A belsőégésű motorban lejátszódó termikus folyamatnak kikerülhetetlen része a hőelvonás, a hűtés. A "felesleges" hőt - gépjárművek esetében - a környező levegőbe vezetjük vagy közvetlenül (léghűtés) vagy hűtőfolyadék közvetítésével ("vízhűtés"). ("Igazi" vízhűtésről csónak- és hajómotorok esetében beszélhetünk.) 

A léghűtés előnyei: nem kell hűtőfolyadék, nincs fagyveszély, könnyebb hidegindítás, az üzemi hőmérséklet gyorsabb elérése, kevés, vagy semmi segédberendezésre nincs szükség. 

Hátránya, hogy erősen változó üzemi viszonyok között nehezebben tud alkalmazkodni a terhelés változásához, azonkívül meglehetősen zajos.

A hőelvonást úgy kell szabályozni, hogy a motor hőmérséklete állandó legyen. Ezt léghűtés esetén a hozzávezetett levegő mennyiségének változtatásával (zsaluzás, változtatható szállítású ventillátor) tudjuk elérni. A ventillátor sokáig a motortól kapta a hajtást mechanikus erőátvitellel (fogaskerék, lánc, ékszíj stb.). Ennek hátránya, hogy a szállított levegő mennyisége a motor fordulatszámától, s nem a terhelésétől függően változik. Ma már általában a motor fordulatszámától függetlenül lehet a ventillátor forgását befolyásolni. Próbálkoztak a ventillátort kis hidrodinamikus tengelykapcsolóval forgatni, aminek a feltöltöttségét vezérelték. Később olyan mechanikus tengelykapcsolót építettek be, aminek a be-ki-kapcsolását elektromágnesre bízták. De elterjedt volt az állítható lapátozású ventillátor is. Legjobban a villamos motorral való hajtás vált be. 

A vízhűtésnek két fő típusa ismert, a régebbi termoszifon-rendszerű és a mai kényszeráramoltatásos (szivattyús) hűtés.

A végtelenül egyszerű termoszifonos hűtés azon alapszik, hogy a hidegebb folyadék a nagyobb sűrűsége miatt igyekszik kiszorítani a meleget, ha a hideg van felül. Ez azt jelenti, hogy a hidegebb (hűtött) folyadék tömegközéppontját - vagyis magát a hűtőt - a motorban lévő meleg folyadék tömegközéppontjánál magasabbra kell helyezni.
 

Szivattyús hűtés esetén a hőmérséklet-szabályozás hasonló módon történik, mint a léghűtésű motorokon, de itt mindig van egy belső szabályozás is, ami a hűtőfolyadék áramlását befolyásolja. 

Ezt a feladatot az un. termosztát látja el, aminek sok változata terjedt el. A legismertebb ezek közül azon alapszik, hogy egy könnyen táguló edénybe ("harmónikás csőbe") olyan folyadékot tesznek, aminek a forráspontja kb. 80 fok körül van (két középső ábra fönt). Amikor a hűtőfolyadék eléri ezt a hőmérsékletet, a gőzképződés megnyújtja a harmónikát, s az kinyit egy szelepet, ami zárt állapotban nem engedi, hogy a folyadék a hűtő felé menjen, az kénytelen visszafolyni a motorba (második ábra). Van olyan termosztát is (harmadik ábra), amelyik a szelepet tovább emelve el is zárja a szívattyú felé vezető csatornát: a teljes folyadékmennyiség kénytelen a hűtőn keresztül áramolni (negyedik ábra). Ez sokáig 95 fokos maximális hőmérsékletet jelentett.  A 70-es évek eleje óta azonban ezt a határt 110 fokra növelték, ugyanis a nagyobb hőmérséklet-különbség kisebb méretű hűtőt igényel. 

Ugyancsak az utóbbi időben terjedt el az a termosztát, amelyik "fogpaszta-elven" működik: a szelep szára olyan henger, amiben speciális viasz van. Az adott hőfokon folyékonnyá válik, a térfogata megnő, s a henger kénytelen elindulni lefelé: 

Ezek után különösen fontos lett, hogy a hűtőt lezáró bajonetzáras "hűtősapka" megfelelően működjön (bal alsó ábra). A jobb oldali ábrán látható, hogy abban két szelep is van, az egyik - a kisebb - lefelé nyílik (depresszió esetén), a másik felfelé (túlnyomás esetén). 

Van olyan hűtősapka is, amelyikben a kisebbik szelepet nem tartja alaphelyzetben zárva egy rugó, hanem ellenkezőleg, nyitva van egy ráakasztott, pontosan kiszámított méretű kis súly miatt. 

Ez azt jelenti, hogy a hűtőben atmoszférikus nyomás van mindaddig, míg a gőzképződés meg nem indul. Akkor a kiáramló gőz magával rántja a szelepet, s az lezár.

Maga a hűtő egyébként csőkötegből áll. Két típusa van: vízcsöves és légcsöves. Mint a nevük mutatja, az egyiknél (bal oldali ábra) a csőben ármalik a a folyadék, s körülötte a levegő, a másiknál fordítva. Az utóbbi a hatásosabb, de drágább. 
..................
A vízhűtés már régen nem azt jelenti, hogy a hűtőfolyadék tiszta víz. Annak ugyanis van egy kellemetlen tulajdonsága: télen megfagy. Ezért korán elkezdtek fagyálló folyadékot keverni a vízhez, igaz ezt a keveréket tavasszal elraktározták a következő télre. Kiderült azonban, hogy más problémák (pl. rozsdásodás) is járnak a vízzel, ezért ma már speciális adalékkal állítják elő a hűtőfolyadékot, amit csak két évenként cserélnek. Az adalék fő alkotó része sokáig etilén glikol volt, ami nagyon veszélyes méreg, ezért az utóbbi időben propilén glikolt alkalmaznak.

Szintén egyszerű módja volt az olajozásnak a szóróolajozás: a hajtórúd alsó vége kanalazta fel az olajat, ami azután a dinamikus hatások miatt eljutott a szükséges helyekre. 

Ma legelterjedtebb az un. nyomóolajozás: egy (vagy két) szivattyú különböző csatornákon oda nyomja az olajat, ahol kenésre van szükség (forgattyústengely, bütykös tengely, turbótöltő stb.). Szívattyú sokféle lehet, a képen olyan szárnylapátos szívattyú látható, melyben az - ECU által egy mágnesszelepen keresztül vezérelt - olajnyomás a gyűrűt elforgatja, ezáltal változik az excentricitás, azaz a szállítási mennyiség. De gyakran alkalmaznak fogaskerekű szívattyúkat is.

Az alsó bal oldali ábrán a fogaskerék-szivattyú egy (sárga) szűrőn keresztül nyomja az olajat a fővezetékbe, majd onnan a kenendő helyekre, illetve valamilyen jeladóhoz, ami figyelmeztet az olaj-rendszer esetleges meghibásodására. A szűrőtől balra lévő szelep határolja az olajnyomást. Van egy szelep a szűrővel is párhuzamosan kötve arra az esetre, ha a szűrő túlságosan elszennyeződik: inkább menjen szennyezett olaj, mint semmilyen. Ugyanitt van egy biztonsági szelep is a visszavezetésre, s van egy a bütyköstengely felé menő vezetékben is. A motorból egy második szűrőn keresztül jut az olaj vissza a teknőbe.

Különösen terepjárók esetében alkalmazzák az un. szárazteknős olajozást (jobb oldali ábra): a teknő (karter) aljából egy második szivattyú állandóan átszívja az olajat az olajtartályba. Itt egy olajhűtőt is láthatunk, amit egyébként gyakran beépítenek nem csak terepjárókba is.

 
 

Végül nézzünk meg egy példát a hűtés és az olajozás rendszerére: