Опыт эксплуатации двигателей внутреннего сгорания и специ­ально поставленные исследования показали, что температура в системе охлаждения двигателя существенно влияет как на ос­новные эффективные показатели его работы (мощность, экономич­ность), так и на интенсивность износа трущихся поверхностей.

В формуле, определяющей эффективную мощность двигателя:

постоянный коэффициент D_N практически не зависит от темпера­туры Т охлаждающей воды. Поэтому наибольшее значение эф­фективной мощности при прочих равных условиях соответствует наибольшим значениям произведения ?_V?_M * ?_i / ? для выбранного скоростного режима ?.

По мере увеличения температуры Т в системе охлаждения уменьшается количество теплоты, отдаваемой рабочими газами в систему охлаждения. Однако основная часть оставшейся теп­лоты в цилиндре (85—90%) расходуется на подогрев его стенок и лишь 10—15% идет на увеличение полезной работы. Поэтому с ростом температуры охлаждающей воды происходит весьма незначительное повышение индикаторного КПД двигателя ?_i. Одновременно с этим возрастание температуры стенок цилиндра приводит к увеличению подогрева свежего заряда, уменьшению его плотности, а следовательно, и к уменьшению коэффициента наполнения ?_? и к незначительному снижению коэффициента избытка воздуха ?.

Одновременно с этим увеличение Т вызывает уменьшение вязкости смазывающего масла, что способствует уменьшению потерь на трение и увеличение механического КПД двигателя ?_м.

Суммарное влияние всех названных факторов по мере роста Т дает некоторое снижение индикаторной мощности N_i и увеличе­ние эффективной мощности N_е, так как интенсивность увеличе­ния ?_м выше интенсивности падения N_i.

При прочих равных условиях эффективная мощность дости­гает своего наибольшего значения при температуре в системе охлаждения около 348 К и почти не изменяется до 358 К. Дальнейшее увеличение температуры в системе охлаждения может вызвать некоторое снижение N_е из-за ухудшения условий смазки трущихся поверхностей.

Экономичность работы двигателя определяется значением удельного эффективного расхода топлива g_e Если учесть тенден­ции изменения ?_i и ?_м по мере увеличения температуры Т в си­стеме охлаждения, то нетрудно установить, что при увеличении Т удельный индикаторный расход топлива g_i постепенно увеличи­вается, в то время как удельный эффективный расход топлива g_е снижается и достигает своего минимального значения в интервале температур от 348 до 358 К.

Изменения эффективной мощности двигателя и удельного эф­фективного расхода топлива в зависимости от температуры в си­стеме охлаждения идентичны в двигателях различных типов, габаритных размеров и назначения.

Сказанное свидетельствует о том, что температуру в системе охлаждения двигателя целесообразно при всех режимах его работы поддерживать на одном и том же уровне в интервале тем­ператур от 348 до 358 К.

Однако температурный режим работы системы охлаждения двигателя необходимо выбирать не только на основе получения наивыгоднейших его эффективных показателей, но и на основе обеспечения заданного моторесурса, а это значит, что нужно установить такие условия работы, при которых износ трущихся поверхностей оказывался бы минимальным.

Для выяснения такого теплового режима работы двигателя были поставлены специальные экспериментальные исследования, которые показали,, что по мере роста температуры охлаждающей воды до 343 К степень износа резко снижается, затем интенсивность ее падения уменьшается, и после 348 К снижение степени износа становится несущественным.

С позиций получения минимальной степени износа трущихся поверхностей температуру в системе охлаждения необходимо поддерживать также в пределах 348—358 К вне зависимости от режима работы, типа и назначения двигателя (ГОСТ 12709—67). Следовательно, интервал температур 348—358 К в системе охлаждения двигателя является наивыгоднейшим, и необходимо стремиться к тому, чтобы поддерживать температуру в системе охлаждения двигателя в этом интервале при всех возможных ре­жимах работы двигателя.

Однако свойства двигателя как регулируемого объекта по температуре охлаждения таковы, что названный диапазон темпе­ратур поддерживаться в процессе эксплуатации практически не может без регулирующего воздействия на систему охлаждения. В связи с этим большинство двигателей внутреннего сгорания, работающих в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, снабжают однорежимными автоматическими регуля­торами температуры различной сложности по конструкции в за­висимости от требования точности поддержания заданного тепло­вого режима (348—358 К).

В некоторых случаях поддержание температуры охлажда­ющей воды двигателя в интервале 348—358 К оказывается либо недопустимым, либо нецелесообразным. Например, в проточных системах судовых двигателей поддержание температуры воды в зарубашечном объеме двигателя на уровне 348—358 К недо­пустимо из-за интенсивного отложения накипи и, следовательно, быстрого снижения теплоотводящих способностей поверхностей теплопередачи. Поэтому в таких двигателях создают системы ох­лаждения, обеспечивающие температуру воды на выходе не выше 328 К- В этом случае также устанавливают однорежимные авто­матические терморегуляторы, которые работают в интервале тем­ператур от 318 до 328 К (ГОСТ 12709—67).

В тепловозных теплосиловых установках с дизелями выбор температуры охлаждающей воды существенно влияет на размеры холодильных секций и, следовательно, на размеры всей установки в целом. Этим обусловливается использование в ряде случаев замкнутых систем высокотемпературного охлаждения. Система охлаждения в этом случае должна быть оборудована специальным паровоздушным клапаном, поддерживающим в системе охлажде­ния повышенное давление (0,12—0,13 МПа), при котором тем­пература охлаждающей воды увеличивается до 378 К. Это поз­воляет сократить размеры холодильной установки за счет уве­личения интенсивности теплоотдачи в окружающую среду. Сле­довательно, и в этих случаях система охлаждения двигателя дол­жна быть оборудована однорежимным автоматическим регуля­тором температуры с настройкой его на заданный уровень тем­пературы.