Fordi den termiske effektiviteten til forbrenningsmotorer øker med den indre temperaturen, holdes kjølevæsken ved høyere enn atmosfærisk trykk for å øke kokepunktet. En kalibrert trykkavlastningsventil er vanligvis integrert i radiatorens påfyllingslokk. Dette trykket varierer mellom modellene, men varierer vanligvis fra 4 til 30 psi (30 til 200 kPa).[4]
Ettersom kjølevæskesystemets trykk øker med en økning i temperaturen, vil det nå det punktet hvor trykkavlastningsventilen lar overtrykk slippe ut. Dette stopper når systemtemperaturen slutter å stige. I tilfelle av en overfylt radiator (eller topptank) ventileres trykket ved å la litt væske slippe ut. Dette kan ganske enkelt renne ned på bakken eller samles i en ventilert beholder som forblir ved atmosfærisk trykk. Når motoren er slått av, avkjøles kjølesystemet og væskenivået synker. I noen tilfeller hvor overflødig væske har blitt samlet i en flaske, kan dette "suges" tilbake til hovedkjølevæskekretsen. I andre tilfeller er det ikke det.
Før andre verdenskrig var motorkjølevæsken vanligvis vanlig vann. Frostvæske ble utelukkende brukt for å kontrollere frysing, og dette ble ofte bare gjort i kaldt vær. Hvis vanlig vann blir stående å fryse i blokken til en motor, kan vannet utvide seg når det fryser. Denne effekten kan forårsake alvorlige indre motorskader på grunn av utvidelsen av isen.
Utvikling av høyytelses flymotorer krevde forbedrede kjølevæsker med høyere kokepunkter, noe som førte til bruk av glykol eller vann-glykolblandinger. Disse førte til at glykoler ble tatt i bruk for deres frostvæskeegenskaper.
Siden utviklingen av motorer av aluminium eller blandet metall har korrosjonshemming blitt enda viktigere enn frostvæske, og i alle regioner og årstider.
En overløpstank som går tørr kan føre til at kjølevæsken fordamper, noe som kan forårsake lokal eller generell overoppheting av motoren. Alvorlige skader kan oppstå hvis kjøretøyet får gå over temperatur. Feil som blåst hodepakninger og skjeve eller sprukne sylinderhoder eller sylinderblokker kan være resultatet. Noen ganger vil det ikke være noen advarsel, fordi temperatursensoren som gir data for temperaturmåleren (enten mekanisk eller elektrisk) er utsatt for vanndamp, ikke den flytende kjølevæsken, og gir en skadelig falsk avlesning.
Åpning av en varm radiator reduserer systemtrykket, noe som kan føre til at det koker og støter ut farlig varm væske og damp. Derfor inneholder radiatorhetter ofte en mekanisme som forsøker å avlaste det indre trykket før lokket kan åpnes helt.
Oppfinnelsen av bilvannradiatoren tilskrives Karl Benz. Wilhelm Maybach designet den første honeycomb radiatoren for Mercedes 35hk
Noen ganger er det nødvendig for en bil å være utstyrt med en andre, eller hjelpe, radiator for å øke kjølekapasiteten, når størrelsen på den originale radiatoren ikke kan økes. Den andre radiatoren er rørlagt i serie med hovedradiatoren i kretsen. Dette var tilfellet da Audi 100 først ble turboladet og skapte 200. Disse må ikke forveksles med intercoolers.
Noen motorer har en oljekjøler, en egen liten radiator for å kjøle ned motoroljen. Biler med automatgir har ofte ekstra koblinger til radiatoren, slik at girvæsken kan overføre varmen til kjølevæsken i radiatoren. Disse kan være enten olje-luft radiatorer, som for en mindre versjon av hovedradiatoren. Mer enkelt kan de være olje-vannkjølere, hvor et oljerør er satt inn i vannradiatoren. Selv om vannet er varmere enn omgivelsesluften, tilbyr dets høyere termiske ledningsevne sammenlignbar kjøling (innenfor grenser) fra en mindre kompleks og dermed billigere og mer pålitelig oljekjøler. Mindre vanlig kan servostyringsvæske, bremsevæske og andre hydrauliske væsker kjøles av en ekstra radiator på et kjøretøy.
Turboladede eller superladede motorer kan ha en intercooler, som er en luft-til-luft- eller luft-til-vann-radiator som brukes til å avkjøle den innkommende luftladningen - ikke for å avkjøle motoren.
Fly med væskekjølte stempelmotorer (vanligvis inline-motorer i stedet for radialmotorer) krever også radiatorer. Siden lufthastigheten er høyere enn for biler, kjøles disse effektivt under flyging, og krever derfor ikke store områder eller kjølevifter. Mange høyytelsesfly lider imidlertid av ekstreme overopphetingsproblemer når de går på tomgang på bakken - bare syv minutter for en Spitfire.[6] Dette ligner på Formel 1-biler i dag, når de stoppes på rutenettet med motorer i gang, trenger de kanalluft som presses inn i radiatorkapslene for å forhindre overoppheting.
Redusering av luftmotstand er et hovedmål innen flydesign, inkludert design av kjølesystemer. En tidlig teknikk var å utnytte et flys rikelige luftstrøm for å erstatte honeycomb-kjernen (mange overflater, med et høyt forhold mellom overflate og volum) med en overflatemontert radiator. Dette bruker en enkelt overflate blandet inn i flykroppen eller vingehuden, med kjølevæsken som strømmer gjennom rør på baksiden av denne overflaten. Slike design ble mest sett på fly fra første verdenskrig.
Siden de er så avhengige av lufthastighet, er overflateradiatorer enda mer utsatt for overoppheting når de kjører på bakken. Racingfly som Supermarine S.6B, et racing-sjøfly med radiatorer innebygd i de øvre overflatene av flottørene, har blitt beskrevet som "å bli fløyet på temperaturmåleren" som hovedgrensen på ytelsen deres.[7]
Overflate radiatorer har også blitt brukt av noen få høyhastighets racerbiler, for eksempel Malcolm Campbells Blue Bird fra 1928.
Det er generelt en begrensning for de fleste kjølesystemer at kjølevæsken ikke får koke, da behovet for å håndtere gass i strømmen kompliserer design i stor grad. For et vannkjølt system betyr dette at maksimal varmeoverføring begrenses av den spesifikke varmekapasiteten til vannet og forskjellen i temperatur mellom omgivelsestemperatur og 100 °C. Dette gir mer effektiv kjøling om vinteren, eller i større høyder der temperaturene er lave.
En annen effekt som er spesielt viktig ved flykjøling er at den spesifikke varmekapasiteten endres og kokepunktet reduseres med trykket, og dette trykket endres raskere med høyden enn temperaturfallet. Vanligvis mister derfor flytende kjølesystemer kapasitet når flyet klatrer. Dette var en stor grense for ytelse i løpet av 1930-årene da introduksjonen av turbosuperladere først tillot praktisk reise i høyder over 15 000 fot, og kjøledesign ble et stort forskningsområde.
Den mest åpenbare, og vanlige, løsningen på dette problemet var å kjøre hele kjølesystemet under trykk. Dette holdt den spesifikke varmekapasiteten på en konstant verdi, mens utelufttemperaturen fortsatte å synke. Slike systemer forbedret dermed kjøleevnen etter hvert som de klatret. For de fleste bruksområder løste dette problemet med kjøling av høyytelses stempelmotorer, og nesten alle væskekjølte flymotorer fra andre verdenskrig brukte denne løsningen.
Imidlertid var trykksatte systemer også mer komplekse, og langt mer utsatt for skade - ettersom kjølevæsken var under trykk, ville selv mindre skader i kjølesystemet som et enkelt kulehull av riflekaliber føre til at væsken raskt sprutet ut av hull. Svikt i kjølesystemene var langt den viktigste årsaken til motorfeil.
Selv om det er vanskeligere å bygge en flyradiator som er i stand til å håndtere damp, er det på ingen måte umulig. Nøkkelkravet er å sørge for et system som kondenserer dampen tilbake til væske før den føres tilbake til pumpene og fullfører kjølesløyfen. Et slikt system kan dra nytte av den spesifikke fordampningsvarmen, som for vann er fem ganger den spesifikke varmekapasiteten i flytende form. Ytterligere gevinster kan oppnås ved å la dampen bli overopphetet. Slike systemer, kjent som evaporative kjølere, var tema for betydelig forskning på 1930-tallet.
Tenk på to kjølesystemer som ellers er like, som opererer ved en omgivelsestemperatur på 20 °C. En helt flytende design kan fungere mellom 30 °C og 90 °C, og tilby 60 °C temperaturforskjell for å frakte bort varme. Et fordampende kjølesystem kan fungere mellom 80 °C og 110 °C. Ved første øyekast ser dette ut til å være mye mindre temperaturforskjell, men denne analysen overser den enorme mengden varmeenergi som suges opp under genereringen av damp, tilsvarende 500 °C. Faktisk fungerer den fordampende versjonen mellom 80 °C og 560 °C, en effektiv temperaturforskjell på 480 °C. Et slikt system kan være effektivt selv med mye mindre vannmengder.
Ulempen med det fordampende kjølesystemet er arealet av kondensatorene som kreves for å avkjøle dampen tilbake under kokepunktet. Siden damp er mye mindre tett enn vann, er det nødvendig med et tilsvarende større overflateareal for å gi nok luftstrøm til å kjøle ned dampen igjen. Rolls-Royce Goshawk-designen fra 1933 brukte konvensjonelle radiatorlignende kondensatorer, og denne designen viste seg å være et alvorlig problem for motstand. I Tyskland utviklet brødrene Günter et alternativt design som kombinerer fordampningskjøling og overflateradiatorer spredt over hele flyvingene, flykroppen og til og med roret. Flere fly ble bygget ved hjelp av deres design og satte en rekke ytelsesrekorder, spesielt Heinkel He 119 og Heinkel He 100. Disse systemene krevde imidlertid mange pumper for å returnere væsken fra de spredte radiatorene og viste seg å være ekstremt vanskelig å fortsette å kjøre ordentlig. , og var mye mer utsatt for kampskader. Arbeidet med å utvikle dette systemet hadde generelt blitt forlatt innen 1940. Behovet for fordampende kjøling ble snart opphevet av den utbredte tilgjengeligheten av etylenglykolbaserte kjølevæsker, som hadde lavere spesifikk varme, men et mye høyere kokepunkt enn vann.
En flyradiator inneholdt i en kanal varmer opp luften som passerer gjennom, noe som får luften til å utvide seg og øke hastigheten. Dette kalles Meredith-effekten, og høyytelses stempelfly med godt utformede radiatorer med lavt luftmotstand (spesielt P-51 Mustang) får skyvekraft fra det. Skyvekraften var betydelig nok til å oppveie luftmotstanden til kanalen radiatoren var innelukket i og tillot flyet å oppnå null kjølemotstand. På et tidspunkt var det til og med planer om å utstyre Supermarine Spitfire med en etterbrenner, ved å sprøyte drivstoff inn i eksoskanalen etter radiatoren og tenne den. Etterforbrenning oppnås ved å injisere ekstra drivstoff i motoren nedstrøms for hovedforbrenningssyklusen.
