發動機冷卻系統是發動機六大系統之一，其功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。
1.冷卻系統的組成
在整個冷卻系統中，冷卻介質是冷卻液，主要零部件有節溫器、水泵、水泵皮帶、散熱器、散熱風扇、水溫感應器、蓄液罐、采暖裝置(類似散熱器)。
1)冷卻液
冷卻液又稱防凍液，是由防凍添加劑及防止金屬產生銹蝕的添加劑和水組成的液體。它需要具有防凍性，防蝕性，熱傳導性和不變質的性能。現在經常使用乙二醇為主要成分，加有防腐蝕添加及水的防凍液。冷卻液用水最好是軟水，可防止發動機水套產生水垢，造成傳熱受阻，發動機過熱。在水中加入防凍劑同時提高瞭冷卻液的沸點，可起到防止冷卻液過早沸騰的附加作用。另外，冷卻液中還含有泡沫抑制劑，可以抑制空氣在水泵葉輪攪動下產生泡沫，妨礙水套壁散熱。
2)節溫器
從介紹冷卻循環時，可以看出節溫器是決定走“冷車循環”，還是“正常循環”的。節溫器在80℃後開啟，95℃時開度最大。節溫器不能關閉，會使循環從開始就進入“正常循環”，這樣就造成發動機不能盡快達到或無法達到正常溫度。節溫器不能開啟或開啟不靈活，會使冷卻液無法經過散熱器循環，造成溫度過高，或時高時正常。如果因節溫器不能開啟而引起過熱時，散熱器上下兩水管的溫度和壓力會有所不同。
3)水泵
水泵的作用是對冷卻液加壓，保證其在冷卻系中循環流動。水泵的故障通常為水封的損壞造成漏液，軸承毛病使轉動不正常或出聲。在出現發動機過熱現象時，最先應該註意的是水泵皮帶，檢查皮帶是否斷裂或松動。
4)散熱器
發動機工作時，冷卻液在散熱器芯內流動，空氣在散熱器芯外通過，熱的冷卻液由於向空氣散熱而變冷。散熱器上還有一個重要的小零件，就是散熱器蓋，這小零件很容易被忽略。隨著溫度變化，冷卻液會“熱脹冷縮”，散熱器器因冷卻液的膨脹而內壓增大，內壓到一定時，散熱器蓋開啟，冷卻液流到蓄液罐；當溫度降低，冷卻液回流入散熱器。如果蓄液罐中的冷卻液不見減少，散熱器液面卻有降低，那麼，散熱器蓋就沒有工作！
5)散熱風扇
正常行駛中，高速氣流已足以散熱，風扇一般不會在這時候工作；但在慢速和原地運行時，風扇就可能轉動來助散熱器散熱。風扇的起動由水溫感應器控制。
6)水溫感應器
水溫感應器其實是一個溫度開關，當發動機進水溫度超出90℃以上，水溫感應器將接通風扇電路。如果循環正常，而溫度升高時，風扇不轉，水溫感應器和風扇本身就需要檢查。
7)蓄液罐
蓄液罐的作用是補充冷卻液和緩沖“熱脹冷縮”的變化，所以不要加液過滿。如果蓄液罐完全用空，就不能僅僅在罐中加液，需要開啟散熱器蓋檢查液面並添加冷卻液，不然蓄液罐就失去功用。
8)采暖裝置
采暖裝置在車內，一般不太出問題。從循環介紹可以看出，此循環不受節溫器控制，所以冷車時打開暖氣，這個循環是會對發動機的升溫有稍延後的影響，但影響實在不大，不用為瞭讓發動機升溫而使人凍著。也正因為這循環的特點，在發動機出現過熱的緊急情況下，打開車窗，暖氣開到最大，對發動機的降溫會有一定的幫助。
2.冷卻系統的功用
發動機工作時，氣缸內的氣體溫度可高達1727~2527C，若不及時冷卻，將造成發動機零部件溫度過高，尤其是直接與高溫氣體接觸的零件，會因受熱膨脹影響正常的配合間隙，導致運動件受阻甚至卡死。此外，高溫還會造成發動機零部件的機械強度下降，使潤滑油失去作用等。冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。冷卻系按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷，如果把發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冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然後再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系。由於水冷系冷卻均勻，效果好，而且發動機運轉噪音小，目前汽車發動機上廣泛采用的是水冷系。
冷卻系統
3.冷卻循環
因為多數車輛皆采用水冷式引擎，所以本文以介紹水冷式引擎之冷卻循環為主。在水冷引擎的冷卻循環中，可分為「小循環」與「大循環」。小循環是指冷卻水僅在引擎內循環，而大循環則是冷卻水在引擎與熱交換器 (水箱) 間循環。為什麼要有大循環與小循環呢?主要是因為引擎在冷車時溫度低，此時少量的冷卻水在引擎內作小循環，使引擎能迅速達到工作溫度;一旦引擎達到工作溫度，控制大、小循環轉換的溫度控制閥 (俗稱水龜) 則會開啟，讓冷卻水能流至水箱內讓空氣將熱帶走，引擎溫度越高，水龜開啟的程度就越大，冷卻水的流量也越大，好帶走更多的熱量。冷卻水的循環是靠水泵浦帶動的，水泵浦則是由引擎的運轉所驅動，所以當引擎轉速越高，水泵浦的運轉效率也越高。
冷卻液的特性
冷卻液是由純水與水箱精按一定比例調制而成，水箱精能提高冷卻水的沸點。純水在常溫常壓下的沸點是100℃，一旦引擎溫度過高，會使冷卻水沸騰成為水蒸氣，而水在氣態下的熱對流系數遠低於液態，所以氣態的水蒸氣幾乎無法帶走引擎的熱量，此時引擎溫度會迅速升高而損害引擎。所以水箱精將冷卻水的沸點提高，以確保冷卻液在高溫時仍是液態，才能帶走引擎產生的熱。