散熱器是用于冷卻內燃機的熱交換器，主要用于汽車，但也用于活塞發動機的飛機、鐵路機車、摩托車、固定式發電廠或此類發動機的任何類似用途。

內燃機通常通過循環稱為發動機冷卻劑的液體通過發動機缸體和氣缸蓋進行冷卻，在氣缸蓋中加熱，然后通過散熱器將熱量散失到大氣中，然后返回發動機。發動機冷卻液通常是水基的，但也可能是油。通常使用水泵來強制發動機冷卻液循環，也使用軸流風扇強制空氣通過散熱器。

在具有液冷內燃機的汽車和摩托車中，散熱器連接到貫穿發動機和氣缸蓋的通道，液體（冷卻劑）通過該通道被泵送。這種液體可能是水（在水不太可能結冰的氣候中），但更常見的是水和防凍劑按適合氣候的比例混合而成。防凍液本身通常是乙二醇或丙二醇（含少量緩蝕劑）。

典型的汽車冷卻系統包括：

• 一系列鑄入發動機缸體和氣缸蓋的通道，用循環液體圍繞燃燒室帶走熱量；
• 一個散熱器，由許多小管組成，配有蜂窩狀的翅片以快速散熱，用于接收和冷卻來自發動機的熱液體；
• 水泵，通常是離心式的，用于使冷卻劑循環通過系統；
• 恒溫器通過改變進入散熱器的冷卻液量來控制溫度；
• 通過散熱器吸入冷空氣的風扇。

燃燒過程的副產品是大量的熱量。如果允許發動機中的熱量不受控制地增加，部件最終會膨脹到它們停止旋轉的程度。為了對抗這種影響，冷卻液在發動機中循環，吸收發動機的熱量。一旦冷卻液從發動機吸收熱量，它就會繼續流向散熱器。散熱器將熱量從內部流體傳遞到外部空氣，從而冷卻流體，進而冷卻發動機。散熱器還經常用于冷卻自動變速箱油、空調制冷劑、進氣，有時還用于冷卻機油或動力轉向油。散熱器通常安裝在它們接收來自車輛向前運動的氣流的位置，例如前格柵后面。在發動機中置或后置的情況下，通常將散熱器安裝在前格柵后面以獲得足夠的氣流，即使這需要較長的冷卻液管。或者，散熱器可以從車輛頂部上方的氣流中或從側面安裝的格柵中吸入空氣。對于長途汽車，例如公共汽車，側面氣流最常用于發動機和變速箱冷卻，而頂部氣流最常用于空調冷卻。

汽車散熱器由一對金屬或塑料集水箱構成，由一個帶有許多狹窄通道的核心連接，相對于體積而言，它具有較高的表面積。該芯通常由堆疊的金屬片層制成，壓制形成通道并焊接或釬焊在一起。多年來，散熱器由黃銅或銅芯制成，焊接到黃銅集管上。現代散熱器具有鋁芯，并且通常通過使用帶墊圈的塑料集管來節省金錢和重量。與傳統材料相比，這種結構更容易出現故障且不易修復。

較早的建造方法是蜂窩散熱器。圓管的末端被鍛造成六邊形，然后堆疊在一起并焊接。由于它們只接觸到它們的末端，這實際上形成了一個固體水箱，其中有許多空氣管穿過它。

一些老式汽車使用由盤管制成的散熱器芯，效率較低但結構更簡單。

散熱器首先使用向下垂直流動，完全由熱虹吸效應驅動。冷卻液在發動機中被加熱，密度變小，因此上升。隨著散熱器冷卻流體，冷卻劑變得更稠密并下降。這種效果對于低功率的固定式發動機來說已經足夠了，但對于除了最早的汽車之外的所有發動機都是不夠的。多年來，所有汽車都使用離心泵來循環發動機冷卻液，因為自然循環的流量非常低。

通常結合閥門或擋板或兩者的系統以同時操作車輛內的小型散熱器。這個小型散熱器和相關的鼓風機稱為加熱器芯，用于加熱機艙內部。與散熱器一樣，加熱器芯的作用是從發動機中帶走熱量。出于這個原因，汽車技術人員經常建議操作員在發動機過熱時打開加熱器并將其設置為高，以輔助主散熱器。

現代汽車的發動機溫度主要由蠟粒型恒溫器控制，一旦發動機達到最佳工作溫度，閥門就會打開。

當發動機冷態時，除了少量旁通流量外，恒溫器關閉，因此當發動機暖機時，恒溫器會經歷冷卻液溫度的變化。發動機冷卻液由恒溫器引導至循環泵的入口，并繞過散熱器直接返回發動機。引導水僅通過發動機循環可使發動機盡快達到最佳工作溫度，同時避免局部熱點。一旦冷卻液達到恒溫器的激活溫度，它就會打開，讓水流過散熱器，以防止溫度升高。

一旦達到最佳溫度，恒溫器就會控制發動機冷卻液流向散熱器，從而使發動機繼續在最佳溫度下運行。在峰值負載條件下，例如在炎熱的天氣中載重載重地在陡峭的山坡上緩慢行駛，恒溫器將接近完全打開，因為發動機將產生接近xxx功率，而通過散熱器的氣流速度較低。（作為熱交換器，通過散熱器的氣流速度對其散熱能力有很大影響。）相反，當在寒冷的夜晚在高速公路上快速下坡巡航時，節溫器將幾乎關閉因為發動機產生的功率很小，而散熱器散發的熱量比發動機產生的熱量多得多。允許過多的冷卻液流向散熱器會導致發動機過冷并在低于最佳溫度下運行，從而導致燃油效率降低和廢氣排放增加。此外，如果任何部件（例如曲軸軸承）的設計考慮到熱膨脹以與正確的間隙配合在一起，發動機的耐用性、可靠性和壽命有時會受到影響。過冷的另一個副作用是客艙加熱器的性能降低，盡管在典型情況下，它仍然會在比環境溫度高得多的溫度下吹出空氣。如果任何組件（例如曲軸軸承）的設計考慮到熱膨脹以與正確的間隙配合在一起，則有時會影響壽命和壽命。過冷的另一個副作用是客艙加熱器的性能降低，盡管在典型情況下，它仍然會在比環境溫度高得多的溫度下吹出空氣。如果任何組件（例如曲軸軸承）的設計考慮到熱膨脹以與正確的間隙配合在一起，則有時會影響壽命和壽命。過冷的另一個副作用是客艙加熱器的性能降低，盡管在典型情況下，它仍然會在比環境溫度高得多的溫度下吹出空氣。

因此，恒溫器在其整個范圍內不斷移動，以響應車輛運行負載、速度和外部溫度的變化，以使發動機保持在最佳運行溫度。

在老式汽車上，您可能會發現波紋管式恒溫器，它有一個波紋波紋管，里面裝有揮發性液體，例如酒精或丙酮。這些類型的恒溫器在冷卻系統壓力高于約 7 psi 時不能很好地工作。現代機動車輛通常在 15 psi 左右運行，這排除了使用波紋管型恒溫器。在直接風冷發動機上，對于控制空氣通道中的瓣閥的波紋管恒溫器來說，這不是問題。

其他因素會影響發動機的溫度，包括散熱器尺寸和散熱器風扇的類型。選擇散熱器的尺寸（以及其冷卻能力），使其能夠在車輛可能遇到的最極端條件下（例如在炎熱的天氣滿載爬山）將發動機保持在設計溫度.

通過散熱器的氣流速度是對其散熱的主要影響。車速會影響這一點，大致與發動機工作量成比例，從而提供粗略的自我調節反饋。在發動機驅動附加冷卻風扇的情況下，這也類似地跟蹤發動機速度。

發動機驅動的風扇通常由傳動帶上的風扇離合器調節，該離合器在低溫下打滑并降低風扇速度。這不會在不必要地驅動風扇時浪費功率，從而提高了燃油效率。在現代車輛上，通過變速或循環散熱器風扇進一步調節冷卻速率。電風扇由恒溫開關或發動機控制單元控制。電風扇還具有在低發動機轉速或靜止時（例如在緩慢行駛的交通中）提供良好氣流和冷卻的優點。

在開發粘性驅動和電風扇之前，發動機配備了簡單的固定風扇，始終通過散熱器吸入空氣。設計需要安裝大型散熱器以應對高溫下的繁重工作的車輛，例如商用車和拖拉機，在寒冷的天氣中通常會在輕負載下運行涼爽，即使存在恒溫器，因為大型散熱器和固定一旦恒溫器打開，風扇就會導致冷卻液溫度迅速而顯著下降。這個問題可以通過在散熱器上安裝一個散熱器百葉窗（或散熱器罩）來解決，該散熱器可以調整為部分或完全阻擋通過散熱器的氣流。最簡單的百葉窗是一卷材料，例如帆布或橡膠，沿著散熱器的長度展開以覆蓋所需的部分。一些較舊的車輛，如xxx次世界大戰時期的 SE5 和 SPAD S.XIII 單引擎戰斗機，有一系列百葉窗，可以從駕駛員或飛行員座位上調節，以提供一定程度的控制。一些現代汽車具有一系列由發動機控制單元自動打開和關閉的百葉窗，以根據需要提供冷卻和空氣動力學的平衡。

因為內燃機的熱效率隨著內部溫度的增加而增加，所以冷卻劑保持在高于大氣壓的壓力下以提高其沸點。校準過的減壓閥通常安裝在散熱器的加注蓋中。該壓力因型號而異，但通常范圍為 4 至 30 psi（30 至 200 kPa）。

隨著冷卻劑系統壓力隨著溫度的升高而增加，它將達到泄壓閥允許多余壓力逸出的點。當系統溫度停止上升時，這將停止。在過度填充散熱器（或集水箱）的情況下，通過允許少量液體逸出來釋放壓力。這可以簡單地排放到地面上或收集在保持在大氣壓下的通風容器中。當發動機關閉時，冷卻系統冷卻，液位下降。在某些情況下，多余的液體已收集在瓶子中，這可能會被“吸”回主冷卻劑回路。在其他情況下，它不是。

二戰前，發動機冷卻液通常是清水。防凍劑僅用于控制凍結，這通常只在寒冷的天氣中進行。如果讓普通水在發動機缸體中結冰，水結冰時會膨脹。由于冰的膨脹，這種影響會導致嚴重的發動機內部損壞。

高性能飛機發動機的開發需要改進的具有更高沸點的冷卻劑，從而導致采用乙二醇或水-乙二醇混合物。這些導致采用乙二醇的防凍性能。

自從鋁或混合金屬發動機的發展以來，腐蝕抑制變得比防凍劑更重要，而且在所有地區和季節。

干涸的溢流箱可能導致冷卻液蒸發，從而導致發動機局部或整體過熱。如果允許車輛超溫行駛，可能會導致嚴重損壞。可能會導致汽缸蓋或汽缸體變形或破裂等故障，例如汽缸蓋墊片爆裂。有時不會發出警告，因為為溫度計（機械或電氣）提供數據的溫度傳感器暴露在水蒸氣中，而不是液體冷卻劑中，從而提供了有害的錯誤讀數。

打開熱散熱器會降低系統壓力，這可能會導致其沸騰并噴出危險的高溫液體和蒸汽。因此，散熱器蓋通常包含試圖在蓋完全打開之前釋放內部壓力的機構。

汽車水散熱器的發明歸功于卡爾·本茨。威廉邁巴赫為梅賽德斯 35hp 設計了xxx款蜂窩散熱器。

當原始散熱器的尺寸無法增加時，有時需要為汽車配備第二個或輔助散熱器以增加冷卻能力。第二個散熱器與電路中的主散熱器串聯。奧迪 100 首次采用渦輪增壓制造 200 時就是這種情況。不要將這些與中冷器混淆。

一些發動機有一個油冷卻器，一個單獨的小散熱器來冷卻發動機油。配備自動變速箱的汽車通常與散熱器有額外的連接，使變速箱油能夠將熱量傳遞給散熱器中的冷卻液。這些可以是油氣散熱器，也可以是較小版本的主散熱器。更簡單地說，它們可能是油水冷卻器，油管插入水散熱器內。盡管水比環境空氣更熱，但其較高的導熱性可通過不那么復雜、因此更便宜、更可靠的油冷卻器提供相當的冷卻（在限制范圍內）。不太常見的是，動力轉向液、制動液和其他液壓液可以通過車輛上的輔助散熱器進行冷卻。

渦輪增壓或機械增壓發動機可能有一個中冷器，它是一個空氣對空氣或空氣對水的散熱器，用于冷卻進氣，而不是冷卻發動機。

配備液冷活塞發動機（通常是直列發動機而不是徑向發動機）的飛機也需要散熱器。由于空速高于汽車，它們在飛行中得到有效冷卻，因此不需要大面積或冷卻風扇。然而，許多高性能飛機在地面空轉時會遇到極端過熱問題——噴火戰斗機只需 7 分鐘。這類似于今天的一級方程式賽車，當它們在發動機運轉的情況下停在電網上時，它們需要將管道空氣強制進入其散熱器吊艙以防止過熱。

減少阻力是飛機設計的主要目標，包括冷卻系統的設計。一種早期的技術是利用飛機豐富的氣流，用表面安裝的散熱器代替蜂窩芯（許多表面，具有高表面體積比）。它使用一個混合到機身或機翼蒙皮中的單一表面，冷卻劑流過該表面背面的管道。這種設計主要出現在xxx次世界大戰的飛機上。

由于它們非常依賴空速，因此地面輻射器在地面運行時更容易過熱。水上競速飛機 Supermarine S.6B 是一種水上競速飛機，其浮體上表面內置有散熱器，被描述為在溫度計上飛行，這是其性能的主要限制。

一些高速賽車也使用了表面散熱器，例如馬爾科姆坎貝爾 1928 年的藍鳥。

不允許冷卻流體沸騰通常是大多數冷卻系統的限制，因為需要處理流動中的氣體使設計變得非常復雜。對于水冷系統，這意味著xxx熱傳遞量受限于水的比熱容以及環境溫度與 100 °C 之間的溫差。這在冬季或溫度較低的高海拔地區提供了更有效的冷卻。

在飛機冷卻中特別重要的另一個影響是比熱容變化，沸點隨壓力而降低，而壓力隨高度的變化比溫度的下降更快。因此，一般來說，液體冷卻系統會隨著飛機爬升而失去能力。這是 1930 年代性能的主要限制，當時渦輪增壓器的引入首次允許在 15,000 英尺以上的高度方便旅行，冷卻設計成為主要研究領域。

這個問題最明顯和最常見的解決方案是在壓力下運行整個冷卻系統。這使比熱容保持在恒定值，而外部空氣溫度繼續下降。因此，此類系統在攀爬時提高了冷卻能力。對于大多數用途來說，這解決了高性能活塞發動機的冷卻問題，二戰時期幾乎所有的液冷飛機發動機都采用了這種解決方案。

然而，加壓系統也更復雜，更容易受到損壞 - 由于冷卻液處于壓力下，即使冷卻系統中的輕微損壞（如單個步槍口徑的彈孔）也會導致液體迅速噴出洞。到目前為止，冷卻系統的故障是發動機故障的主要原因。

盡管制造能夠處理蒸汽的飛機散熱器更加困難，但這絕不是不可能的。關鍵要求是提供一個系統，在將蒸汽送回泵并完成冷卻回路之前將其冷凝回液體。這樣的系統可以利用蒸發比熱，在水的情況下，蒸發比熱是液體形式比熱容的五倍。通過讓蒸汽變得過熱，可以獲得額外的收益。這種被稱為蒸發冷卻器的系統是 1930 年代大量研究的主題。

考慮兩個在其他方面相似的冷卻系統，在 20 °C 的環境空氣溫度下運行。全液體設計可能在 30°C 和 90°C 之間運行，提供 60°C 的溫差以帶走熱量。蒸發冷卻系統可能在 80 °C 和 110 °C 之間運行。乍一看，這似乎是溫差小得多，但這種分析忽略了蒸汽產生過程中吸收的大量熱能，相當于 500 °C。實際上，蒸發版本在 80 °C 和 560 °C 之間運行，有效溫差為 480 °C。即使水量少得多，這樣的系統也能有效。

蒸發冷卻系統的缺點是將蒸汽冷卻回沸點以下所需的冷凝器面積。由于蒸汽的密度遠低于水，因此需要相應更大的表面積來提供足夠的氣流來冷卻蒸汽。1933 年的勞斯萊斯 Goshawk 設計使用了傳統的類似散熱器的冷凝器，這種設計被證明是一個嚴重的阻力問題。在德國，Günter 兄弟開發了一種替代設計，結合了蒸發冷卻和遍布飛機機翼、機身甚至方向舵的表面散熱器。使用他們的設計制造了幾架飛機并創造了許多性能記錄，尤其是 Heinkel He 119 和 Heinkel He 100。然而，這些系統需要許多泵來從展開的散熱器中返回液體，并且證明極難保持正常運行，并且更容易受到戰斗損壞。到 1940 年，開發該系統的努力普遍被放棄。蒸發冷卻的需求很快就被廣泛使用的乙二醇基冷卻劑所否定，這種冷卻劑的比熱較低，但沸點比水高得多。

包含在管道中的飛機散熱器加熱通過的空氣，導致空氣膨脹并獲得速度。這被稱為梅雷迪思效應，帶有精心設計的低阻力散熱器的高性能活塞飛機（尤其是 P-51 野馬）從中獲得推力。推力足夠大，足以抵消封閉散熱器的管道的阻力，并使飛機能夠實現零冷卻阻力。在某一時刻，甚至計劃為噴火戰斗機配備加力燃燒室，將燃料注入散熱器后的排氣管并點燃。通過在主燃燒循環下游將額外的燃料噴射到發動機中來實現后燃。