가솔린 엔진은 연료가 가진 에너지의 25∼30%만을 기계적 에너지로 변환시킨다. 나머지 는 배기가스를 통해 배출되거나 엔진을 가열하는 데 사용된다. 그래서 냉각수가 엔진을 순환하면서 엔진의 온도를 일정한 수준으로 유지시키는 것이다. 차량의 냉각 시스템이 제대로 돌아가면 엔진이 정상적으로 작동하기에 적절한 냉각수온이 유지되는데, 그 범위는 대개 85∼95℃다. 엔진의 온도가 높아지면 피스톤과 실린더 블록 사이, 밸브 스템과 밸브 가이드 사이 등 간극이 좁은 부분들이 열팽창에 의해 손상될 수 있다. 또한 엔진 온도가 너무 높으면 조기 점화나 노킹 같은 비정상적 연소현상이 일어날 수 있고, 엔진의 변형을 유발한다.
엔진이 과열되면 먼저 엔진 출력이 떨어진다. 엔진의 갑작스런 출력 저하는 이미 노킹현상이 심하다는 것을 의미하므로 액셀러레이터를 밟을 때마다 엔진에서 망치로 두들기는 듯한 소리가 나면서 가속이 잘 되지 않으면 엔진 과열을 의심해봐야 한다. 증세가 더 심해져 고열로 엔진이 변형되면 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록의 경계면에서 문제가 생긴다. 이 경계면에 엔진오일 통로와 냉각수 통로가 있는데, 엔진 변형으로 두 통로가 통하게 되면 엔진오일과 냉각수가 혼합돼 엔진오일 색깔이 우윳빛으로 변하기도 한다. 이 정도면 엔진이 심각하게 변형된 상태이므로 엔진을 바꿔줘야 한다.
엔진 과열의 원인으로는 냉각수 부족을 첫 번째로 들 수 있다. 이는 냉각수 파이프에서의 누설, 라디에이터에서의 누설, 냉각수 미보충 등에 기인한다. 두 번째로는 냉각수 펌프의 고장이나 냉각수 펌프 구동용 벨트의 헐거움, 냉각수를 라디에이터로 순환시키는 서모스탯(thermostat)의 고장, 냉각 팬의 고장(전선의 연결 포함), 라디에이터 오염에 따른 냉각효율 저하 등을 들 수 있다.
주행중 계기판의 냉각수온이 갑자기 상승하는 경우는 냉각 시스템 고장이 원인일 가능성이 높다. 이럴 때는 차량을 안전한 장소로 이동시킨 후 시동을 꺼야 한다. 냉각 팬에 이상이 있으면 주행중에는 별 문제가 없으나 차량 속도가 낮아지면 냉각수온이 상승하곤 한다. 정체된 도로에서 에어컨을 장시간 사용하거나 오르막길을 오래 주행해 엔진에 일시적으로 과부하가 걸려 과열되는 경우도 있다. 이때는 안전한 장소에 정차한 다음 냉각수온이 정상 수준으로 돌아올 때까지 공회전 상태로 유지하는 것이 좋다.
