Система охолодження двигуна рідинна, закрита, із примусовою циркуляцією рідини. Примусова циркуляція охолоджувальної рідини (Тосол-А) у системі забезпечується насосом, а зв'язок системи охолодження з атмосферою здійснюється через спеціальні клапани (при певному тиску та розрідженні), що знаходяться в пробках радіатора та розширювального бачка.
Система охолодження двигуна включає сорочку охолодження головки та блоку циліндрів, радіатор, насос, термостат, вентилятор, розширювальний бачок, з'єднувальні трубопроводи та зливні краніки. Крім того, в систему охолодження входять обігрівач кузова автомобіля та обігрівач впускного трубопроводу та корпусу дросельних заслінок карбюратора.
Принципову схему системи охолодження двигуна автомобіля "Нива" ВАЗ-2121 представлено на мал. 9.
Мал. 9. Принципова схема системи охолодження двигуна:
1 - обігрівач; 2 - край обігрівача; 3 - Карбюратор; 4 - головка блоку циліндрів; 5 - насос; 6 - пробка радіатора; 7 - розширювальний бачок; 8 – радіатор; 9 - обвідний трубопровід: 10 - термостат; 11 – блок циліндрів.
При непрогрітому двигуні основний клапан термостата 10 закритий, і рідина, що охолоджує, не проходить через радіатор 8. У цьому випадку рідина нагнітається насосом 5 в сорочку охолодження блоку 11 і головки 4 циліндрів. З головки блоку циліндрів через обвідний трубопровід 9 рідина надходить до додаткового клапана термостата і знову потрапляє в насос. Внаслідок циркуляції цієї частини рідини двигун швидко прогрівається. Одночасно менша частина рідини надходить з головки блоку циліндрів обігрівач (сорочка) впускного трубопроводу і корпусу дросельних заслінок карбюратора 3, а при відкритому крані 2 в 1 обігрів кузова автомобіля.
При прогрітому двигуні додатковий клапан термостата закрито, а основний клапан відкритий. В цьому випадку більша частина рідини з головки блоку циліндрів потрапляє в радіатор, охолоджується в ньому і через відкритий основний клапан термостата надходить в насос. Найменша частина рідини, як і при непрогрітому двигуні, циркулює через обігрівач карбюратора та обігрівач кузова автомобіля.
У деякому інтервалі температур основний і додатковий клапани термостата відкриті одночасно, і охолодна рідина циркулює в цьому випадку по двох колах. Кількість циркулюючої рідини в кожному колі залежить від ступеня відкриття клапанів термостата, що забезпечує автоматичну підтримку оптимального температурного режиму двигуна.
Розширювальний бачок 7 заповнений охолоджувальною рідиною, повідомляється з атмосферою через гумовий клапан, встановлений в пробці бачка. Бачок з'єднаний шлангом із заливною горловиною радіатора, яка має пробку із клапанами. Бачок компенсує зміни обсягу рідини, що охолоджує, і в системі підтримується постійний обсяг циркулюючої рідини.
Насос охолоджувальної рідини (мал. 10) відцентрового типу, що забезпечує примусову циркуляцію рідини в системі охолодження двигуна. Вал 5 насоса встановлений у кришці 6 у дворядному нерозбірному підшипнику 4. На валу насоса напресовані крильчатка 8 і маточина 3 вентилятора. При обертанні валу насоса охолодна рідина надходить до центру крильчатки, захоплюється її лопатями, відкидається до корпусу насоса під дією відцентрової сили і прямує в сорочку охолодження блоку циліндрів двигуна. Ущільнювальний пристрій 7, встановлений на валу насоса, виключає потрапляння рідини в підшипник валу. Привід насоса та вентилятора здійснюється клиновим ременем від шківа, який встановлений на передньому кінці колінчастого валу. Цим ременем також обертається шків генератора.
Мал. 10. Насос охолоджувальної рідини:
1 - шків насоса; 2 - вентилятор; 3 - маточина; 4 - підшипник; 5 - вал; 6 - кришка; 7 - ущільнювач; 8 - крильчатка; 9 – корпус.
Термостат (мал. 11) сприяє прискоренню прогріву двигуна та регулює в певних межах кількість охолоджуючої рідини, що проходить через радіатор. Термостат є автоматичним клапаном. Він з твердим наповнювачем, нерозбірний, має два вхідні патрубки 1 і 13, вихідний патрубок 6, два клапани (основний 9, додатковий 2) та чутливий елемент. Термостат встановлений перед входом у насос охолоджуючої рідини і з'єднується з ним через патрубок 6. Через патрубок 1 термостат з'єднується з головкою блоку циліндрів двигуна, а через патрубок 13 з нижнім бачком радіатора. Чутливий елемент термостата включає балон 4, гумову діафрагму 5 і шток 12. Усередині балона, між стінками і гумовою діафрагмою, знаходиться твердий наповнювач (дрібнокристалічний віск), що володіє високим коефіцієнтом об'ємного розширення. Основний клапан термостата 9 починає відкриватися при температурі охолоджуючої рідини більше 80°C. При температурі нижче 80°C основний клапан закриває вихід рідини з радіатора і вона надходить з двигуна в насос, проходячи через додатковий відкритий клапан 2 термостата. При зростанні температури охолоджувальної рідини більше 80°C у чутливому елементі плавиться твердий наповнювач та об'єм його збільшується. Внаслідок цього шток виходить із балона, і балон переміщається вгору. Додатковий клапан починає закриватися і при температурі більше 94°C перекриває прохід охолоджуючої рідини від двигуна до насоса. Основний клапан у цьому випадку відкривається повністю, і рідина, що охолоджує, циркулює через радіатор.
Мал. 11. Термостат:
1 – вхідний патрубок від двигуна; 2 – додатковий клапан; 3 - пружина додаткового клапана; 4 - балон; 5 - гумова діафрагма; 6 - вихідний патрубок; 7 - пружина основного клапана; 8 - сідло основного клапана; 9 - основний клапан; 10 - утримувач; 11 - регулювальна гайка; 12 - шток; 13 - вхідний патрубок від радіатора 14 - наповнювач; 15 - обойма.
Радіатор (Мал. 12) забезпечує відведення тепла охолоджуючої рідини в атмосферу. Він трубчасто-пластинчастий, має вертикальне розташування трубок і горизонтальне розташування пластин, що охолоджують. Бачки радіатора і трубки — латунні, а пластини, що охолоджують, — сталеві, луджені. У верхньому бачку радіатора 3 є горловина 4, через яку система охолодження заповнюється рідиною. Горловина герметично закривається пробкою 5, що має два клапани (впускний 7 та випускний 8). Випускний клапан відкривається при надмірному тиску в системі 0,5кГс/см² (0,05 МПа), і закипіла охолоджувальна рідина через патрубок 6 і з'єднувальний шланг викидається в розширювальний бачок. Впускний клапан не має пружини і забезпечує зв'язок системи охолодження з атмосферою через розширювальний бачок і гумовий клапан у його пробці, що спрацьовує при тиску близькому до атмосферного. Впускний клапан випускає рідину з розширювального бачка при зменшенні її об'єму в системі (при охолодженні) і пропускає у розширювальний бачок зі збільшенням обсягу (при нагріванні рідини).
Мал. 12. Радіатор:
1 - нижній бачок; 2 - серцевина; 3 – верхній бачок; 4 - заливна горловина; 5 - пробка радіатора; 6 - патрубок відведення парів; 7 - впускний клапан; 8 - випускний клапан; 9 – кожух вентилятора.
Для направлення повітряного потоку через радіатор і ефективнішої роботи вентилятора за радіатором встановлений кожух 9 вентилятора, що складається з двох половин.
Вентилятор (див. мал. 10) збільшує швидкість та кількість повітря, що проходить через радіатор. Вентилятор шестилопатевий, виготовлений із пластмаси. Лопаті мають округлені кінці та розташовані під кутом до площини обертання вентилятора. Вентилятор кріпиться до маточини 4 на валу насоса охолоджуючої рідини. Між вентилятором і маточкою встановлюється шків 1 приводу насоса охолоджуючої рідини.