車輛在實際使用中,冷卻系統內容易形成水蒸氣,尤其是在熱負荷比較大的情況下更容易出現水蒸氣,這些水蒸氣,包括一些管路接頭漏入的氣體會隨著冷卻水一起進入迴圈。如果這些氣體不及時排除便會形成氣阻現象,一旦出現氣阻,發動機冷卻能力就會明顯下降,進入冷卻迴圈系統的空氣會產生以下有害的影響。(1)空氣在通徑較小的水道內產生氣阻,使發動機區域性水道冷卻液流動不暢,使傳熱係數降低。(2)空氣受熱急劇膨脹,使缸套產生氣蝕,導致缸套過早出現裂紋或漏水現象,膨脹的空氣還可能使冷卻液溢位。(3)當進入迴圈系統的空氣較多時,會使水泵吸空,水泵的工作效率降低,嚴重時會造成冷卻系統失效。

要避免冷卻系統迴圈中出現的上述不正常現象,首先要把產生的水蒸氣及時排除。因此評定冷卻系功能的另一個重要指標是它的除氣能力,這不但要求在加註冷卻液過程中能排淨系統內的空氣,不存在滯留空氣的死角,而且要求連續強制排除在工作中吸入的空氣和高溫下液體汽化而產生的蒸汽或因缸墊密封不嚴而滲入的燃氣。冷卻系統的主迴圈迴路佈置，冷卻系統的主迴圈迴路佈置應注意以下幾個方面：(1)水泵進水口處應保持正壓。(2)發動機出水口和進水口之間的最大外部壓差在額定轉速下不得超過35kPa,否則將影響發動機的水泵進口壓力和水流迴圈速度。(3)若發動機上裝有水冷卻器和暖風裝置,且位置均比發動機及散熱器高,則在它們的水套或水路的最高點上應設定放氣閥,以便在加註冷卻液時開啟閥門讓空氣排走。(4)避免發動機採用前低後高的傾斜佈置,否則後端空氣無法排出,造成區域性過熱,甚至損壞。

副水箱的設計，副水箱又稱膨脹水箱,是連通散熱器和發動機水套的一個小容器,置於發動機和散熱器的上部由於散熱器的空間相對有限,尤其是上水室,因高度低或遠離柴油機而不能匯聚系統中的空氣使之排出,以確保冷卻系統正常工作,因此需要安裝副水箱。副水箱有兩大種,一種是具有強制除氣迴圈功能,以副水箱為中心,有三根管路與之相連線。

其中兩根是分別從柴油機缸蓋水套頂部和散熱器水室頂部(散熱器蓋旁)引出輸入副水箱,它們內徑較小,統稱為引氣管或除氣管,這兩處均屬於水套頂部,處於水路的最高點,此處的冷卻液內必然積聚著大量水蒸氣或空氣,必須將這些水氣混合物引出,輸入副水箱,讓它們在副水箱內部充分膨脹、冷凝和分離,經過分離後的冷卻液回到副水箱後,再從副水箱底部的回水管進入水泵,形成一個小的迴圈迴路,因此形成連續的強制除氣。另一種副水箱稱為簡易型副水箱,結構和功能比較簡單,它通過一根軟管與散熱器水室頂部相連。

這種副水箱的功能:儲備冷卻液,回收溢位的冷卻液和蒸汽凝固的冷卻液,並釋放散熱器內的氣體,但不具備強制的除氣功能。當柴油機加熱時,柴油機中的冷卻液膨脹,冷卻液不從溢流管漏出,而是流入副水箱,冷卻系統內的冷卻液不會減少。當柴油機冷卻時,冷卻系統中會產生真空,由於缸吸作用,真空使得冷卻液從副水箱吸入到散熱器中。副水箱內的液麵有時升高,有時降低,而散熱器總是被冷卻液充滿的。簡易型副水箱又分為壓力式和吸力式兩種形式。

壓力式副水箱的特徵是壓力蓋裝在副水箱上,而散熱器上的蓋子是封死的。吸力式副水箱的壓力蓋裝在散熱器上,而副水箱的蓋子上有通氣孔與大氣環境相通。吸力式簡易型副水箱的冷卻系統根據實際情況,選用壓力式簡易型副水箱,副水箱的體積應為冷卻系統冷卻水總量的16%左右,副水箱內部儲水量通常按副水箱體積的2/3~3/4來設計,以保證冷卻系統在工作時有足夠的膨脹空間,並要利於氣體排出。