汽车发动机是将热能转变为机械能的机器。然而，发动机只应用于热能的三分之一，其余热量的大部分被排气所带走，剩余的则被发动机零部件吸收。
众所周知，在可燃混合气的燃烧过程中，气缸内气体温度可高达2073—2375K。那些直接与高温气体接触的机件(如气缸体，气缸盖、活塞、气门等)若不及时冷却，则其中运动机件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑油在高温下失效而卡死，各机件‘也可能因高温而导致其机械强度降低甚至损坏。因此，为保证发动机正常工作，必须对这些在高温条件下工作的机件加以冷却。
发动机的冷却必须适度。若发动机冷却不足，由于气缸充气量减少和燃烧不正常，发动机功率将下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但若冷却过度，由于热量散失过多，使转变成有用功的热量减少，同时由于混合气与冷气缸壁接触，使其中原已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱内，不仅增加了燃油消耗，且使润滑油变稀而影响润滑，结果也使发动机功率下降，磨损加剧，因此，冷却系的任务就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围工作。发动机的正常工作温度是353～363K，温度的高低用冷却介质的温度来衡量，过高过低都不好。
发动机用韵冷却用水，最好是软水(含矿物质少的水)。因为，硬水易产生水垢而堵塞通道，破坏水的冷却循环。冬季使用冷却水，要使用防冻水。为了解降低冷却水的冰点，以适应冬季行车的需要，可在冷却水中加入适量的乙二醇或甘油＼乙醇等。当乙醇的加入量为54%时，冰点就可以降至234K(一30度)。目前车上已普遍使用配制好的防冻液。使用中应注意，切勿吸人口中，以免中毒。
发动机中使高温零件的热量直接散人大气而进行冷却的一系列装置称为风冷系，而使这些热量先传导给水，然后再散人大气而进行冷却的一系列装置则称为水冷系。目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系，部分汽车发动机(特别是小排量发动机)则采用风冷系。风冷系与水冷系比较，其结构简单，使用和维修方便，由、于发动机与空气间温差大，故风冷系的散热能力对气温变化不敏感。但风冷系还存在冷却不够可靠，消耗功率大和噪声大等缺点。