この項目では、水冷方式を用いたエンジンについて説明しています。冷却方法一般については「水冷」をご覧ください。
水冷エンジン（すいれいエンジン）とは、液冷エンジンのうち水を主成分とする液体を冷媒として冷却を行うものを指す。水は空気よりも比熱が大きいため空冷エンジンより効率よく冷却を行えるが、冷媒の循環装置を備えるため構造の複雑化とそれによる信頼性低下・価格増・重量増などのデメリットをもつ。 燃焼室周囲、すなわちレシプロエンジンの場合はシリンダーブロック、ロータリーエンジンの場合はローターハウジングに、ウォータージャケット
解説
機関の運転に最適な温度に保つため、一般的に冷却水の循環経路にサーモスタット弁を設け、水温に応じてラジエーターに向かう（またはラジエーターから戻る）水量を調節している。より効率的にエンジンの冷却を行うため、冷却水は100℃では沸騰しないように加圧されている。また冷却水が凍結すると膨張して配管や部品を破壊する可能性があるため、添加剤が加えられた不凍液とされることが多い。不凍液のうち1年以上の長期間（通年）に渡って利用できるものはロングライフクーラント（LLC）と呼ばれる。
空気よりも比熱（熱容量）が大きい水を利用することで空冷エンジンよりも安定した冷却能力を持ち、冷却水が隔壁となる為にエンジン騒音が外部に響きにくい利点も持つが、冷却水を循環する配管が必要になるため部品点数が増えたり、複雑な構造の部品が必要となったりする。また、冷却水の漏出や減少による故障のリスクを伴う。
通常ウォータージャケットはエンジン製造時に形成されるが、空冷で設計されたエンジンを水冷エンジンに転換する場合は、シリンダーヘッドやシリンダーバレルをウォータージャケットを備えたものに片方[注釈 1][1][2]または両方[注釈 2][3][4]を交換したり、クランクケースを含めたシリンダーブロックを新規に設計し直す事が一般的であるが、DIYレベルで製作される空冷転換水冷エンジン[注釈 3]では、空冷エンジンの放熱フィン付きシリンダーの外部から金属板を巻き付けて溶接することでウォータージャケットを形成する例もみられる[5][6]。
歴史詳細は「内燃機関の冷却方式（英語版）」および「内燃機関の歴史（英語版）」を参照ニューコメンの蒸気機関
熱機関の全体まで視野を広げれば水冷の歴史は古く、「ニューコメンの蒸気機関」の名がある18世紀の大気圧機関において、冷却して水蒸気を凝縮液化し低圧状態を作って大気圧にピストンを押させるために、冷水をその大きなシリンダー内に注水していた。もっとも、後の内燃機関の冷却は熱機関として仕事をするための冷却ではないため、理論的には位置付けが異なったものと言えなくもない。1917年式フォード・モデルTの水冷機構概念図。ウォーターポンプを持たないサーモサイフォン構造である。
空冷エンジンは簡易だが、条件によっては冷却効率が悪く温度管理も難しいため、内燃機関の発達につれて比熱の大きい水を冷却媒体とする手法が考案された。当初の水冷エンジンでは冷却水はエンジンの上に設置された大きな開放水槽に満たされており、その循環は対流に任せるのみ（サーモサイフォン（英語版）方式）で、冷却水は蒸発して減っていくためその分新しい水を足す構造だった。こうした方式は定置動力用や農業用の小型エンジンなどでは1960年代まで用いられていた。
一方、1890年代ごろから生産されるようになったガソリンエンジンを搭載した自動車では予備水を搭載し常に補水の必要がある開放水槽式は実用的ではなかったことから、より熱交換性に優れたラジエーターを利用して冷却水を循環再使用する方式が考案された。1890年代後半には、冷却フィン（ひれ）を設けたパイプをくねらせた原始的なラジエーターが水冷エンジン自動車に装備されるようになった。1894年式H&W・モトラッド。後輪のフェンダーが水タンクを兼ねる構造である。
ただし、オートバイの水冷エンジンではラジエーター登場後も水槽冷却が比較的長い時期使われ続け、開放水槽の代わりに密閉された水槽を用いたものもあった。1887年のイギリス人発明家エドワード・バトラー（英語版）による三輪オートバイや1892年のドイツのヒルデブラント&ヴォルフミュラー（英語版）による世界初の市販オートバイのH&W・モトラッド[7]、1926年から1940年に掛けて製造されたスコット・モーターサイクル（英語版）のスコット・フライング・スクァーレル（英語版）などが採用していた。日本では1962年に生産中止になった井関農機（生産は川崎明発工業(メイハツ)に委託）のヰセキ・タフ50がこの種の水冷システムを採用したオートバイエンジンとしては最後である[8]。サーモサイフォン方式のオートバイ用エンジンは空冷エンジンに比較して製造コストが高価であり、スコット・フライング・スクァーレルを例に取れば同時期の空冷エンジンのロードスポーツと比較して2倍以上の価格差があった[9]。
