1860年，第一台内燃机诞生，其由法国人勒诺瓦尔研制，燃料是煤气。压缩比为1，热效率4.5%,最大功率仅为4.5kW。而到了1876年，德国工程师奥托研制第一台四冲程内燃机，压缩比2.5，热效率14%；1886年，热效率达到15.5%； 1894年，热效率达到20%；在1960年到2000年，发动机的热效率发展陷入停滞，均没有超过30%。而在近些年来，随着发动机技术的不断进步，绝大部分厂商的主流发动机已经达到了30%以上的热效率。
在谈论是风冷好还是水冷优异之前，我们要先来了解搞清楚什么叫热效率：发动机热效率指的是发动机曲轴上输出的有效功与得到该有效功消耗的燃料内能的比值。在发动机的气缸中，燃料燃烧的总能量，除了一部分转化为机械能，推动活塞运动，其他部分都以不同的方式散失到外界。这些散失到外界的能量主要是因为排气损失、冷却损失、机械损失、泵气损失等而被损耗掉了。
这就好比，一间工厂里有10名工人，但真正干活的只有3名，这里的 “热效率”就是30%。而另一间工厂也有10个人，但真正干活的却有4个，这里的“热效率”就是40%。所以第一个工厂相当于低热效率的发动机，而第二个工厂相当于高热效率发动机。高热效率的发动机，能量转化效率更高。在相同油耗下，热效率高的发动机动力会更充沛。相同速度下，高热效率的发动机会有更低的油耗！
但由于在发动机运行过程中，热效率过高有时候并不会成为效率，反而会成为发动机运行过程中的一些累赘。因为在发动机运行过程中，发动机产生的热量会导致机油温度升高，机油超过其工作温度，就会失去润滑活塞与汽缸壁降低两者摩擦的效果，从而引发俗称“缩缸”的活塞卡死等情形，其温度也有可能导致发动机各部件因为热胀冷缩而出现问题。所以才有所谓的水冷发动机。水冷发动机的缸体内铸造有复杂的冷却水道（干式缸套），或与缸套形成冷却水道（湿式缸套），活塞在缸套内工作，热量通过缸套传递给水道中的冷却水来实施冷却。
很多车主都有这样的一个疑问：“为什么水冷的会比风冷的引擎马力大呢”？按照各方面的参数上来说，水冷引擎确实是比相近排气量与相同缸数的风冷引擎有着更强大的马力。如果光是说冷却方式决定了马力大小，好像有点断章取义了。简单来说，冷却系统负责降低引擎室燃烧所产生的热能，并防止引擎机油超过其工作温度，失去润滑活塞与汽缸壁降低两者摩擦的效果而引发俗称“缩缸”的活塞卡死等情形，同时冷却系统也降低引擎的温度，减轻各部零件因高温所产生热膨胀的现象。而水冷散热可以稳定工作温度让引擎达到最佳状态。
虽然水冷引擎在冷却效果比风冷引擎优异，但随之而来的是，水冷引擎在发动机热效率的利用上没有风冷引擎利用得多，根据能量守恒定律，在同款发动机，各方面参数相同的情况下，水冷引擎动力不及风冷引擎，在油耗上也要较风冷引擎高，这点可以参照豪爵GW250和雅马哈飞致250，但由于这两款车在发动机形式上有着本质的区别（GW双缸，飞致单缸），所以动力上的肯定不一样。
是什么或导致水冷引擎的热效率不高，还是根据能量守恒定律，在保证车辆发动机部件发热量的情况下，水冷引擎的水冷管道会带走很大一部分热量，让这部分热量挥发于空气中，使其不能转化为机械能。而由于风冷机器的冷却效果并不显著，所以挥发出的热量只是少部分。较水冷机器而言，可以让车辆汽油产生的热量尽量转化为机械能。
所以综上所述，水冷引擎并不一定比风冷引擎好，关键得看发动机在排量、缸数上所产生的热量是不是发动机质量所能承受的范围，超过这个范围，小排量像本田190、豪爵160等两气门发动机，其车辆引擎质量可以在引擎所产生的热量的范围内不会变形或膨胀，所以为了更高的使用热效率，用风冷不为过。如果加上水冷系统，显得有些多余不说，在增加成本的同时还可能导致引擎热效率利用不够好，从而让动力出现下滑亦或者油耗上升。
但当引擎在风冷的情况下，产家在匹配冷却系统，如果技术不到位，或发动机所产生的热量或导致引发俗称“缩缸”的活塞卡死等情形，各零部件因高温所产生热膨胀的现象。这时候就必须要装水冷系统进行更高效的冷却方式。记得在国内，某些厂家懂得让汽油更好的在引擎内部燃烧，但就是不知道怎么去匹配冷却系统。因为冷却系统如果匹配得好，可以让引擎动力与引擎温度控制达到很好的平衡，匹配不好，会造成要么动力弱、油耗高。要么动力好，机器经常出故障。这就是考验所有企业的问题，不是国产不够好，他们都懂得发动机要冷却，但在冷却上，盲目的加装水冷，可能导致适得其反的作用。
