冷卻系統的作用是吸收發動機氣缸內因燃燒所產生的熱量，和各運動零件相摩擦所產生的熱量，不使發動機有過熱現象。這樣不但可以使氣缸內充氣良好，又避免爆震現象，且可使發動機能持久地正常工作。同時又可使機油盤內的機油不因高熱而變質，因而延長機油使用期，同時保證了各運動零件摩擦表面的良好潤滑而無劇烈磨損。發動機必須保持在一定的溫度下進行工作，一般應將發動機的出水溫度保持在70~90°C。如果溫度太低，則氣缸內的可燃混合氣蒸發不好，就不能完全燃燒，因此發動機的功率就會降低，且又多耗汽油。同時進入氣缸內的可燃混合氣，因氣缸壁溫度太低，會凝結成液狀而把氣缸壁鏡面上的機油油膜沖洗去，不但使氣缸、活塞和活塞環有劇烈磨損，並且又會使汽油漏入機油盤中，把機油沖洗而變質，影響各運動零件摩擦表面的良好潤滑。不但如此，氣缸壁溫度太低會產生冷凝水，其與可燃混合氣燃燒后的二氧化硫合生成亞硫酸，將強烈腐蝕氣缸、活塞環、排氣門和排氣門座，因而縮短髮動機的使用壽命。
如果發動機的溫度過高，發動機內的機油因過熱而變成稀薄，且各運動零件（如氣缸、活塞、活塞環、活塞銷、連桿襯套、主軸承、連桿軸承、曲軸軸頸、凸輪軸、襯套和氣門挺桿等）由於過熱會有劇烈磨損。同時又會使發動機產生爆震或自然現象，而使發動機功率降低和油耗增多，甚至嚴重時，會損壞零件。
冷卻系統包括有：散熱器、水套、水泵、分水管、風扇和節溫器，以及水溫表等，如圖87所示。
