двигуна, до якої кріпляться всі механізми і деталі. Блоки циліндрів відливають із чавуну або алюмінієвого сплаву. У тій же литві виконані картер і стінки сорочки охолодження, оточуючі циліндри двигуна. У блок циліндрів встановлюють вставні гільзи. Гільзи бувають «мокрі» (охолоджувані рідиною) і «сухі». На багатьох сучасних двигунах застосовуються безгільзовим блоки. Внутрішня поверхня гільзи (циліндра) служить направляє для поршнів.
Блок циліндрів зверху закривається однією або двома (в V-подібних двигунах) головками циліндрів з алюмінієвого сплаву. У голівці блоку циліндрів (ГБЦ) розміщені камери згоряння, в яких є різьбові отвори для свічок запалювання (в дизелях - для свічок накалу). У голівках ДВС з безпосереднім уприскуванням також є отвір для форсунок. Для охолодження камер згоряння навколо них виконано спеціальна сорочка. На голівці циліндрів закріплені деталі газорозподільного механізму. У ГБЦ виконані впускні і випускні канали та встановлені вставні сідла і направляючі втулки клапанів. Для створення герметичності між блоком і ГБЦ встановлюється прокладка, а кріплення головки до блоку циліндрів здійснено шпильками з гайками. Головка циліндрів зверху закривається кришкою. Між ними встановлюється маслоустойчівая прокладка.
Поршень сприймає тиск газів при робочому такті і передає його через поршневий палець і шатун на колінчастий вал. Поршень є перевернутий циліндричний стакан, відлитий з алюмінієвого сплаву. У верхній частині поршня розташована головка з канавками, в які вставляються поршневі кільця. Нижче головки виконана спідниця, спрямовуюча рух поршня. У спідниці поршня є припливи-бобишки з отворами для поршневого пальця.
При роботі двигуна поршень, нагріваючись, розшириться і, якщо між ним і стінкою циліндра не буде необхідності зазору, заклинится в циліндрі. Якщо ж зазор буде занадто великим, то частина відпрацьованих газів буде прориватися в картер. Це призведе до падіння тиску в циліндрі і зменшення потужності двигуна.
Тому головку поршня виконують меншого діаметра, ніж спідницю, а саму спідницю в поперечному перерізі виготовляють не циліндричної форми, а у вигляді еліпса з більшою віссю в площині, перпендикулярній поршневому пальцю. На спідниці поршня є розріз. Через овальної форми і розрізу спідниці запобігається заклинювання поршня при роботі прогрітого двигуна. Загальне пристрій поршнів принципово однаково, але їх конструкції можуть відрізнятися в залежності від особливостей конкретного двигуна.
Поршневі кільця поділяються на компресійні і маслос'емниє. Компресійні кільця ущільнюють поршень в циліндрі і служать для зменшення прориву газів з циліндрів в картер, а маслознімні знімають надлишки олії зі стінок циліндрів і запобігають проникненню масла в камеру згоряння. Кільця, виготовлені з чавуну або сталі, мають розріз (замок). Кількість кілець в різних двигунах може бути різним.
Поршневий палець шарнірно з'єднує поршень з верхньої голівкою шатуна. Палець виготовлений у вигляді пустотілого циліндричного стрижня, зовнішня поверхня якого загартована струмами високої частоти. Осьове переміщення пальця в бобишках поршня обмежується розрізними сталевими кільцями.
Шатун служить для з'єднання колінчастого вала з поршнем. Шатун складається з сталевого стрижня двотаврового перетину, верхній нероз'ємною і нижньої рознімної головок. У верхній голівці встановлений поршневий палець, а нижня головка кріпиться на шатунной шийці колінчастого вала. Для зменшення тертя в верхню головку шатуна запресовується втулка, а в нижню, що складається з двох частин, встановлюються тонкостінні вкладиші. Обидві частини нижньої головки скріплюються двома болтами з гайками. До голівках шатуна при роботі двигуна підводиться масло. У V-подібних двигунах на одній шатунной шийці клонували кріпиться два шатуна.
Колінчастий вал виготовляється зі сталі або з високоміцного чавуну. Він складається з шатунних і корінних шліфованих шийок, щік і противаг. Задня частина вала виконана у вигляді фланця, до якого болтами кріпиться маховик. На передньому кінці колінчастого вала закріплюється пасової шків і зірочка приводу распредвала. У шків може бути інтегрований гаситель крутильних коливань. Найбільш поширена конструкція являє собою два металевих кільця, з'єднаних через пружну середу (гума-гума, в'язке масло).
Кількість і розташування шатунних шийок залежать від числа циліндрів і їх розташування. Шатунниє шийки коленвала багатоциліндрового двигуна виконані в різних площинах, що необхідно для рівномірного чергування робочих тактів в різних циліндрах. Корінні і шатунні шийки з'єднуються між собою щоками. Для зменшення відцентрових сил, створюваних кривошипами, на колінчастому валу виконані противаги, а шатунні шийки зроблені порожніми. Поверхня корінних і шатунних шийок гартують струмами високої частоти. У шейках і щоках є канали, призначені для підведення масла. У кожній шатунной шийці є порожнина, яка виконує функцію грязеуловителя. У грязеуловители масло надходить від корінних шийок і при обертанні вала частки бруду, що знаходяться в маслі, під дією відцентрових сил відокремлюються від масла і осідають на стінках. Очищення грязеуловителей здійснюється через загорнені в їх торці різьбові пробки тільки при розбиранні двигуна. Переміщення вала в поздовжньому напрямку обмежується наполегливими шайбами. У місцях виходу колінчастого валу з картера двигуна є сальники і ущільнювачі, що запобігають витік масла.
У працюючому двигуні навантаження на шатунні і корінні шийки колінчастого вала дуже великі. Для зменшення тертя шийки вала розташовані в підшипниках ковзання, які виконані у вигляді металевих вкладишів, покритих антифрикційним шаром. Вкладиші складаються з двох половинок. Шатунниє підшипники встановлюються в нижній рознімної головцішатуна, а корінні - в блоці і кришці підшипника. Кришки корінних підшипників прикручуються болтами до блоку циліндрів і стопоряться щоб уникнути самоотвертиванія. Щоб вкладиші НЕ провертивается, в них роблять виступи, а в кришках, сідлах і голівках шатунів - відповідні їм уступи.
Маховик зменшує нерівномірність роботи двигуна, полегшує його пуск і сприяє плавному троганию автомобіля з місця. Маховик виготовлений у вигляді масивного чавунного диска і прикріплений до фланця коленвала болтами з гайками. При виготовленні маховик балансується разом з колінчастим валом.
Для того щоб при розбиранні двигуна балансування на не порушилася, маховик встановлюється на несиметрично розташовані штифти або болти. Таким чином виключається його неправильна установка. У деяких двигунах для зниження крутильних коливань, що передаються на КПП, застосовуються двомасових маховики, що представляють собою два диски, пружно з'єднані між собою. Диски можуть зміщуватися відносно один одного в радіальному напрямку. На обід маховика наносяться мітки, за якими встановлюють поршень першого циліндра в в.м.т. при установці запалювання або моменту початку подачі палива (для дизелів). Також на обід кріпиться зубчастий вінець, призначений для зачеплення з Бендиксен стартера.
Для зменшення вібрації в рядних двигунах застосовуються балансирні вали, розташовані під колінчастим валом в масляному піддоні.
Картер двигуна відливається разом із блоком циліндрів. До нього кріпляться деталі кривошипно-шатунного і газорозподільного механізмів. Для підвищення жорсткості всередині картера виконані ребра, в яких розточені гнізда корінних підшипників колінчастого вала. Знизу картер закривається піддоном, виштампованних з тонкого сталевого листа. Піддон використовується як резервуар для масла і захищає деталі двигуна від забруднення. У нижній частині піддона є пробка для зливу моторного масла. Піддон кріпиться до картера болтами. Для запобігання витоку масла між ними встановлюється прокладка.
Несправності кривошипно-шатунного механізму
До ознак несправності КШМ відносяться: поява сторонніх стукотів і шумів, падіння потужності двигуна, підвищений витрата масла, перевитрата палива, поява диму у відпрацьованих газах.
Стуки і шуми в двигуні виникають в результаті зносу його основних деталей і появи між сполученими деталями збільшених зазорів. При зносі поршня і циліндра, а також при збільшенні зазору між ними виникає дзвінкий металевий стукіт, добре прослуховується при роботі холодного двигуна. Різкий металевий стукіт на всіх режимах роботи двигуна свідчить про збільшення зазору між поршневим пальцем і втулкою верхньої головки шатуна. Посилення стукоту при різкому збільшенні числа обертів колінчастого вала свідчить про знос вкладишів корінних або шатунних підшипників, причому стукіт більш глухого тону вказує на знос вкладишів корінних підшипників. При великому зносі вкладишів можливе різке падіння тиску масла. В цьому випадку експлуатувати двигун не можна.
Падіння потужності двигуна виникає при зносі або залягання в канавках поршневих кілець, знос поршнів і циліндрів, а також поганий затягуванні головки циліндрів. Ці несправності викликають падіння компресії в циліндрі. Компресію перевіряють за допомогою компрессометра на теплому двигуні. Для цього викручують все свічки, і на місце однієї з них встановлюють наконечник компрессометра. При повністю відкритому дроселі прокручують двигун стартером протягом 2-3 секунд. Таким чином послідовно перевіряють всі циліндри. Величина компресії повинна бути в межах, зазначених в технічних даних двигуна. Різниця в компресії між окремими циліндрами не повинна перевищувати 1 кг / см2.
Підвищений витрата масла, перевитрата палива, поява диму у відпрацьованих газах (при нормальному рівні масла в картері) зазвичай з'являються при залягання поршневих кілець або зносі кілець і циліндрів. Залягання кільця можна усунути без розбирання двигуна, заливши в циліндр через отвір для свічки запалювання спеціальну рідину.
Відкладення нагару на днищах поршнів і камер згоряння знижує теплопровідність, що викликає перегрів двигуна, падіння потужності і підвищення витрати палива.
Тріщини в стінках сорочки охолодження блоку і головки блоку циліндрів можуть з'явитися в результаті замерзання охолоджуючої рідини, заповнення системи охолодження гарячого двигуна холодної охолоджувальною рідиною або в результаті перегріву двигуна. Через тріщини в блоці циліндрів охолоджуюча рідина може потрапляти в циліндри. При цьому колір вихлопних газів стає білим.