柴油發電機工作期間，氣缸內燃燒溫度高達1800～2000℃，瞬時溫度高達3000℃。燃燒所產生的熱量只有一部分轉化為機械功，使柴油發電機運轉并對外輸出做功；另一部分熱量被排出的廢氣帶走；還有一部分熱量(約占燃燒熱量的三分之一)經各種傳熱方式傳給柴油發電機組件。特別是直接與燃燒氣體接觸的氣缸蓋、活塞、氣缸套和氣門等零件，使之強烈受熱，若不及時加以冷卻或冷卻不足，柴油發電機會過熱、充氣系數下降、燃燒不正常，易發生早燃和爆燃現象；其次，與高溫接觸零件過熱，會導致材料力學性能降低和產生嚴重的熱應力，導致變形和裂紋；第三，溫度過高，會使潤滑油變質、燒損和結焦失去潤滑性能，破壞潤滑油膜，零件的摩擦加劇和磨損加重。由此可見，機體溫度過高易引起柴油發電機的動力性、經濟性、可靠性和耐久性全面惡化。因此，柴油發電機不能在過高的溫度下工作。
但如果系統的冷卻能力過強，亦會影響柴油發電機的工作性能。潤滑油有可能被燃油稀釋(因缸壁過冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷氣缸壁上的潤滑油膜，未蒸發的燃油經氣缸壁流到油底殼，稀釋潤滑油)，惡化混合氣體形成和燃燒，增加潤滑油粘度和摩擦功率，造成零件間的磨損加劇、摩擦損失增加、柴油發電機工作粗暴。另外。通過冷卻系統帶走的熱量是燃油燃燒產生的熱量，一般約占燃燒熱量的20%～30%，這是一種損失。冷卻強度過大，散熱損失增加，會降低柴油發電機的經濟性。
因此，柴油發電機過冷或過熱(即柴油發電機冷卻系統冷卻能力過強或過弱)都會對柴油發電機的經濟性、動力性、工作可靠性帶來不利的影響。冷卻系統的功用是用來保證柴油發電機在最適宜的溫度狀態下工作(通常以氣缸蓋中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜)。起動時，應能使柴油發電機盡快加熱到正常工作溫度，并能在隨后的工作中保持這一溫度。
根據冷卻介質的不同，柴油發電機的冷卻系統有水冷和風冷兩種形式。以空氣為介質的冷卻系統稱為風冷系統，以冷卻液為冷卻介質的系統稱為水冷系統。工程機械和車用柴油發電機普遍使用的是水冷系統。只有少數使用風冷系統。


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