發動機工作時，由于燃油的燃燒，氣缸內氣體溫度可高達1927~2527℃，使發動機的零件溫度升高，如不及時冷卻將影響發動機的正常工作。發動機過熱或過冷都會給發動機帶來危害，冷卻系統的作用就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。
冷卻系統的類型
冷卻系統按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷。風冷卻系統是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；水冷卻系統是把這些熱量先傳給冷卻液，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置。由于水冷卻系統冷卻均勻，效果好，而且發動機運轉噪聲小，目前在汽車發動機上被廣泛采用。發動機正常工作時，水冷卻系統中的冷卻液溫度應保持在80~90℃范圍內。
風冷卻系統
風冷卻系統中冷卻介質是空氣，利用氣流使散熱片的熱量散到大氣中。其主要由風扇、導流罩、散熱片、氣缸導流罩和分流板組成。
風冷式發動機的氣缸體、氣缸蓋均布置了散熱片，氣缸體、氣缸蓋都是單獨鑄造的，然后組裝到一起。氣缸蓋最熱，采用鋁合金鑄造，且散熱片比較長；為了加強冷卻，保證冷卻均勻，還裝有導流罩、分流板。當采用一個風扇時，裝在發動機前方中間位置；采用兩個風扇時，分別裝在左右兩列氣缸前端。
風冷卻系統的特點是結構簡單、工作可靠、重量較輕、升溫較快、經濟性好，特別適用于沙漠等高溫地區和極地等嚴寒地區。缺點是冷卻效果難以調節、消耗功率大、工作噪聲大等，僅用于部分小排量及軍用汽車發動機。
水冷卻系統
水冷卻系統是以冷卻液（或水）為冷卻介質，通過冷卻液的不斷循環，從發動機水套中吸收多余熱量并散發到大氣中，根據冷卻液循環方式不同，水冷卻系統又可分為蒸發式（利用水的溫度差使冷卻液在發動機中循環流動）、自然循環（冷卻液在管道中自然流動）、強制循環（水泵強制冷卻液在發動機中循環流動）三種方式，目前汽車上普通采用的是強制循環水冷卻系統。
水冷卻系統一般是由膨脹水箱、散熱器、水泵、風扇、水套和溫度調節裝置等組成。
水冷發動機的氣缸蓋和氣缸體中都鑄造有儲存冷卻液的、連通的水套，其作用是讓冷卻液接近受熱的高溫零件，并在其中循環流動。水泵將冷卻液由散熱器吸入，使之經分水管流入發動機水套，冷卻液在水套內吸收熱量后，沿水管進入散熱器，經風扇的強力抽吸，空氣流由前向后通過散熱器，將冷卻液熱量帶走。冷卻后的冷卻液又在水泵的加壓下，經水管再壓入水套，如此不斷循環，從而使發動機在高溫條件下工作的零件不斷地得到冷卻，以保證發動機的正常工作。
冷卻系統中設有溫度調節裝置，其作用是保證發動機在不同負荷和轉速的條件下均在最適宜的溫度范圍內工作，如百葉窗和節溫器等。
通常冷卻液在冷卻系統中的循環流動路線有兩條：當冷卻液溫度低時，冷卻液不經過散熱器而只在水泵和水套內進行循環，防止發動機過冷，這稱為小循環；當冷卻液溫度高時，冷卻液經過散熱器進行循環流動，防止發動機過熱，這稱為大循環。
01
散熱器
散熱器大多安裝在發動機及風扇的前方。其功用是增大散熱面積，加速冷卻液的冷卻。為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面裝有風扇，與散熱器配合工作。
散熱器由上儲水室、散熱器芯和下儲水室等組成。散熱器上儲水室頂部有加液口，平時用散熱器蓋蓋住，冷卻液即由此注入整個冷卻系統中。在上、下儲水室分別裝有進水管和出水管，分別用橡膠軟管與氣缸蓋的出水管和水泵的進水管相連。由發動機氣缸蓋上出水管流出的溫度較高的熱冷卻液經過進水管進入上儲水室，經冷卻水管冷卻后流入下儲水室，由出水管流出，被吸入水泵。在散熱器下儲水室的出水管上還裝有一個放水閥。
散熱器芯由許多冷卻水管和散熱片組成，采用散熱片是為了增加散熱器芯的散熱面積。散熱器芯的結構形式有多種，常用的有管片式和管帶式兩種。
常見水冷卻系統散熱器蓋具有自動閥門，發動機熱狀態正常時，閥門關閉，將冷卻系統與大氣隔開，防止水蒸氣溢出，使冷卻系統內的壓力稍高于大氣壓力，從而可增高冷卻液的沸點，防止冷卻系統發生“開鍋”現象。但如果冷卻系統中水蒸氣過多，將使冷卻系統壓力過大，可能導致發動機散熱器破裂。因此必須在加水口處設置排出水蒸氣的通道，當冷卻系統內壓力過高或者過低時，自動閥門即開啟以使冷卻系統與大氣相通。
壓力式散熱器蓋的結構如下圖所示。裝有空氣閥和蒸氣閥的散熱器蓋，緊蓋在加水口上。當發動機熱狀態正常時兩閥在彈簧力作用下都處于關閉狀態。
當冷卻系統內蒸氣壓力低于大氣壓力0.01~0.012MPa時，空氣閥便開啟，如圖中（a）所示。空氣從蒸氣排出管進入散熱器，以防止散熱器被大氣壓癟。
當冷卻系統內蒸氣壓力超過大氣壓力0.026~0.037MPa時，蒸氣閥便開啟，如圖中（b）所示。此時將從蒸氣排出管中放出一部分冷卻液到補償水桶，使冷卻液內的壓力下降。提高冷卻系統的蒸氣壓力，可以提高冷卻液的沸點，從而擴大散熱器與大氣的溫差以增強散熱能力。
轎車的散熱器蓋的蒸氣閥開啟壓力可達0.1MPa，而水的沸點可升高至120℃。顯然，這種散熱器與環境空氣溫差大，故散熱能力較強。
02
風扇
風扇通常安裝在散熱器后面，并與水泵同軸，與水泵一起轉動。其功用是提高通過散熱器芯的空氣流速，增強散熱效果，加速冷卻液的冷卻。
車用發動機的風扇有兩種形式，即軸流式和離心式。軸流式風扇所產生的風，其流向與風扇軸平行；離心式風扇所產生的風，其流向為徑向。軸流式風扇效率高，風量大，結構簡單，布置方便，因而在車用發動機上得到了廣泛的應用。
近年來，有的橋車開始采用以蓄電池為動力的電動風扇，如下圖所示。其轉速與發動機轉速無關，電動機的開關由位于散熱器上的溫度傳感器控制，需要風扇工作時即自行啟動。這種風扇無動力損失，結構簡單，布置方便，非常適合轎車使用。
03
水泵
水泵用螺栓固定在發動機前端面上，通過傳動帶與曲軸帶輪相連。其功用是對冷卻液加壓，使冷卻液循環流動。車用發動機多采用離心式水泵。
水泵主要由泵殼、泵蓋、葉輪、水泵軸、軸承、油封等組成。水泵的工作過程是，當葉輪旋轉時，水泵中的冷卻液被葉輪帶動一起旋轉，在離心力作用下，冷卻液被甩向葉輪邊緣，然后經外殼上與葉輪成切線方向的出水管壓送到發動機水套內。與此同時，葉輪中心處的壓力降低，散熱器中的冷卻液便經進水管被吸進葉輪中心部分。如此連續的作用，使冷卻液在水管中不斷地循環。
04
補償水桶
現代轎車發動機冷卻系統都采用了自動補償封閉式散熱器，它的特點是在散熱器的右側增設了一個補償水桶，也可以稱作儲液罐或者副水箱，用軟管連接到散熱器的蒸氣導出口。
補償水桶的作用是減少冷卻液的損失，當冷卻液溫度升高，體積膨脹時，散熱器中多余的冷卻液流入補償水桶中；而當冷卻液溫度降低時，體積收縮，散熱器產生一定真空，補償水桶中的冷卻液又被吸回到散熱器中。同時散熱器上水箱也可以做得小些，這樣冷卻液損失很少，駕駛人也不必經常檢查冷卻液量。
補償水桶上一般印有兩條液面高度標記線：
“DI”（低）與“GAO”（高），或者“FULL”（滿）與“ADD”（添加）。
冷卻液溫度在50%以下時，液面高度應不低于“DI”或者“ADD”線，否則應該補充冷卻液，同時注意補充冷卻液時不應該超過“GAO”或“FULL”線，以避免冷卻液溢出現象
05
冷卻強度調節裝置
冷卻強度調節裝置是根據發動機不同工況和不同使用條件，改變冷卻系統的散熱能力，即改變冷卻強度，從而保證發動機在最有利溫度的狀態下工作。通常有兩種調節方式：一種是改變通過散熱器的空氣流量；另一種是改變通過散熱器的冷卻液循環流量和循環范圍。
節溫器的功用：改變冷卻液的循環路線及流量，自動調節冷卻強度，使冷卻液溫度經常保持在80~90℃。節溫器裝在冷卻液循環的通路中，一般裝在氣缸蓋的出水口。分為蠟式和折疊式。
蠟式節溫器 在橡膠管和感應體之間的空間里裝有石蠟，為提高導熱性，石蠟中常摻有銅粉或鋁粉。常溫時，石蠟呈固態，主閥門壓在閥座上，這時副閥門關閉通往散熱器的通路，來自發動機缸蓋出水口的冷卻液經水泵又流回氣缸體水套中，進行小循環。當發動機冷卻液溫度升高時，石蠟逐漸變成液態，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對推桿下端產生向上的推力。
由于推桿上端固定，故推桿對橡膠管、感應體產生向下反推力，主閥門開啟；當發動機冷卻液溫度達到80℃以上時，主閥門全開，來自氣缸蓋出水口的冷卻液流向散熱器，而進行大循環。一汽奧迪100型轎車和CA1091型貨車均采用蠟式節溫器。
折疊式節溫器 由具有彈性的、折疊式的密閉圓筒（用黃銅制成），內裝有易于揮發的乙醚制成。主閥門和側閥門隨膨脹筒上端一起上下移動。膨脹筒內液體的蒸氣壓力隨著周圍溫度的變化而變化，故圓筒高度也隨溫度而變化。
當發動機在正常熱狀態下工作時，即冷卻液溫度高于80℃，冷卻液應全部流經散熱器，形成大循環。此時節溫器的主閥門完全開啟，而側閥門將旁通孔完全關閉；當冷卻液溫度低于70℃時，膨脹筒內的蒸氣壓力很小，使圓筒收縮到最小高度，主閥門壓在閥座上，即主閥門關閉，同時側閥門打開，此時切斷了由發動機水套通向散熱器的通路，水套內的冷卻液只能由旁通孔流出，經旁通管進入水泵，又被水泵壓入發動機水套，此時冷卻液并不流經散熱器，只在水套與水泵之間進行小循環，從而防止發動機過冷，并使發動機迅速而均勻地熱起來；當發動機的冷卻液溫度在70~80℃范圍內，主閥門和側閥門處于半開閉狀態，此時一部分冷卻液進行大循環，而另一部分冷卻液進行小循環。
