发动机冷却系统的主要作用是将受热零件吸收的部分热量及时消散，保证发动机在最合适的温度范围内工作。根据冷却介质的不同，冷却系统可分为风冷和水冷两种类型。

如果将发动机中高温部件的热量直接散发到大气中进行冷却，则称为风冷系统。而将热量传递给冷却水，再扩散到大气中进行冷却的装置称为水冷系统。目前，水冷系统因其冷却均匀、效果好以及发动机噪音低而被广泛应用于汽车发动机中。

冷却系统的功能是在各种工作条件下保持发动机在一个合适的温度范围内。它不仅要防止发动机过热，还要防止发动机在冬季过冷。冷却系统必须保证在发动机冷启动后的快速升温，尽快达到正常工作温度。

汽车的水冷系统是强制循环水冷系统，即利用水泵增加冷却液的压力，迫使冷却液在发动机内循环。该系统包括水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿桶、发动机缸体和气缸盖中的水套以及其他附加装置。

冷却系统中冷却液的循环路径是从水泵中加压后，通过配水管进入发动机缸体水套。冷却液在水套壁周围流动，并从水套壁吸收热量以升高温度。然后向上流入气缸盖水套，从气缸盖水套壁吸热后通过节温器和散热器进水软管流入散热器。

在散热器中，冷却液将热量辐射到散热器周围流动的空气中，并进行冷却。最后冷却液通过散热器出水软管回到水泵，实现循环往复。当汽车行驶或冷却风扇工作时，空气在散热器周围高速流动，以加强冷却液的冷却。

有些发动机水冷系统可以称为逆流式水冷系统，因为冷却液的循环流动方向与上述相反。在这种水冷系统中，温度较低的冷却液首先被引入气缸盖水套，然后流经发动机缸体水套。因为它改善了燃烧室的冷却，让发动机有更高的压缩比，所以可以提高发动机的热效率和功率。

大多数汽车都安装了供暖系统。空气加热器是热交换器，也可以称为第二散热器。在装有加热器的水冷系统中，热冷却液通过加热器进口软管从气缸盖或发动机体水套流入加热器芯，然后通过加热器出口软管流回水泵。吹过加热器芯的空气被冷却液加热后，一部分送到挡风玻璃除霜器，一部分送到驾驶室或车厢。