Autokühler bestehen aus einem Paar Sammelbehältern aus Metall oder Kunststoff, die durch einen Kern mit vielen schmalen Durchgängen verbunden sind, was im Verhältnis zum Volumen eine große Oberfläche ergibt. Dieser Kern besteht normalerweise aus gestapelten Metallblechschichten, die zu Kanälen gepresst und zusammengelötet oder hartgelötet werden. Viele Jahre lang wurden Heizkörper aus Messing- oder Kupferkernen hergestellt, die an Messingköpfe angelötet waren. Moderne Heizkörper haben Aluminiumkerne und sparen oft Geld und Gewicht, indem sie Kunststoffkrümmer mit Dichtungen verwenden. Diese Konstruktion ist störanfälliger und weniger leicht zu reparieren als herkömmliche Materialien.
Eine frühere Bauweise war der Wabenheizkörper. Runde Rohre wurden an ihren Enden zu Sechsecken gestaucht, dann zusammengestapelt und verlötet. Da sie sich nur an ihren Enden berührten, bildete dies praktisch einen festen Wassertank mit vielen Luftschläuchen.[2]
Einige Oldtimer verwenden Kühlerkerne aus Spiralrohren, eine weniger effiziente, aber einfachere Konstruktion.
Heizkörper nutzten zunächst eine nach unten gerichtete vertikale Strömung, die ausschließlich durch einen Thermosiphoneffekt angetrieben wurde. Das Kühlmittel erwärmt sich im Motor, wird dünner und steigt somit auf. Wenn der Kühler die Flüssigkeit abkühlt, wird das Kühlmittel dichter und fällt ab. Dieser Effekt ist für stationäre Motoren mit geringer Leistung ausreichend, für alle außer den ersten Automobilen jedoch unzureichend. Seit vielen Jahren werden in allen Automobilen Kreiselpumpen zur Umwälzung des Motorkühlmittels eingesetzt, da die natürliche Zirkulation nur sehr geringe Durchflussraten aufweist.Normalerweise ist ein System aus Ventilen oder Leitblechen oder beidem eingebaut, um gleichzeitig einen kleinen Kühler im Fahrzeug zu betreiben. Dieser kleine Kühler und das zugehörige Gebläse werden als Heizkern bezeichnet und dienen der Erwärmung des Kabineninnenraums. Wie der Kühler entzieht der Heizkern dem Motor Wärme. Aus diesem Grund raten Kfz-Techniker häufig dazu, die Heizung einzuschalten und auf die höchste Stufe einzustellen, wenn der Motor überhitzt, um den Hauptkühler zu unterstützen.
Die Motortemperatur moderner Autos wird in erster Linie durch einen Wachskügelchen-Thermostat geregelt, ein Ventil, das öffnet, sobald der Motor seine optimale Betriebstemperatur erreicht hat.
Bei kaltem Motor ist der Thermostat bis auf einen kleinen Bypass geschlossen, so dass der Thermostat beim Aufwärmen des Motors Änderungen der Kühlmitteltemperatur erfährt. Das Motorkühlmittel wird vom Thermostat zum Einlass der Umwälzpumpe geleitet und unter Umgehung des Kühlers direkt zum Motor zurückgeführt. Dadurch, dass das Wasser nur durch den Motor zirkuliert, erreicht der Motor so schnell wie möglich die optimale Betriebstemperatur und vermeidet gleichzeitig lokale „Hot Spots“. Sobald das Kühlmittel die Aktivierungstemperatur des Thermostats erreicht, öffnet es sich und lässt Wasser durch den Kühler fließen, um einen höheren Temperaturanstieg zu verhindern.
