Eftersom den termiska verkningsgraden hos förbränningsmotorer ökar med den inre temperaturen, hålls kylvätskan vid ett högre tryck än atmosfärstrycket för att öka dess kokpunkt. En kalibrerad övertrycksventil är vanligtvis inbyggd i kylarens påfyllningslock. Detta tryck varierar mellan modeller, men varierar vanligtvis från 4 till 30 psi (30 till 200 kPa).[4]
När kylvätskesystemets tryck ökar med en temperaturhöjning kommer det att nå den punkt där övertrycksventilen tillåter övertryck att släppa ut. Detta upphör när systemtemperaturen slutar stiga. I fallet med en överfylld kylare (eller samlingstank) ventileras trycket genom att tillåta lite vätska att rinna ut. Detta kan helt enkelt rinna av på marken eller samlas upp i en ventilerad behållare som förblir vid atmosfärstryck. När motorn stängs av svalnar kylsystemet och vätskenivån sjunker. I vissa fall där överskottsvätska har samlats i en flaska, kan denna "sugas" tillbaka in i huvudkylvätskekretsen. I andra fall är det inte det.
Före andra världskriget var motorns kylvätska vanligtvis vanligt vatten. Frostskyddsmedel användes enbart för att kontrollera frysning, och detta gjordes ofta bara i kallt väder. Om vanligt vatten lämnas att frysa i motorblocket kan vattnet expandera när det fryser. Denna effekt kan orsaka allvarliga inre motorskador på grund av att isen expanderar.
Utvecklingen av högpresterande flygplansmotorer krävde förbättrade kylmedel med högre kokpunkter, vilket ledde till att glykol eller vatten-glykolblandningar användes. Dessa ledde till antagandet av glykoler för deras frostskyddande egenskaper.
Sedan utvecklingen av motorer av aluminium eller blandade metaller har korrosionsinhibering blivit ännu viktigare än frostskyddsmedel, och i alla regioner och årstider.
En överströmningstank som går torr kan leda till att kylvätskan förångas, vilket kan orsaka lokal eller allmän överhettning av motorn. Allvarliga skador kan uppstå om fordonet får gå över temperatur. Fel som blåsta topppackningar och skeva eller spruckna cylinderhuvuden eller cylinderblock kan vara resultatet. Ibland kommer det inte att finnas någon varning, eftersom temperatursensorn som tillhandahåller data för temperaturmätaren (antingen mekanisk eller elektrisk) utsätts för vattenånga, inte den flytande kylvätskan, vilket ger en skadligt falsk avläsning.
Genom att öppna en varm kylare sänks systemtrycket, vilket kan få det att koka och spruta ut farligt het vätska och ånga. Därför innehåller kylarlock ofta en mekanism som försöker avlasta det inre trycket innan locket kan öppnas helt.
Uppfinningen av bilvattenradiatorn tillskrivs Karl Benz. Wilhelm Maybach designade den första bikakeformade kylaren för Mercedes 35hk
Det är ibland nödvändigt att en bil är utrustad med en andra, eller extra, kylare för att öka kylkapaciteten, när storleken på den ursprungliga kylaren inte kan ökas. Den andra radiatorn är kopplad i serie med huvudradiatorn i kretsen. Detta var fallet när Audi 100 först turboladdes och skapade 200:an. Dessa får inte förväxlas med laddluftkylare.
Vissa motorer har en oljekylare, en separat liten kylare för att kyla motoroljan. Bilar med automatlåda har ofta extra anslutningar till kylaren, vilket gör att växellådsvätskan kan överföra sin värme till kylvätskan i kylaren. Dessa kan antingen vara olje-luftradiatorer, som för en mindre version av huvudradiatorn. Enklare kan de vara olje-vattenkylare, där ett oljerör är infört inuti vattenradiatorn. Även om vattnet är varmare än den omgivande luften, erbjuder dess högre värmeledningsförmåga jämförbar kylning (inom gränser) från en mindre komplex och därmed billigare och mer pålitlig oljekylare. Mindre vanligt kan servostyrningsvätska, bromsvätska och andra hydraulvätskor kylas av en extra kylare på ett fordon.
Turboladdade eller överladdade motorer kan ha en intercooler, som är en luft-till-luft- eller luft-till-vatten-kylare som används för att kyla den inkommande luftladdningen - inte för att kyla motorn.
Flygplan med vätskekylda kolvmotorer (vanligtvis radmotorer snarare än radiella) kräver också kylare. Eftersom flyghastigheten är högre än för bilar, kyls dessa effektivt under flygning och kräver därför inga stora ytor eller kylfläktar. Många högpresterande flygplan lider dock av extrema överhettningsproblem när de går på tomgång på marken - bara sju minuter för en Spitfire.[6] Detta liknar dagens Formel 1-bilar, när de stannar på nätet med motorer igång, kräver de kanalluft som tvingas in i kylarkapslarna för att förhindra överhettning.
Att minska luftmotståndet är ett viktigt mål inom flygplansdesign, inklusive design av kylsystem. En tidig teknik var att dra fördel av ett flygplans rikliga luftflöde för att ersätta bikakekärnan (många ytor, med ett högt förhållande mellan yta och volym) med en ytmonterad radiator. Detta använder en enda yta som blandas in i flygkroppen eller vinghuden, med kylvätskan som strömmar genom rören på baksidan av denna yta. Sådana mönster sågs mest på första världskrigets flygplan.
Eftersom de är så beroende av lufthastigheten är ytradiatorer ännu mer benägna att överhettas när de körs på marken. Racingflygplan som Supermarine S.6B, ett racing-sjöflygplan med radiatorer inbyggda i de övre ytorna av dess flottörer, har beskrivits som "flögs på temperaturmätaren" som den huvudsakliga gränsen för deras prestanda.[7]
Ytradiatorer har också använts av ett fåtal höghastighetsracerbilar, som Malcolm Campbells Blue Bird från 1928.
Det är generellt sett en begränsning för de flesta kylsystem att kylvätskan inte får koka, eftersom behovet av att hantera gas i flödet försvårar designen avsevärt. För ett vattenkylt system innebär detta att den maximala mängden värmeöverföring begränsas av vattnets specifika värmekapacitet och skillnaden i temperatur mellan omgivningen och 100 °C. Detta ger effektivare kylning på vintern, eller på högre höjder där temperaturen är låg.
En annan effekt som är särskilt viktig vid kylning av flygplan är att den specifika värmekapaciteten ändras och kokpunkten minskar med trycket, och detta tryck ändras snabbare med höjden än temperaturfallet. Sålunda förlorar i allmänhet flytande kylsystem kapacitet när flygplanet klättrar. Detta var en stor begränsning av prestanda under 1930-talet när introduktionen av turbosuperchargers först möjliggjorde bekväm färd på höjder över 15 000 fot, och kyldesign blev ett stort forskningsområde.
Den mest uppenbara och vanligaste lösningen på detta problem var att köra hela kylsystemet under tryck. Detta bibehöll den specifika värmekapaciteten på ett konstant värde samtidigt som uteluftens temperatur fortsatte att sjunka. Sådana system förbättrade således kylningsförmågan när de klättrade. För de flesta användningsområden löste detta problemet med att kyla högpresterande kolvmotorer, och nästan alla vätskekylda flygplansmotorer under andra världskriget använde denna lösning.
Men trycksatta system var också mer komplexa och mycket mer mottagliga för skador - eftersom kylvätskan var under tryck, skulle även mindre skador i kylsystemet som ett kulhål av en enstaka gevärskalibrering få vätskan att snabbt spruta ut ur hål. Fel i kylsystemen var den absolut främsta orsaken till motorhaverier.
Även om det är svårare att bygga en flygplansradiator som klarar av ånga är det inte på något sätt omöjligt. Nyckelkravet är att tillhandahålla ett system som kondenserar ångan tillbaka till vätska innan den förs tillbaka till pumparna och avslutar kylslingan. Ett sådant system kan dra fördel av det specifika förångningsvärmet, som i fallet med vatten är fem gånger den specifika värmekapaciteten i flytande form. Ytterligare vinster kan uppnås genom att låta ångan bli överhettad. Sådana system, kända som evaporativa kylare, var ämnet för omfattande forskning på 1930-talet.
Tänk på två kylsystem som annars liknar varandra och arbetar vid en omgivande lufttemperatur på 20 °C. En helt flytande design kan fungera mellan 30 °C och 90 °C, vilket ger en temperaturskillnad på 60 °C för att transportera bort värme. Ett evaporativt kylsystem kan fungera mellan 80 °C och 110 °C. Vid en första anblick verkar detta vara mycket mindre temperaturskillnad, men denna analys förbiser den enorma mängd värmeenergi som sugs upp under alstringen av ånga, motsvarande 500 °C. I själva verket fungerar den evaporativa versionen mellan 80 °C och 560 °C, en effektiv temperaturskillnad på 480 °C. Ett sådant system kan vara effektivt även med mycket mindre mängder vatten.
Nackdelen med det evaporativa kylsystemet är den yta av kondensorerna som krävs för att kyla ångan tillbaka under kokpunkten. Eftersom ånga är mycket mindre tät än vatten, behövs en motsvarande större yta för att ge tillräckligt med luftflöde för att kyla ångan tillbaka. Rolls-Royce Goshawk-designen från 1933 använde konventionella kylarliknande kondensorer och denna design visade sig vara ett allvarligt problem för motståndet. I Tyskland utvecklade bröderna Günter en alternativ design som kombinerar evaporativ kylning och ytradiatorer spridda över flygplanets vingar, flygkroppen och till och med rodret. Flera flygplan byggdes med deras design och satte många prestandarekord, särskilt Heinkel He 119 och Heinkel He 100. Dessa system krävde dock ett flertal pumpar för att återföra vätskan från de utspridda radiatorerna och visade sig vara extremt svåra att hålla igång ordentligt , och var mycket mer mottagliga för stridsskador. Ansträngningar att utveckla detta system hade i allmänhet övergivits 1940. Behovet av evaporativ kylning skulle snart förnekas av den utbredda tillgången på etylenglykolbaserade kylmedel, som hade en lägre specifik värme, men en mycket högre kokpunkt än vatten.
En flygplansradiator som finns i en kanal värmer luften som passerar genom, vilket gör att luften expanderar och ökar hastigheten. Detta kallas Meredith-effekten, och högpresterande kolvflygplan med väldesignade lågdragande radiatorer (särskilt P-51 Mustang) får dragkraft från det. Dragkraften var tillräckligt stor för att kompensera för motståndet i kanalen som kylaren var innesluten i och tillät flygplanet att uppnå noll kylningsmotstånd. Vid ett tillfälle fanns det till och med planer på att utrusta Supermarine Spitfire med en efterbrännare, genom att spruta in bränsle i avgaskanalen efter kylaren och tända den. Efterförbränning uppnås genom att ytterligare bränsle sprutas in i motorn nedströms om huvudförbränningscykeln.
