Hệ thống làm mát được thiết kế để giữ các chi tiết trong động cơ ở nhiệt độ ổn định, thích hợp mọi điều kiện làm việc của động cơ. Động cơ 1NZ-FE có hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn theo áp suất cưỡng bức trong đó bơm nước tạo áp lực đẩy nước lưu thông vòng quanh động cơ. Hệ thống bao gồm: áo nước xy lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước. Nếu nhiệt độ nước làm mát vượt quá nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt sẽ mở để lưu thông nước làm mát đi qua két nước để giải nhiệt bằng gió. Hệ thống làm mát sử dụng nước làm mát siêu bền chính hiệu Toyota ( là dung dịch pha sẵn 50% chất làm mát và 50% nước sạch)
Hình 1-11. Sơ đồ hệ thống làm mát
1- Van hằng nhiệt; 2- Bơm; 3- Nắp máy; 4- Thân máy; 5- Giàn sưởi; 6- Van tiết lưu; 7- Két nước.
Nguyên lý hoạt động: Nước từ bình chứa nước, qua két làm mát, được dẫn vào bơm nước, đi vào làm mát động cơ. Trong thời gian chạy ấm máy, nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt (80o ÷ 84o) thì nước từ bơm nước đi vào thân máy, nắp máy đến giàn sưởi rồi về lại bơm, trên đường ống đến giàn sưởi có nhánh rẽ tới van tiết lưu, van này có tác dụng điều tiết lưu lượng nước nóng qua giàn sưởi để sưởi ấm trong xe. Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt thì van sẽ mở ra cho nước từ động cơ qua két làm mát, tại đây nước sẽ được làm mát bằng gió rồi về lại bơm. Như vậy nước sẽ được tuần hoàn cưỡng bức trong quá trình làm việc của động cơ.