柴油机工作时，高温燃气及摩擦生成的热气会使气缸（盖）、活塞和气门等零部件的温度升高。如不采取适当的冷却措施，将会使这些零件的温度过高。受热零件的机械强度和刚度会显著降低，相互间的正常配合间隙会被破坏。润滑油也会因温度升高而变稀，失去应有的润滑作用，加剧零件的磨损和变形，严重时配合件可能会卡死或损坏。柴油机过热，会导致充气系数降低，燃烧不正常，功率下降，耗油量增加等。如柴油机温度过低，则混合气形成不良，造成工作粗暴、散热损失大、功率下降、油耗增加、机油黏度大、零件磨损加剧等，导致柴油机使用寿命缩短。实践表明，柴油机经常在冷却水温为40~50℃条件下使用时，其零件磨损要比正常温度下运转时大好几倍，因此柴油机也不应冷却过度。柴油机冷却系统的作用是保证发动机在适宜的温度范围内工作。对于水冷式柴油机，缸壁水套中适宜的温度为80~90℃，对于风冷式柴油机，缸壁适宜温度为160~200℃。