Spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej, podczas pracy silnika, odbywa się w wysokiej temperaturze dochodzącej do 2500°C, powodując bardzo silne nagrzewanie się tłoka, ścianek cylindrów, głowicy itd. Dlatego też każdy silnik samochodowy jest wyposażony w układ chłodzenia, którego zadaniem jest odprowadzanie ciepła oraz utrzymanie stale jednakowej temperatury silnika. Wskutek niewłaściwego chłodzenia może nastąpić przegrzanie lub przechłodzenie silnika. Zarówno jedno, jak i drugie, jest dla silnika szkodliwe.

■ Chłodzenie cieczą (woda lub specjalne płyny o niskiej temperaturze zamarzania, np. Borygo) jest stosowane obecnie w większości silników samochodowych. Kadłub i głowica tych silników posiadają podwójne ściany, tzw. płaszcz wodny. Znajdująca się w układzie chłodzenia woda nagrzewa się od ścian silnika i przepływa do chłodnicy, w której jest chłodzona przepływającym powietrzem.

■ Ze względu na sposób wymuszania krążenia cieczy w układzie chłodzenia rozróżniamy dwa obiegi: samoczynny i przymusowy.

■ Obecnie najbardziej rozpowszechniony jest przymusowy obieg chłodzenia. Tego rodzaju układ chłodzenia składa się z termostatu, chłodnicy, wentylatora i pompy, która wymusza krążenia cieczy.

■ W nowoczesnych silnikach (np. Polski FIAT 125p) stosuje się zamknięte układy chłodzenia, charakteryzujące się tym, że z chłodnicą jest połączony zbiorniczek wyrównawczy, do którego są odprowadzane pary cieczy z chłodnicy w razie przegrzania silnika, a potem skroplone w razie potrzeby zasysane z powrotem do chłodnicy. W tym układzie ubytek cieczy może powstać tylko wskutek nieszczelności układu chłodzenia, a nie wskutek parowania.

■ Silnik najlepiej pracuje przy temperaturze cieczy chłodzącej (mierzonej w głowicy silnika) w granicach 80-95°C. Stąd też w układzie chłodzenia znajduje się termostat, spełniający rolę regulatora przepływu cieczy przez chłodnicę.

■ Dopóki ciecz chłodząca nie osiągnie temperatury 75°C, zawór termostatu zamyka dopływ do chłodnicy i ciecz krąży w tzw. małym obiegu (silnik – termostat – pompa wody – silnik). Przy temperaturze 75°C zawór zaczyna się otwierać. Pełne otwarcie następuje dopiero, gdy temperatura cieczy w układzie chłodzenia wynosi 80-90°C. Wtedy ciecz krąży w tzw. dużym obiegu (silnik – termostat – chłodnica – pompa wody – silnik).

■ Chłodnica składa się z dwóch zbiorników wody, połączonych właściwymi elementami chłodzącymi, i służy do obniżenia temperatury wody wypływającej z płaszcza wodnego silnika. Wchodzący w skład układu chłodzenia wentylator umieszczony jest przed lub za chłodnicą i wytwarza strumień powietrza, który przepływając przez otwory chłodnicy zapewnia stałe chłodzenie cieczy.

■ Ciepło wytwarzane przez silnik jest wykorzystywane do ogrzewania wnętrza pojazdu.