В процессе работы двигателя от сгорания топлива в его цилиндрах выделяется большое количество теплоты, часть которой (65...75%) превращается в механическую работу, а остальная (в зависимости от типа двигателя и конструкции системы охлаждения) расходуется на нагрев его деталей. При значительном нагреве металлических деталей снижается их прочность и износостойкость. Если двигатель не охладить, то он быстро перегреется и выйдет из строя. Кроме того, при перегреве снижается мощность двигателя , ухудшается экономичность его работы в результате нарушения нормального процесса смесеобразования и сгорания топлива и т. д. Поэтому в процессе работы необходимо отводить избыточную теплоту от деталей двигателя. Это делается путем его охлаждения.
Охлаждение может быть воздушным и водяным. При воздушном охлаждении теплота с помощью вентилятора отводится в атмосферу потоком воздуха, обдувающим ребристую поверхность цилиндров блока и поверхность головки. При жидкостном охлаждении циркулирующая под действием насоса жидкость в рубашке охлаждения блока и головки омывает наружные стенки цилиндров и камер сгорания, отводя часть теплоты от них. Затем она охлаждается, проходя по трубкам сердцевины радиатора, обдуваемым потоком воздуха, который создается вентилятором.
Следует отметить, что отводить теплоту от двигателя необходимо в строго определенных пределах, чтобы поддерживать номинальный тепловой режим его работы. Связано это с тем, что переохлаждение двигателя не менее отрицательно сказывается на его рабочем процессе, чем перегрев. Следствием переохлаждения могут быть: значительное увеличение потерь мощности на преодоление трения в его узлах и механизмах; ухудшение процесса смесеобразования, а следовательно и полноты сгорания топлива; повышенное изнашивание деталей цилиндрово-поршневой группы из-за конденсации паров топлива из горючей смеси и смывания смазки со стенок поршней, цилиндров и других деталей, а также увеличения агрессивности органических (нафтеновых) кислот в топливе и моторном масле.
Наиболее широкое применение на двигателях автомобилей получило жидкостное охлаждение, надежность работы которого в значительной мере зависит от применяемой охлаждающей жидкости. Основные требо-вания,предъявляемые к таким,жидкостям:
небольшая вязкость, которая обеспечивает свободную циркуляцию в системе охлаждения двигателя;
температура кипения должна быть выше максимально возможной в системе охлаждения, а температура застывания ниже номинальной окружающего воздуха;
не должны образовывать отложений в системе охлаждения (накипь, шлам и другие осадки), препятствующих свободной циркуляции воды;
не должны вызывать коррозию металлических деталей, разрушения резиновых и пластиковых материалов; коэффициент расширения должен быть по возможности наименьшим, что предотвращает резкое колебание объема жидкости в системе охлаждения при больших перепадах теплового режима двигателя (от отрицательной температуры жидкости до (0...110°С);
безопасность в обращении и в пожарном отношении должны быть достаточно дешевыми.
В качестве охлаждающей жидкости широко применяется природная вода, хотя она и не лишена ряда недостатков (образует накипь и шлам, имеет высокую температуру замерзания- (0°С), что очень сдерживает ее применение в холодное время года, оказывает определенное коррозирующее действие на металл), но дешева, не дефицитна, безопасна в обращении.
В холодное время года, когда природная вода замерзает в системе охлаждения двигателей, применяют специальные низкозамерзающие жидкости (антифризы).