柴油机在工作时，燃料燃烧放出大量的热能，气缸内气体温度高达1800～2000℃。燃烧产生的热能中只有30%～40%转变为机械能，约有20%～25%被冷却系带走。如果冷却系工作失常，冷却水温度过高或过低，会影响柴油机的正常工作，甚至发生故障和事故。
1)冷却水温度过高对柴油机的影响。
a)润滑不良。冷却水温度超过95℃以上，会使润滑油温度升高而变得过稀，配合副表面难形成润滑膜，出现半干摩擦甚至干摩擦。同时，由于气缸温度太高，缸壁润滑油容易烧焦、积碳，促使零件磨损加快，严重时会造成拉缸、抱轴、烧瓦等事故。
b)破坏配合间隙。柴油机的金属零件在长时间的高温作用下，强度、弹性和耐磨性会下降；同时，高温使零件膨胀变形，严重地影响配合零件的正常间隙，甚至卡死。
c)充气效率降低。进入气缸的空气受热膨胀，空气密度降低，充气效率下降。因进气量相对减少，使空燃比变小，燃烧不充分，排气管冒黑烟，柴油机输出功率下降。
2)冷却水温度过低对柴油机的影响。
a)增加机械损失。冷却水温度过低，从而润滑油温度随之降低，其流动性变差，不仅增加零件磨损，而且由于摩擦阻力增大，使机械损失增加。
b)造成缸壁腐蚀。气缸温度过低，气缸内的水蒸气易凝结于缸壁上。柴油燃烧时生成的一些燃烧产物(如二氧化硫)遇到冷凝的缸壁上的水，缸壁就会形成强烈的腐蚀剂(亚硫酸、硫酸)黏附在缸壁上。缸壁从而受到强烈的腐蚀，使表面金属组织疏松。当气缸套与活塞环相互摩擦刮削时，使金属表面层脱落，或在缸套工作面出现蚀点、凹坑。
c)热损失增加。柴油机在低温下工作，冷却水带走气缸内大量热能，使热损失增加；由于燃油在气缸内燃烧不完全，不仅会冲刷缸壁润滑油膜、冲淡油底壳的润滑油，而且会增加燃油消耗，减少输出功率。
d)燃烧恶化。在柴油机中，压缩后气体的高温是保证燃料着火的必要条件，当气缸、活塞等零件温度过低时，将造成压缩终了温度下降，着火延迟，燃烧恶化，燃料燃烧不完全，工作粗暴，排气冒黑烟。