Powodująca zapłon sprężonej mieszanki paliwowo-powietrznej iskra podnosi chwilowo temperaturę w cylindrze do około 2000°C. Aby generowana w ten sposób energia cieplna nie doprowadziła do uszkodzenia silnika, konieczne jest wyposażenie go w układ chłodzenia. Najprostszymi ze sposobów chłodzenia silników są układy bezpośrednie, które możemy podzielić na tzw. układy naturalne i wymuszone. W niewysilonych silnikach motocyklowych, zazwyczaj o małej pojemności, wciąż sprawdzają się klasyczne rozwiązania, jak chłodzenie powietrzem, które zachodzi podczas poruszania się pojazdu (układ bezpośredni naturalny).

Powietrze

Ciepło odbierane jest w tym przypadku przez powietrze opływające użebrowany cylinder i głowicę. Czasem użebrowanie występuje na innych elementach silnika, jak karter, obudowa wkładu filtra oleju czy miska olejowa. Do zdecydowanych zalet tego rozwiązania należy prostota konstrukcji. Brak dodatkowych elementów takich jak chłodnica, pompa cieczy chłodzącej czy termostat, wentylator i przewody pozwala na dużo tańszą produkcję. Największe znaczenie z ekonomicznego punktu widzenia ma jednak prostsza konstrukcja silnika, który nie wymaga uwzględnienia w procesie produkcyjnym kanałów chłodzących poprowadzonych wewnątrz większości elementów składających się na kadłub silnika motocyklowego. Układy chłodzenia bezpośredniego mogą być także wymuszone. Takie rozwiązanie najczęściej spotykamy w skuterach, które posiadają dodatkowe wentylatory z kanałem chłodzącym. Silniki z chłodzeniem bezpośrednim miewają jednak problemy z utrzymaniem właściwej temperatury pracy. Nie chodzi tu tylko o zbytnie nagrzewanie, np. podczas stania w korkach podczas upalnego dnia, ale również o będącą daleką od optymalnej pracę w zbyt niskiej temperaturze, gdy silnik jest niedogrzany. Chłodzenia bezpośredniego nie da się wyłączyć. Należy pamiętać, że właściwa temperatura pracy ma istotny wpływ na właściwości mieszanki paliwowo-powietrznej, w tym na proces jej spalania. Zbyt niska temperatura zakłóca ten proces, powodując jednocześnie zwiększenie toksyczności spalin oraz przenikanie osadzających się na ściankach niewygrzanego cylindra drobinek paliwa i pary wodnej do oleju silnikowego. To może skutkować przyspieszoną degradacją parametrów oleju, a także wewnętrzną korozją silnika.

Pośrednio

Drugim ze sposobów chłodzenia silnika jest chłodzenie pośrednie. Podczas gdy nadal powietrze odpowiedzialne jest za schładzanie silnika, w procesie pośredniczy medium – w tym wypadku jest to olej silnikowy, woda demineralizowana lub specjalny płyn chłodniczy. Stosowanie samej wody sprawi, że czynnik nie będzie odporny na wrzenie, a także istnieje ryzyko zamarznięcia w temperaturach poniżej zera, co może mieć poważne skutki dla silnika. Dlatego stosuje się mieszanki wody destylowanej z płynami chłodniczymi, których temperatura wrzenia oscyluje w okolicach 130°C, a odporność na zamarzanie sięga nawet -40°C. Miejsce użebrowań w układzie pośrednim zajmuje zewnętrzna chłodnica. Pośrednie układy chłodzenia są bardziej wydajnym rozwiązaniem i pozwalają na szybkie nagrzewanie silnika oraz utrzymywanie optymalnej temperatury pracy. Są jednak bardziej wymagające od strony technologicznej. Współczesne układy chłodzenia możemy podzielić na dwa obiegi – mały i duży (lub krótki i długi). Zaworem, który przełącza obieg z małego na duży, jest termostat. Mały obieg występuje wtedy, gdy silnik jest w fazie nagrzewania, termostat jest wtedy zamknięty, a ciecz chłodząca wraca z powrotem do silnika, omijając chłodnicę. Powoduje to szybkie „złapanie” temperatury, po którym następuje samoczynne otwarcie termostatu. Wówczas ciecz trafia do dużego obiegu, przepływając przez chłodnicę, oddając tym samym nadmiar ciepła generowanego przez silnik. Za obieg cieczy chłodzącej odpowiada pompa. W silnikach dochładzanych olejem chłodnica oleju jest wpięta w układ smarowania silnika, natomiast za transport cieczy chłodzącej odpowiada osobna pompa. W silnikach motocyklowych ten podzespół jest najczęściej zintegrowanym bądź mocowanym bezpośrednio do silnika elementem, a prostota jego konstrukcji sprawia, że właściwie jest to element bezawaryjny. Jeśli już wystąpią kłopoty związane z samą pompą cieczy, to dotyczą jej szczelności, czego przyczyną najczęściej jest stosowanie niewłaściwego lub zanieczyszczonego chłodziwa. Sprawę najczęściej załatwia wymiana uszczelniacza. Nieodpowiednio serwisowany motocykl może także mieć problemy z wydajnością układu chłodzenia. Zbierające się w pompie oraz w całym układzie chłodzenia zabrudzenia lub osadzający się kamień mogą pogorszyć wydajność układu, a w skrajnych przypadkach uniemożliwić jego poprawne działanie. Niejeden mechanik zdziwił się, gdy po odkręceniu korka spustowego musiał przebijać się przez szlam, by spuścić płyn chłodniczy. Świadczy to o niestosowaniu się do zaleceń producenta i wlewaniu nieodpowiednich płynów do układu, np. uzupełnianie płynu chłodniczego wodą z kranu.

Najczęstszymi objawami niesprawności układu chłodzenia są przegrzewanie lub niedogrzewanie się silnika. Jeżeli silnik chłodzony cieczą ma problemy z nagrzaniem się do optymalnej temperatury lub jej utrzymaniem, to winowajcą najprawdopodobniej jest termostat, który zablokował się w otwartej pozycji. Sytuacja, w której silnik się przegrzewa, oczywiście jest dużo groźniejsza w skutkach. W skrajnych przypadkach może dojść do uszkodzenia uszczelki pod głowicą, a nawet pęknięcia głowicy, tulei cylindra czy zatarcia panewek.

Usterki

Jeżeli motocykl się przegrzewa, to zawsze należy zacząć od sprawdzenia poziomu płynu chłodniczego. Aby tego dokonać, należy zawsze poczekać aż płyn chłodniczy ostygnie, a wywołane wysoką temperaturą ciśnienie w układzie chłodniczym spadnie. Gdy płynu nie ma, należy go uzupełnić. Trzeba przy tym zawsze sprawdzić stan nie tylko w chłodnicy, ale również w zbiorniczku wyrównawczym, jeśli takowy jest na wyposażeniu pojazdu. Trzeba przy tej okazji upewnić się, czy układ jest szczelny. Uszkodzona uszczelka pod głowicą, uszczelniacz pompy cieczy, uszkodzone przewody, poluzowane opaski zaciskowe lub nieszczelna chłodnica to najczęstsze przyczyny nieszczelności układu chłodzenia. Jeśli na zewnątrz nie widać śladów wycieku, to trzeba sprawdzić stan oleju silnikowego. Jeśli jego poziom jest za duży i zamienił się on w jasnobrązową, pienistą substancję, winowajcą może być uszczelka głowicy. W tym przypadku nie obejdzie się bez kosztownego remontu. Jeśli poziom płynu jest wystarczający, to powodów przegrzewania może być kilka. Pierwszy z nich to na przykład niesprawny termostat, który w tym wypadku zablokował się w pozycji zamkniętej. Aby sprawdzić, czy termostat jest sprawny, należy go wymontować i zalać wrzącą wodą. Jeśli się otworzy, to znak, że jest z nim wszystko w porządku. Kolejną z przyczyn może być niesprawny termowłącznik. Gdy przestanie działać poprawnie, wentylator chłodnicy nie zostanie włączony w odpowiednim momencie. Wymiana termowłącznika nie jest skomplikowana ani zazwyczaj zbyt kosztowna. Jeśli jednak oryginalny termowłącznik kosztuje sporo, warto rozejrzeć się za zamiennikiem. W tym wypadku często można dopasować taki element z aftermarketowej oferty samochodowej. Jeśli układ chłodzący jest sprawny, a wskaźnik temperatury pokazuje zimny silnik, to należy sprawdzić czujnik temperatury silnika. W nowszych konstrukcjach z informacji jakich dostarcza sensor temperatury silnika korzysta nie tylko wskaźnik temperatury, kontrolka czy włącznik wentylatora, ale również elektroniczne układy zasilania wtryskiem paliwa. Temperatura silnika to jedna ze składowych, które są potrzebne komputerowi do obliczenia optymalnej dawki paliwa. Źródłem problemu może być także niedziałający wentylator, który nie wymusza przepływu chłodzącego powietrza. Aby sprawdzić jego działanie, należy upewnić się, że nic mechanicznie nie blokuje łopatek wentylatora, a następnie podpiąć go „na krótko” do zasilania. Oczywiście zarówno czujnik temperatury, jak i wentylator chłodnicy, może przestać poprawnie działać na skutek uszkodzenia okablowania, dlatego zawsze warto sprawdzić instalację elektryczną pod tym kątem.