使發(fā)動機在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)既要防止發(fā)動機過熱，也要防止冬季發(fā)動機過冷。
冷卻系統(tǒng)按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷。如果把發(fā)動機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系統(tǒng)。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系統(tǒng)。由于水冷系統(tǒng)冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機運轉(zhuǎn)噪音小，目前汽車發(fā)動機上廣泛采用的是水冷系統(tǒng)。
水冷發(fā)動機的汽缸蓋和汽缸體上都鑄有冷卻水套，水泵將冷卻液自散熱器中吸出并加壓輸送到汽缸體水套，冷卻液吸收汽缸體的熱量溫度升高，繼而流到汽缸蓋水套，冷卻缸蓋后從汽缸蓋頂部的節(jié)溫器流到散熱器中，由于電動風(fēng)扇的強力抽吸，空氣由前向后高速通過散熱器，因而受熱后的冷卻液在流經(jīng)散熱器的過程中，熱量不斷散發(fā)到大氣中去，使冷卻液得到冷卻，被冷卻的冷卻液流到散熱器的下水室后，在水泵的作用下重又流回到發(fā)動機中，由此不斷循環(huán)，使在高溫條件下工作的零部件不斷得到冷卻。
由水泵、散熱器、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、補償水桶、發(fā)動機機體和氣缸蓋中的水套以及其他附屬裝置等組成。
（1）水泵：對冷卻液加壓，保證其在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動。汽車發(fā)動機廣泛采用離心式水泵。
（2）散熱器：由進水室、出水室及散熱器芯等三部分構(gòu)成。冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動，空氣在散熱器芯外通過。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷，冷空氣則因為吸收冷卻液散出的熱量而升溫，所以散熱器是一個熱交換器。
（3）冷卻風(fēng)扇：當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時吸進空氣，使其通過散熱器，以增強散熱器的散熱能力，加速冷卻液的冷卻。
（4）節(jié)溫器：是控制冷卻液流動路徑的閥門。它根據(jù)冷卻液溫度的高低，打開或者關(guān)閉冷卻液通向散熱器的通道。
（5）補償水桶：當(dāng)冷卻液受熱膨脹時，部分冷卻液流入補償水桶；而當(dāng)冷卻液降溫時，部分冷卻液又被吸回散熱器，所以冷卻液不會溢失。
冷卻系統(tǒng)的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。冷卻系統(tǒng)按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷，如果把發(fā)動機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系統(tǒng)。
而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系統(tǒng)。由于水冷系統(tǒng)冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機運轉(zhuǎn)噪音小，目前汽車發(fā)動機上廣泛采用的是水冷系統(tǒng)。
發(fā)動機的冷卻必須適度，如果冷卻過度，將使傳熱損失增加，發(fā)動機燃油經(jīng)濟性變差，此外還會引起下述不良后果：燃油蒸發(fā)霧化不良，燃燒惡化；低溫下機油粘度增大，使摩擦損失增大；溫度過低還會使氣缸的腐蝕磨損加劇。這些問題都將導(dǎo)致發(fā)動機輸出的有效功率下降，經(jīng)濟性變壞，使用壽命減少?，F(xiàn)代發(fā)動機中，冷卻系統(tǒng)帶走的熱量約等于發(fā)動機燃料實際放熱量的四分之一到三分之一左右。
汽車發(fā)動機采用的水冷系統(tǒng)，大都利用水泵強制使冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動，一般稱為強制循環(huán)式水冷系統(tǒng)。
