车辆在实际使用中,冷却系统内容易形成水蒸气,尤其是在热负荷比较大的情况下更容易出现水蒸气,这些水蒸气,包括一些管路接头漏入的气体会随着冷却水一起进入循环。如果这些气体不及时排除便会形成气阻现象,一旦出现气阻,发动机冷却能力就会明显下降,进入冷却循环系统的空气会产生以下有害的影响。(1)空气在通径较小的水道内产生气阻,使发动机局部水道冷却液流动不畅,使传热系数降低。(2)空气受热急剧膨胀,使缸套产生气蚀,导致缸套过早出现裂纹或漏水现象,膨胀的空气还可能使冷却液溢出。(3)当进入循环系统的空气较多时,会使水泵吸空,水泵的工作效率降低,严重时会造成冷却系统失效。
要避免冷却系统循环中出现的上述不正常现象,首先要把产生的水蒸气及时排除。因此评定冷却系功能的另一个重要指标是它的除气能力,这不但要求在加注冷却液过程中能排净系统内的空气,不存在滞留空气的死角,而且要求连续强制排除在工作中吸入的空气和高温下液体汽化而产生的蒸汽或因缸垫密封不严而渗入的燃气。冷却系统的主循环回路布置，冷却系统的主循环回路布置应注意以下几个方面：(1)水泵进水口处应保持正压。(2)发动机出水口和进水口之间的最大外部压差在额定转速下不得超过35kPa,否则将影响发动机的水泵进口压力和水流循环速度。(3)若发动机上装有水冷却器和暖风装置,且位置均比发动机及散热器高,则在它们的水套或水路的最高点上应设置放气阀,以便在加注冷却液时打开阀门让空气排走。(4)避免发动机采用前低后高的倾斜布置,否则后端空气无法排出,造成局部过热,甚至损坏。
副水箱的设计，副水箱又称膨胀水箱,是连通散热器和发动机水套的一个小容器,置于发动机和散热器的上部由于散热器的空间相对有限,尤其是上水室,因高度低或远离柴油机而不能汇聚系统中的空气使之排出,以确保冷却系统正常工作,因此需要安装副水箱。副水箱有两大种,一种是具有强制除气循环功能,以副水箱为中心,有三根管路与之相连接。
其中两根是分别从柴油机缸盖水套顶部和散热器水室顶部(散热器盖旁)引出输入副水箱,它们内径较小,统称为引气管或除气管,这两处均属于水套顶部,处于水路的最高点,此处的冷却液内必然积聚着大量水蒸气或空气,必须将这些水气混合物引出,输入副水箱,让它们在副水箱内部充分膨胀、冷凝和分离,经过分离后的冷却液回到副水箱后,再从副水箱底部的回水管进入水泵,形成一个小的循环回路,因此形成连续的强制除气。另一种副水箱称为简易型副水箱,结构和功能比较简单,它通过一根软管与散热器水室顶部相连。
这种副水箱的功能:储备冷却液,回收溢出的冷却液和蒸汽凝固的冷却液,并释放散热器内的气体,但不具备强制的除气功能。当柴油机加热时,柴油机中的冷却液膨胀,冷却液不从溢流管漏出,而是流入副水箱,冷却系统内的冷却液不会减少。当柴油机冷却时,冷却系统中会产生真空,由于缸吸作用,真空使得冷却液从副水箱吸入到散热器中。副水箱内的液面有时升高,有时降低,而散热器总是被冷却液充满的。简易型副水箱又分为压力式和吸力式两种形式。
压力式副水箱的特征是压力盖装在副水箱上,而散热器上的盖子是封死的。吸力式副水箱的压力盖装在散热器上,而副水箱的盖子上有通气孔与大气环境相通。吸力式简易型副水箱的冷却系统根据实际情况,选用压力式简易型副水箱,副水箱的体积应为冷却系统冷却水总量的16%左右,副水箱内部储水量通常按副水箱体积的2/3~3/4来设计,以保证冷却系统在工作时有足够的膨胀空间,并要利于气体排出。
