冷却系的主要作用是对发动机进行冷却，维持发动机的正常工作温度，保证发动机的正常工作。
发动机在工作过程中，汽缸与燃烧室内的气体温度可高达2073-2273k。直接与气体接触的缸体、缸盖、活塞和气门等，在高温的作用下会因热膨胀而破坏正常间隙，导致运动件受阻或者卡死，各机件因高温而使机械强度降低甚至损坏，润滑油因高温失效而失去润滑作用等。因此，必须在发动机上设置冷却系，在发动机工作中对上述高温机件进行冷却，冷却系虽不参与发动机的功能转换，但却是发动机正常工作必不可少的保证。
冷却系在工作中冷却强度不合适，也会影响发动机的正常工作。冷却不足，会造成发动机过热，导致发动机充气量下降而影响发动机功率输出。对于汽油机来说，还可能会造成早燃、爆燃和表面点火等不正常燃烧，同时，过高的温度会使润滑油黏度降低，导致机件磨损加剧。冷却过度，会使发动机过冷，导致燃料蒸发困难，或已蒸发的燃料重又凝结。一方面会因燃烧不完全而造成发动机功率下降、油耗量增大，另一方面这些燃料油终会沿汽缸壁流入曲轴箱内，不仅冲刷了缸壁上的机油膜，还会稀释润滑油，使机件的润滑效果变差。所以，冷却必须适度。不论何种形式的冷却系，除能满足发动机在大热负荷情况下的冷却外，还必须能在发动机各种工况下，对冷却强度进行调节，以维持发动机的正常工作温度。
