冷却损失为通过气缸套、气缸盖、排气口和排气歧管向外放出的热量损失。其中，通过排气歧管的损失最小，通过发动机冷却液的冷却损失最大。
通常在节温器开启时，通过冷却液损失的热量根据发动机内循环的冷却液量、发动机冷却液通道进口和出口的温度，利用下式进行推算。
式中，Qc为冷却损失（kW）；
为冷却液流速（kg/s）；cw为冷却液比热[kg/（kg·K）]，Tin为冷却液进口温度K；Tout为冷却液出口温度K。
图3-27所示为发动机各部位的冷却液损失影响率。各部位损失分别为，排气口39%、气缸套37%、气缸盖24%。排气口放热比率较大的原因是，在排气过程中气门附近的气体流速可以达到接近声速的速度，因此热量传递率较高。通过气缸套放出的热量中，包括活塞与气缸套之间的摩擦热，把此热量除外的仅燃烧气体放出的热量占全部冷却损失的25%左右。
图3-28所示为在n=1500r/min、Φ=1.0条件下考虑冷却损失的循环热效率的模拟结果。此时，除了工作容积Vh外其他条件相同。如图3-28所示，效率最高的点线为燃料-空气循环。在燃料-空气循环中，因没有冷却损失，效率与工作容积或转速无关，仅与压缩比和空燃比有关，但如果考虑冷却损失，在压缩比相同的条件下，工作容积越小，其热效率越低。另外，还能看出，压缩比越大，效率提高程度越小。这是因为，工作容积越小，燃烧室的A/V值（表面积与容积比）越大，导致冷却损失比率越大。
图3-27 发动机冷却损失的影响率
图3-29所示为在Vh=375mL、ε=9.0、φ=1.0条件下，对影响供给热量Qf与压缩过程、膨胀过程中的冷却损失Qc之比值（Qc/Qf）的转速和充气效率，通过数字模型解释其影响度的结果。这与在实际发动机中改变转速和负荷时的冷却损失比率相对应。如图3-29所示，冷却损失比例在低速-低负荷时以22%为最大，越到高速-高负荷状态越小，可以减小到12%。这是因为，越是低速，每一循环所需的时间越长，冷却损失会增加，并且越是低负荷，供给热量越小，但冷却面积不变，因此损失比例增加。
图3-28 考虑冷却损失的循环热效率
图3-29 随转速和负荷的冷却损失比率
如上所述，在转速和负荷相同的条件下，工作容积越小，还有即使在同一发动机上其运行状态越是低速-低负荷状态，冷却损失（或冷却损失比率）就越大。由此可知，实际循环的热效率低于燃料-空气循环，同样指示热效率也会低。
人们一直在研究冷却损失的降低方法，有一段时间展开了对绝热发动机的研究。如在上面已进行了说明，在冷却损失中通过气缸套放出的热量为供给热量的0.3×0.25=0.075，即约为7.5%。即使发动机完全绝热，冷却放热量不会全部转换为功，而显示为燃烧气体能量的增大，以柴油机为对象考虑了很多绝热的方法，但其燃油消耗率仅降低6%左右。现在得知，因绝热带来的燃油消耗率的改善程度很低，并且作为绝热材料研究的陶瓷材料不能保证其加工性和可靠性，因此目前对绝热发动机的研究处于停滞不前的状态。
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