Wenn der Motor läuft, kann die Temperatur der Gase im Zylinder bis zu 1727-2527 Grad erreichen. Wenn die Motorkomponenten nicht rechtzeitig gekühlt werden, überhitzen sie, insbesondere diejenigen, die in direktem Kontakt mit den heißen Gasen stehen. Wärmeausdehnung kann die richtigen Abstände beeinträchtigen und zu Blockaden oder sogar zum Festfressen beweglicher Teile führen. Hohe Temperaturen können auch die mechanische Festigkeit von Motorkomponenten verringern und Schmierstoffe unwirksam machen. Die Hauptfunktion des Kühlsystems besteht darin, einen Teil der von erhitzten Komponenten aufgenommenen Wärme abzuleiten und sicherzustellen, dass der Motor bei optimalen Temperaturen läuft. Kühlsysteme können je nach Kühlmedium in luft-gekühlte oder wasser-gekühlte Systeme eingeteilt werden. Luftgekühlte Systeme leiten die Wärme direkt von Hochtemperatur-Motorkomponenten an die Atmosphäre ab. Wassergekühlte Systeme übertragen diese Wärme auf Kühlwasser und geben sie dann an die Atmosphäre ab.
Da die meisten Fahrzeuge wassergekühlte Motoren verwenden, konzentriert sich dieser Artikel auf den Kühlkreislauf wassergekühlter Motoren. Der Kühlkreislauf eines wassergekühlten Motors kann in einen „kleinen Zyklus“ und einen „großen Zyklus“ unterteilt werden. Der „kleine Kreislauf“ bezieht sich auf das Kühlwasser, das nur innerhalb des Motors zirkuliert, während der „große Kreislauf“ das Kühlwasser zwischen dem Motor und dem Wärmetauscher (Kühler) zirkuliert. Warum sind diese beiden Schleifen notwendig? Bei kaltem Motor zirkuliert eine kleine Menge Kühlwasser durch den Motor, um schnell die Betriebstemperatur zu erreichen. Sobald der Motor die Betriebstemperatur erreicht, öffnet sich das Temperaturregelventil (allgemein als „Wasserschildkröte“ bekannt), das den Übergang zwischen dem großen und dem kleinen Kreislauf steuert, und lässt das Kühlwasser in den Kühler strömen, wo Luft die Wärme abführen kann. Je höher die Motortemperatur, desto mehr öffnet sich die Wasserschildkröte, wodurch sich die Kühlwasserdurchflussrate erhöht und mehr Wärme abführt. Der Kühlwasserkreislauf wird von einer Wasserpumpe angetrieben, die von der Motordrehzahl angetrieben wird. Je höher die Motordrehzahl, desto effizienter ist die Wasserpumpe.
