发动机冷却系统通过冷却发动机中的燃烧室，将产生的高温热能转移至冷却介质，通常是冷却水。在发动机运转过程中，由于燃烧室内高温燃气的不断产生，如果没有冷却系统的帮助，发动机会过热。过高的温度会导致发动机内部零部件的热膨胀，从而增加摩擦和磨损，甚至导致零部件的损坏和失效。因此，冷却系统的主要作用之一是将过热的发动机冷却下来，保持其温度在正常工作范围内。
发动机冷却系统还能帮助控制发动机的工作温度。发动机的工作温度对其性能和燃油消耗有着重要影响。过低的温度会导致燃油燃烧不完全，从而影响燃烧效率，增加燃油消耗。而过高的温度则会导致发动机性能下降，容易产生爆震和过热问题。因此，冷却系统能够通过循环冷却水，调节发动机的工作温度，使其保持在最佳工作温度范围内，提高发动机的燃烧效率和性能。
此外，发动机冷却系统还具有保护发动机的功能。通过冷却系统，冷却水能够在循环过程中吸收燃烧室中产生的热能，减少发动机各部件的温度，降低零部件的磨损和损坏风险。同时，冷却系统还能防止发动机过热引发的火灾等安全问题，确保发动机的稳定和可靠工作。