Oljno hlajenje je uporaba motornega olja kot hladilne tekočine, običajno za odstranjevanje odvečne toplote iz motorja z notranjim zgorevanjem. Vroči motor prenaša toploto na olje, ki nato običajno gre skozi toplotni izmenjevalnik, običajno vrsto radiatorja, znanega kot hladilnik olja. Ohlajeno olje teče nazaj v vroč predmet in ga nenehno ohlaja.
Hlajenje z oljem se običajno uporablja za hlajenje visoko zmogljivih motorjev motociklov, ki niso hlajeni s tekočino. Običajno ostane cev cilindra zračno hlajena na tradicionalen motociklistični način, glava valja pa ima dodatno hlajenje. Ker je za mazanje že na voljo sistem za kroženje olja, se tudi to olje napeljuje v glavo valja in se uporablja kot tekoče hladilno sredstvo. V primerjavi z oljnim sistemom, ki se uporablja samo za mazanje, hlajenje olja zahteva dodatno kapaciteto olja, večji pretok skozi oljno črpalko in hladilnik olja (ali večji hladilnik od običajnega).
Če se zračno hlajenje izkaže za zadostno za večji del časa delovanja (na primer za letalski motor med letom ali motocikel v gibanju), potem je oljno hlajenje idealen način za obvladovanje tistih trenutkov, ko je potrebno dodatno hlajenje (kot je letalski motor, ki vozi pred vzletom ali motorno kolo v mestnem prometnem zastoju). Toda če je motor dirkalni motor, ki vedno proizvaja ogromne količine toplote, je morda bolje vodno ali tekočinsko hlajenje.
Zračno hlajeni letalski motorji so lahko izpostavljeni "udarnemu hlajenju" pri spuščanju s potovalne višine pred pristankom. Med spuščanjem je potrebna zelo majhna moč, zato je motor zadušen nazaj in s tem razvije veliko manj toplote kot pri vzdrževanju višine. Med spuščanjem se hitrost letala poveča, kar bistveno poveča stopnjo zračnega hlajenja motorja. Ti dejavniki lahko povzročijo pokanje glave valja; vendar sprejetje oljno hlajenih glav cilindrov bistveno zmanjša ali odpravi težavo, saj so glave zdaj "olje ogrete".
V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je Suzuki uporabil sistem za hlajenje olja "SACS" na športnih kolesih GSX-R, kasneje pa je prešel na vodno hlajenje.[1]
Wanklov motor ima poleg tekočinskega hlajenje tudi oljno hlajenje za uspešno obvladovanje prekomerne toplote. Ta rotacijski motor je najbolj znan po uporabi v Mazdi RX-7 in RX-8.
Mazanje je osnovna oblika hlajenja olja. Nekateri zgodnji motorji s počasnim vrtenjem bi imeli "žlico za brizganje" pod velikim koncem ojnice. Ta žlica bi se potopila v olje v koritu in razmetavala olje naokoli, v upanju, da bi ohladila in podmazala spodnjo stran bata.
Olje ima višje vrelišče kot voda, zato ga lahko uporabljamo za hlajenje predmetov pri temperaturi 100 °C ali več. Vendar lahko vodno hlajenje pod tlakom preseže tudi 100 °C. Olje je električni izolator, zato ga je mogoče uporabiti znotraj ali v neposrednem stiku z električno opremo, kot je v transformatorjih. Olje je že prisotno kot mazivo, zato niso potrebni dodatni rezervoarji za hladilno tekočino, črpalke ali radiatorji (čeprav bodo vsi ti elementi morda morali biti večji kot sicer). Hladilna voda je lahko jedka za motor in mora vsebovati korozijo zaviralec/zaviralec rje, medtem ko olje naravno pomaga preprečevati korozijo. Če bi torej zaradi okvare tesnila hladilno olje vstopilo, recimo, v zgorevalno komoro ali korito, bi bila to zgolj neprijetnost; če pa bi hladilna tekočina podobno iztekla, lahko pride do znatne poškodbe motorja.Hladilno olje je lahko omejeno na hlajenje predmetov pod približno 200–300 °C, sicer se lahko olje razgradi in pusti celo pepelnate usedline. Čista voda lahko izhlapi ali zavre, vendar se ne more razgraditi, čeprav se lahko onesnaži in zakisa. Voda je na splošno na voljo, če je treba v sistem dodati hladilno tekočino, olja pa morda ne. V nasprotju z vodo je olje lahko vnetljivo. Specifična toplota vode ali vode/glikola je približno dvakrat večja. količina olja, zato lahko določena količina vode absorbira več toplote motorja kot enaka količina olja. Zato je lahko voda boljše hladilno sredstvo, če motor stalno proizvaja velike količine toplote, zaradi česar je boljša za visoko zmogljive ali dirkalne motorje.
