Теплота, принудительно отводимая от цилиндров при охлаждении, отдается воздуху, окружающему двигатель. Среда, охлаждающая цилиндр, и ее состояние могут быть различными; по этим признакам различаютследующие системы охлаждения:

1)жидкостные — в качестве охлаждающей среды применяется вода и другие жидкости, кипящие при высокой температуре;

2)воздушные — охлаждение деталей осуществляется потоком воздуха;

3)испарительные — отвод теплоты происходит в результате испарения жидкости, омывающей нагретые детали.

В автомобильных двигателях применяют две первые системы охлаждения. Если при жидкостном охлаждении тепловое состояние двигателя оценивается по температуре охлаждающей жидкости и масла, то при воздушном охлаждении — по температуре масла. Иногда тепловое состояние двигателей с воздушным охлаждением оценивается по условной температуре, измеренной с помощью термопары, установленной под свечей зажигания одного из наиболее напряженных в тепловом отношении цилиндров или на выходе охлаждающего потока. Теплота, отводимая от двигателя, складывается из части теплоты, выделяющейся в цилиндрах, но не превращенной в механическую энергию и не уносимой отработавшими газами, и из теплоты, возникающей вследствие трения движущихся деталей.

Большая часть отводимой теплоты поступает в окружающую среду через систему охлаждения, а меньшая — в масло и непосредственно в окружающую среду от наружных поверхностен деталей двигателя.

Система охлаждения должна обеспечивать стабильный тепловой режим двигателя.Перегрев двигателя вызывает ухудшение смазки трущихся поверхностей и выгорание масла. Последнее приводит к нарушению зазоров в сопрягаемых деталях и к выходу двигателя из строя. Даже незначительный перегрев двигателя ухудшает его экономичность (уменьшение наполнения, детонация в карбюраторных двигателях и самовоспламенение рабочей смеси в дизелях). Переохлаждение двигателя влечет за собой конденсацию частиц топлива, ухудшение смесеобразования и воспламеняемости рабочей смеси, уменьшение скорости ее сгорания и, как следствие, понижение мощности и экономичности двигателя.