В отличие от поршней и шатунов с их возвратно-поступательными движениями, коленчатый вал только вращается. Но он подвергается очень большим и быстро изменяющимся вертикальным нагрузкам, поэтому он должен быть жестким и хорошо закрепленным с помощью коренных подшипников в блоке цилиндров.


Сделать коленчатый вал жестким совсем не легко, потому что он воспринимает нагрузки от отдельных цилиндров через нижние головки шатунов. Почти все современные двигатели имеют коренные подшипники между каждым цилиндром, то есть в 4-цилиндровом рядном двигателе есть пять коренных подшипников, три между цилиндрами и по одному с обоих концов вала. В V-образных двигателях подшипники установлены между каждой парой противолежащих цилиндров, так, например, двигатель V-6 имеет четыре подшипника.


В старых двигателях некоторые коренные подшипники исключались с целью снижения стоимости и уменьшения потерь на трение, которые каждый дополнительный коренной подшипник прибавлял в большой степени. До 60-х годов считалось обычной практикой для 4-цилиндровых рядных двигателей использовать только три подшипника, по одному с каждого конца вала и одного между вторым и третьим цилиндрами. Оригинальный двигатель Austin Seven 1920 года, кроме прочих особенностей, имел только два подшипника, с каждого конца вала. Сегодня, как правило, принято, что лучший способ — установка вала с полным комплектом хорошо подобранных подшипников, чем использование более жесткого вала, но с меньшим числом опор. При сегодняшних высоких степенях сжатия и нагрузках, двух-опорный вал, на манер Austin Seven, будет очень толстым и очень тяжелым, если только его нельзя будет изготовить из высокопрочных материалов.


Практически все коленчатые'валы изготавливаются, как одно целое, но теоретически имеется возможность изготовить вал с помощью сварки, прессовой посадки и соединением из серии небольших компонентов. Сборные коленчатые валы, которые в прошлом использовались в некоторых двигателях небольшого рабочего объема, имели два преимущества: они не требовали сложного и дорогого литья и давали возможность изготавливать нижние головки шатунов неразборными. Собирали шатуны вместе с коленчатым валом как один узел. Но этот узел было очень трудно изготовить с достаточной точностью, и как ни старались их качественно собрать, в процессе долгой и тяжелой работы они начинали разбалтываться.


Огромное большинство современных коленчатых валов изготавливается литьем из высокопрочного чугуна, хотя, если нужна большая прочность, в дизельных и некоторых мощных бензиновых двигателях применяют стальные, кованые валы. Некоторые «экзотические» двигатели, изготовленные в очень маленьких количествах, имеют коленчатые валы, выточенные на станке из стальной болванки, потому что, несмотря на высокую стоимость такого способа производства, это обходится дешевле, чем организовать отливку или ковку для малой серии (которые потом все равно потребуют механической обработки, хотя и не такой сложной).


В большинстве современных двигателей коленчатые валы после механической обработки подвергаются дополнительному упрочнению. Поверхности шеек коленчатого вала обрабатываются с помощью химического упрочнения при нагреве, а края шеек скругляются, чтобы повысить прочность и сопротивление усталостному разрушению.


В сущности, коленчатый вал состоит из серии коренных шеек и выступающих шатунных шеек, которые могут иметь выступы в обратном направлении, образуя противовесы. «Полностью уравновешенный» коленчатый вал имеет противовесы на противоположной стороне каждого выступа шатунной шейки. Коренные шейки в основном расположены с теми же интервалами, что и центры цилиндров. Коренные шейки всегда больше в диаметре, чем шатунные, и коленчатый вал проще сделать жестким, если коренные и шатунные шейки перекрывают друг друга, если смотреть с конца вала. Очевидно, что намного легче добиться перекрытия шеек при короткоходном и, может быть, сверхплоском двигателе.


Кроме этих существуют и другие особенности в конструкции коленчатых валов. Одна из часто забываемых особенностей — это серия каналов, просверленных через каждую шейку и щеку, старательно совмещенных между собой и полых там, где это необходимо. Эти каналы выполняют жизненную задачу снабжения подшипников маслом под определенным давлением, создаваемым насосом. Без масла двигатель быстро выйдет из строя. Даже несколько секунд масляного голодания, например, если масляный насос, расположенный в поддоне, приоткроется во время сильного наклона автомобиля при низком уровне масла, может вызвать серьезное повреждение двигателя. Не существует способа адекватной смазки подшипников, кроме подачи масла под давлением.


Каждый из концов коленчатого вала несет на себе и другие жизненно важные компоненты. На заднем конце устанавливается маховик, в то время как передний может быть очень сложным. В каждом современном двигателе привод для работы клапанов осуществляется с помощью цепи или зубчатого ремня от звездочки, установленной на переднем конце коленчатого вала. Масляный насос сейчас, как правило, расположен вокруг переднего носка коленчатого вала (хотя альтернативой является масляный насос, погруженный в масло в поддоне и приводимый в действие шестернями от коленчатого вала). Коленчатый вал должен также приводить в действие все другие вспомогательные устройства: водяной насос, генератор, насос гидроусилителя, компрессор кондиционера. Сегодня наиболее распространен способ привода этих устройств с помощью длинного многоручьевого ремня, охватывающего змеевидным образом приводной шкив, расположенный на носке коленчатого вала, и шкивы вспомогательного оборудования (с успокоителями и натяжите-лями там, где это необходимо).


Это изящное решение приносит некоторые неприятности: все шкивы должны находиться в одной плоскости, а если ремень разрывается, все сразу отказывает. Но современные широкие, тонкие и тщательно сконструированные ремни никогда не рвутся, во всяком случае, при обычных обстоятельствах, в отличие от старых клиновидных ремней, которые были во много раз более подвержены износу и разрушениям.