У дизелей чрезмерное охлаждение может привести к отложению на деталях поршневой группы и клапанах смолистых веществ, к закоксовыванию поршневых колец, а у карбюраторных двигателей к коррозионному износу вследствие конденсации паров кислот, образующихся при сгорании топлива.

Для обеспечения необходимого температурного состояния двигатель имеет ряд устройств, деталей и приборов, объединенных в систему охлаждения.

В двигателях применяются два способа охлаждения: жидкостное (водяное) и воздушное. В первом случае тепло от стенок цилиндров передается воде, а через нее — воздуху, во втором случае тепло от стенок цилиндров передается непосредственно воздуху.

В системе водяного охлаждения вода, заполняющая водяные рубашки 9 блок-картера (рис. 163) и 8 головки цилиндров, омывает стенки цилиндров и камер сгорания и отводит от них тепло. Нагретая вода поступает в специальный охладитель (радиатор), где отдает тепло воздуху. Охлажденная в радиаторе вода вновь поступает в водяную рубашку. Таким образом, в системе охлаждения происходит непрерывная циркуляция воды. Температура охлаждающей воды работающего двигателя должна находиться в пределах 80—95 °С.

В зависимости от способа циркуляции охлаждающей воды различают две системы охлаждения: термосифонную и принудительную.

В термосифонной системе охлаждения циркуляция воды в системе происходит вследствие разности плотностей холодной и горячей воды. При нагревании в водяной рубашке плотность воды уменьшается и она по патрубку поднимается в верхний бак радиатора. В сердцевине радиатора вода охлаждается, плотность ее повышается и по патрубку она поступает в водяную рубашку, вытесняя воду с меньшей плотностью.

Для увеличения интенсивности охлаждения воды позади радиатора установлен вентилятор, увеличивающий скорость воздуха, охлаждающего воду.

Преимущества термосифонной системы охлаждения таковы: простота устройства, незначительная интенсивность циркуляции воды при пуске и прогреве двигателя, саморегулирование интенсивности охлаждения в зависимости от нагрузки двигателя (при повышении нагрузки увеличивается нагрев воды и, следовательно, ускоряется ее циркуляция).

Недостаток термосифонной системы охлаждения — сравнительно медленная циркуляция воды в ней, что создает необходимость увеличения емкости системы. Кроме того, недостаточная интенсивность циркуляции воды приводит к усиленному испарению ее из системы, а следовательно, к необходимости частой проверки уровня воды и пополнения ею системы. Эти недостатки существенно ограничивают сферу ее применения: в настоящее время термосифонную систему охлаждения имеют только пусковые двигатели ПД-10У и П-23М.

В принудительной системе охлаждения циркуляция воды создается центробежным насосом. Насос нагнетает воду в рубашку блок-картера, из которой нагретая вода вытесняется в радиатор. Охлажденная в радиаторе вода поступает по патрубку снова к насосу. По такой схеме работают водяные системы охлаждения большинства двигателей.

Разность температур нагретой и охлажденной воды в случае применения системы охлаждения с принудительной циркуляцией воды не превышает 10 °С.

Интенсивность циркуляции воды и потока воздуха, создаваемого вентилятором, в принудительной системе охлаждения зависит главным образом от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Поэтому, чтобы при понижении температуры окружающего воздуха и уменьшении нагрузки двигатель не переохлаждался, применяются различные устройства, регулирующие тепловой режим двигателя: термостат, шторки и жалюзи радиатора.

Усиленный отвод теплоты от наиболее нагретых частей камер сгорания и цилиндров осуществляется сосредоточенным охлаждением этих деталей. В этом случае вода попадает в распределительный канал, идущий вдоль верхней части блок-картера. В канале сделаны отверстия для подачи воды в первую очередь к наиболее горячим частям блок-картера и цилиндров (двигатели Д-50, СМД-14, АМ-01, АМ-41 и ГАЗ-52-01). Для этой же цели в головках цилиндров двигателя Д-108 имеются водораспределительные насадки-отражатели.

Если система охлаждения с принудительной циркуляцией воды постоянно сообщена с атмосферой через пароотводную трубку, то ее называют открытой.

Если система охлаждения с принудительной циркуляцией воды отъединена от атмосферы специальным устройством, в котором объединены паровой и воздушный клапаны, то ее называют закрытой. Она применяется в двигателях СМД-14, ГАЗ-53, ЗИЛ-130, АМ-41, АМ-01, Д-108 и Д-130.

В герметически закрытой системе охлаждения, не имеющей паровоздушного клапана, при перегреве двигателя давление пара может разорвать трубки радиатора, а при охлаждении двигателя после его остановки конденсация паров в радиаторе может вызвать такое разрежение, которое приведет к порче трубок.

Закрытая система охлаждения работает при давлении несколько выше атмосферного, и температура кипения воды в ней соответственно повышается. Поэтому в закрытой системе охлаждения испарение воды, а значит, и расход ее, и отложение накипи уменьшаются. Закрытая система охлаждения применяется на большинстве автотракторных двигателей.

В системе воздушного охлаждения отвод тепла от деталей двигателя происходит в результате обдува цилиндров и их головок воздухом.

У двигателей небольшой мощности, устанавливаемых на мотоциклах и мотороллерах, детали охлаждаются встречным потоком воздуха при движении. Для двигателей тракторов и автомобилей такое охлаждение недостаточно. Поэтому в этих двигателях применяется принудительный обдув деталей воздухом при помощи вентилятора. От вентилятора воздушный поток поступает к охлаждаемым поверхностям по кожуху.

Равномерный обдув цилиндров и их головок со всех сторон обеспечивается кожухом и системой дефлекторов (направляющих щитков).

Для увеличения поверхности охлаждения цилиндры и головки цилиндров двигателя делают с ребрами.

Воздушная система охлаждения двигателя по сравнению с принудительной системой водяного охлаждения проще и удобнее в эксплуатации. Кроме того, вес и габариты двигателя с воздушным охлаждением меньше, чем двигателя с водяным охлаждением.