Làm mát bằng dầu là việc sử dụng dầu động cơ làm chất làm mát, thường để loại bỏ nhiệt dư thừa từ động cơ đốt trong. Động cơ nóng truyền nhiệt cho dầu, sau đó thường đi qua bộ trao đổi nhiệt, điển hình là một loại bộ tản nhiệt được gọi là bộ làm mát dầu. Dầu đã nguội chảy ngược vào vật nóng để làm nguội liên tục.
Làm mát bằng dầu thường được sử dụng để làm mát động cơ xe máy hiệu suất cao không làm mát bằng chất lỏng. Thông thường, thùng xi-lanh vẫn được làm mát bằng không khí theo kiểu xe máy truyền thống, nhưng đầu xi-lanh được hưởng lợi từ việc làm mát bổ sung. Vì đã có sẵn hệ thống tuần hoàn dầu để bôi trơn nên loại dầu này cũng được dẫn đến đầu xi lanh và được sử dụng làm chất làm mát bằng chất lỏng. So với hệ thống dầu chỉ dùng để bôi trơn, làm mát dầu đòi hỏi dung tích dầu bổ sung, tốc độ dòng chảy qua bơm dầu lớn hơn và bộ làm mát dầu (hoặc bộ làm mát lớn hơn bình thường).
Nếu làm mát bằng không khí đủ đáp ứng trong phần lớn thời gian hoạt động (chẳng hạn như đối với động cơ máy bay đang bay hoặc xe máy đang chuyển động), thì làm mát bằng dầu là cách lý tưởng để đối phó với những thời điểm cần làm mát thêm (chẳng hạn như động cơ máy bay đang lăn bánh trước khi cất cánh hoặc xe máy khi tắc đường trong thành phố). Nhưng nếu động cơ là động cơ đua luôn tạo ra lượng nhiệt lớn thì làm mát bằng nước hoặc chất lỏng có thể thích hợp hơn.
Động cơ hàng không làm mát bằng không khí có thể bị "làm mát sốc" khi hạ độ cao hành trình trước khi hạ cánh. Trong quá trình hạ xuống, cần rất ít năng lượng, do đó động cơ được điều tiết trở lại và do đó sinh ra ít nhiệt hơn nhiều so với khi duy trì độ cao. Khi hạ độ cao, tốc độ bay của máy bay tăng lên, làm tăng đáng kể tốc độ làm mát không khí của động cơ. Những yếu tố này có thể khiến đầu xi lanh bị nứt; nhưng việc áp dụng các đầu xi-lanh làm mát bằng dầu sẽ làm giảm hoặc loại bỏ đáng kể vấn đề vì các đầu xi-lanh hiện đã được "làm ấm bằng dầu".
Vào những năm 1980, Suzuki sử dụng hệ thống làm mát bằng dầu "SACS" trên xe thể thao GSX-R, nhưng sau đó chuyển sang làm mát bằng nước.[1]
Động cơ Wankel có tính năng làm mát bằng dầu bên cạnh làm mát bằng chất lỏng để quản lý thành công nhiệt độ quá cao của nó. Động cơ quay này nổi tiếng nhất với ứng dụng trên Mazda RX-7 và RX-8.
Bôi trơn là một hình thức làm mát dầu thô sơ. Một số động cơ đời đầu quay chậm sẽ có một "thìa bắn tung tóe" bên dưới đầu lớn của thanh kết nối. Chiếc thìa này sẽ nhúng vào dầu trong bể chứa và đẩy dầu ra xung quanh với hy vọng làm mát và bôi trơn mặt dưới của piston.
Dầu có nhiệt độ sôi cao hơn nước nên có thể dùng để làm nguội đồ vật ở nhiệt độ 100°C hoặc cao hơn. Tuy nhiên, làm mát bằng nước có áp suất cũng có thể vượt quá 100 °C. Dầu là chất cách điện, do đó nó có thể được sử dụng bên trong hoặc tiếp xúc trực tiếp với các thiết bị điện như trong máy biến áp. Dầu đã có sẵn như một chất bôi trơn nên không cần thêm bình làm mát, máy bơm hay bộ tản nhiệt (mặc dù tất cả các bộ phận này có thể cần phải lớn hơn). Nước làm mát có thể ăn mòn động cơ và phải chứa chất ức chế ăn mòn/chất ức chế rỉ sét, trong khi dầu tự nhiên giúp ngăn ngừa ăn mòn.Do đó, nếu do miếng đệm bị hỏng, dầu làm mát sẽ đi vào buồng đốt hoặc bể chứa, đây sẽ chỉ là một sự bất tiện; nhưng nếu nước làm mát bị rò rỉ tương tự, động cơ có thể bị hư hỏng đáng kể.Dầu làm mát có thể được giới hạn ở các vật làm mát ở nhiệt độ khoảng 200–300 °C, nếu không, dầu có thể bị biến chất và thậm chí để lại cặn tro. Nước tinh khiết có thể bay hơi hoặc sôi nhưng không thể phân hủy, mặc dù nó có thể bị ô nhiễm và có tính axit. Nước thường có sẵn nếu cần thêm chất làm mát vào hệ thống, nhưng dầu thì không. Không giống như nước, dầu có thể dễ cháy. Nhiệt dung riêng của nước hoặc nước/glycol gần gấp đôi nhiệt dung của dầu, do đó, một thể tích nước nhất định có thể hấp thụ nhiều nhiệt động cơ hơn nhiệt dung có thể cùng một thể tích dầu. Do đó, nước có thể là chất làm mát tốt hơn nếu động cơ liên tục tạo ra lượng nhiệt lớn, giúp làm mát tốt hơn cho động cơ hiệu suất cao hoặc động cơ đua.
