Schemat układu chłodzenia silników 3S-FE; 3S-GE; 4S-FE. 1 - z chłodnicy; 2 - rura wlotowa; 3 - termostat; 4 - pompa płynu chłodzącego; 5 - zawór regulacji prędkości biegu jałowego; 6 - korpus przepustnicy; 7 - z grzejnika; 8 - do grzejnika; 9 - rura wylotowa; 10 - do chłodnicy; 11 - wąż obejściowy chłodziwa; 12 - chłodnica oleju (jeśli jest zainstalowany).
Schemat układu chłodzenia dla silników 4A-FE; 7A-FE. 1 - termostat; 2 - rura wlotowa chłodziwa; 3 - z chłodnicy; 4 - rura wylotowa płynu chłodzącego; 5 - do chłodnicy; 6 - pompa płynu chłodzącego; 7 - z grzejnika; 8 - do grzejnika. 9 - rurka do doprowadzania chłodziwa do pompy; 10 - z podgrzewacza przepustnicy; 11 - do podgrzewacza przepustnicy; 12 - grzejnik.
Silniki te wykorzystują zamknięty układ chłodzenia cieczą z wymuszonym obiegiem płynu chłodzącego i termostatem z zaworem obejściowym w przewodzie wlotowym płynu chłodzącego.
Układ chłodzenia obejmuje:
- Płaszcz chłodzący (w bloku cylindrów i w głowicy cylindrów),
- kaloryfer,
- pompa płynu chłodzącego,
- termostat,
- elektryczny wentylator chłodzący,
- węże łączące
- i inne elementy.
Płyn chłodzący, ogrzany w płaszczu chłodzącym, jest pompowany pompą cieczy do chłodnicy, gdzie jest chłodzony przez wentylator i napływający strumień powietrza, który występuje podczas jazdy samochodu. Następnie płyn chłodzący wraca do płaszcza chłodzącego za pomocą pompy i chłodzi silnik. Płaszcz chłodzący to sieć kanałów przechodzących przez szczeliny między tulejami cylindrowymi w bloku cylindrów i komunikujących się z kanałami w głowicy bloku. Ruch cieczy jest zorganizowany w taki sposób, aby zapewnić jak najskuteczniejsze chłodzenie tych elementów silnika, które najbardziej nagrzewają się podczas jego pracy (w szczególności górny pas cylindrów silnika i komór spalania).
Kaloryfer
Chłodnica znajduje się z przodu samochodu i ma za zadanie chłodzenie płynu chłodzącego pochodzącego z płaszcza chłodzącego. Chłodnica składa się z prawego i lewego zbiornika oraz rdzenia chłodnicy, który łączy oba zbiorniki. W górnym zbiorniku znajduje się rura wlotowa, przez którą przepływa płyn chłodzący z płaszcza chłodzącego oraz wąż do ominięcia nadmiaru płynu chłodzącego lub pary. W dolnym zbiorniku chłodnicy znajduje się rura wylotowa płynu chłodzącego, przez którą wchodzi on do pompy płynu chłodzącego, a także kurek spustowy, przez który płyn chłodzący jest usuwany.
W rdzeniu chłodnicy znajduje się wiele żebrowanych rurek, przez które przepływa płyn chłodzący z górnego zbiornika do dolnego, a także żeberka chłodzące dla efektywniejszego odprowadzania ciepła do otoczenia. Płyn chłodzący, nagrzany podczas przechodzenia przez płaszcz chłodzący, jest schładzany w chłodnicy przez strumień powietrza zasysanego przez wentylator elektryczny, jak również przez napływający strumień powietrza, który występuje podczas ruchu pojazdu.
Modele z automatyczną skrzynią biegów mają dedykowaną chłodnicę płynu do automatycznej skrzyni biegów, umieszczoną w dolnym zbiorniku chłodnicy. Wentylator napędzany elektrycznie znajduje się za chłodnicą, co ułatwia przepływ powietrza przez chłodnicę. Wentylator włącza się tylko wtedy, gdy temperatura płynu chłodzącego osiągnie temperaturę roboczą. Zmniejsza to moc potrzebną do napędzania wentylatora i zapobiega przechłodzeniu silnika.
Korek wlewu chłodnicy (korek chłodnicy)
Korek chłodnicy jest typu uszczelniającego, musi uszczelniać chłodnicę i wytrzymywać zwiększone ciśnienie wynikające z rozszerzalności cieplnej płynu chłodzącego.Podwyższone ciśnienie w chłodnicy zapobiega wrzeniu płynu chłodzącego nawet przy temperaturach powyżej 100°C. Korek chłodnicy zawiera parę (rzut) zawór i zawór powietrza (zawór próżniowy). Przy temperaturze płynu chłodzącego 110-120°C nadciśnienie wewnątrz chłodnicy, spowodowane rozszerzalnością cieplną cieczy, osiąga 0,3-1,0 kg/cm2, czyli 30-100 kPa. Jeśli określony limit zostanie przekroczony, ciśnienie otwiera zawór pary i para jest usuwana przez rurę parową. Zawór powietrza otwiera się pod wpływem podciśnienia, które powstaje wewnątrz chłodnicy po zatrzymaniu silnika i spadku temperatury płynu chłodzącego. Otwarcie tego zaworu umożliwia powrót płynu chłodzącego ze zbiornika wyrównawczego do układu chłodzenia.
Zbiornik wyrównawczy
Zbiornik wyrównawczy jest przeznaczony do gromadzenia nadmiaru objętości płynu chłodzącego, który uzyskuje się w wyniku jego rozszerzania objętościowego po podgrzaniu. Gdy temperatura płynu chłodzącego spada, wraca ze zbiornika wyrównawczego do chłodnicy. W ten sposób chłodnica jest zawsze wypełniona płynem chłodzącym, a niepotrzebne straty płynu chłodzącego są niedozwolone. Aby upewnić się, że konieczne jest uzupełnienie płynu chłodzącego, należy sprawdzić jego poziom w zbiorniku wyrównawczym.
pompa płynu chłodzącego
Pompa płynu chłodzącego zapewnia wymuszony obieg płynu chłodzącego przez układ chłodzenia. Jest on montowany przed blokiem cylindrów i jest napędzany z wału korbowego klinowym paskiem napędowym alternatora.
Termostat
Termostat montowany jest na rurze wlotowej obiegu chłodzącego. Posiada zawór obejściowy wosku i zawór automatyczny sterowany temperaturą płynu chłodzącego. Automatyczny zawór zamyka się, gdy temperatura płynu chłodzącego spada, zapobiegając w ten sposób cyrkulacji płynu w silniku, przyspieszając proces nagrzewania. W takim przypadku zawór obejściowy otwiera się, gdy zawór automatyczny jest zamknięty, wówczas płyn chłodzący krąży tylko wewnątrz silnika (w małym obwodzie układu chłodzenia). Gdy temperatura płynu chłodzącego wzrasta, otwiera się automatyczny zawór termostatu i zawór obejściowy (jeśli jest zainstalowany) zamknięte, umożliwiając przepływ chłodziwa przez chłodnicę.
Wypełnienie woskowe wewnątrz rdzenia termostatu rozszerza się po podgrzaniu i ochładza po schłodzeniu. Podgrzanie wypełniacza woskowego elementu zasilającego wytwarza siłę, która pokonuje siłę sprężyny, pod działaniem której zawór jest utrzymywany w pozycji zamkniętej, otwierając w ten sposób zawór automatyczny. Gdy wypełniacz woskowy ostygnie, kurczy się, a automatyczny zawór zamyka się pod wpływem siły sprężyny. W tych modelach silników termostat zapewnia utrzymanie temperatury roboczej płynu chłodzącego na poziomie około 82°C.