Es gibt einige wesentliche Unterschiede zwischen einem wassergekühlten und einem luftgekühlten Motor.
Luftgekühlte Motoren nutzen einen Motorzylinder, der Kühlrippen rund um den Zylinder und oben auf dem Zylinderkopf des Kolbens enthält. Diese Lamellen ziehen Wärme vom Zylinder weg und strahlen die Wärme ab. Während das Fahrzeug fährt, wird die Luft über die Rippen geleitet, um noch mehr Wärme abzuleiten. Einige Fahrzeuge können einen riemengetriebenen oder elektrischen Ventilator enthalten, um über die Rippen zu blasen, um den Motor kühl zu halten. Einige Motoren nutzen die heiße Luft des Motors, um das Innere des Fahrgastraums zu heizen. Bei Motoren, die mit Luft gekühlt werden, ist es schwieriger, eine konstante Motortemperatur aufrechtzuerhalten. Dies kann den Motorbetrieb bei kälteren Bedingungen oder extremen Hitzebedingungen beeinträchtigen.
Anstelle von Kühlrippen, die den Motor kühl halten, sind der Motorblock und die Motorköpfe bei wassergekühlten Motoren fest gegossen, aber mit Innendurchgängen im Motorblock um die Zylinder herum und über dem Zylinder im Zylinderkopf. Der Motor wird eine Wasserpumpe verwenden, die mit diesen Passagen am Motor verbunden ist. Die Wasserpumpe kann mit Riemen, Getriebe oder Elektromotor angetrieben werden. Das System verfügt über einen Radiator, der die Wärme vom Wasser (Kühlmittel), das durch den Motor fließt, abstrahlt. Ein Thermostat wird in einen Durchgang vom Motor zum Kühler gelegt. Die Wasser- oder Kühlmitteltemperatur wird vom Thermostat gehalten. Der Thermostat steuert den Kühlmittelfluss in den Kühler. Wenn die Wasserpumpe gedreht wird, wird das Kühlmittel durch den Motor gepumpt. Das Kühlmittel absorbiert und überträgt die Motorwärme aus dem Verbrennungsprozess. Wenn sich das Kühlmittel erwärmt, kann der Thermostat die Strömung auf den Radiator beschränken, bis die Kühlmitteltemperatur eine Solltemperatur von etwa 190 Grad erreicht, zu welcher Zeit die Strömung zum Radiator geöffnet wird. Das Kühlmittel strömt dann in den Kühler, und die Kühlmittelwärme wird zu den Kühlrippen übertragen, um wie die Kühlrippen an dem luftgekühlten Motor an die Umgebungsluft abgegeben zu werden. Der Kühler hat elektrische oder mechanische Lüfter, um Luft über die Kühlrippen zu blasen. Der Thermostat öffnet und schließt je nach Bedarf, um eine konstante Kühlmitteltemperatur des Motors aufrechtzuerhalten. Motortemperatur wird besser kontrolliert, dass luftgekühlte Motoren. Das Kühlmittel kann auch in den Fahrgastraum geleitet werden, um durch einen kleinen Heizkörper, der als Heizkern bezeichnet wird, zu strömen, um das Innere des Fahrzeugs zu beheizen.
Einige Motoren können ein Hybrid-Design verwenden, das ein Wasserkühlsystem verwendet, das mit einigen der luftgekühlten Triebwerkseigenschaften gemischt ist, um den Motor kühl zu halten und das zusätzliche Gewicht eines Wasserkühlungssystems voller Größe zu verringern. Diese Systeme können kleinere Kühler oder dünne leichte Kühler und Motorkonstruktionen verwenden, die luftgekühlte Bereiche aufweisen, um Wärme abzuleiten.
Die Vorteile von luftgekühlten Motoren liegen darin, dass sie leichter sind, ohne dass Radiatoren, Wasserpumpen, Thermostate, Kühlmittel oder Schläuche verwendet werden müssen. Die Nachteile sind, dass sie sich nicht schnell aufwärmen können und eine konstante Motortemperatur nicht aufrechterhalten können. Dies beeinflusst die Motorleistung und die Emissionen bei Klimaänderungen wie extreme Kälte oder heiße Temperaturen. Ein kalter Motor benötigt zusätzlichen Kraftstoff, um richtig zu laufen.
Die Vorteile wassergekühlter Motoren liegen darin, dass sie sich schnell erwärmen und die Motortemperatur besser halten können als die luftgekühlte Ausführung. Dies trägt zur Aufrechterhaltung der Motorleistung und der Emissionen bei. Die Nachteile eines wassergekühlten Motors sind das zusätzliche Gewicht der Motorkonstruktion und das zusätzliche Gewicht der Kühlsystemkomponenten wie Kühler, Wasserpumpe, Kühlmittel und Schläuche.