การหล่อเย็นน้ำมันคือการใช้น้ำมันเครื่องเป็นสารหล่อเย็น โดยทั่วไปเพื่อขจัดความร้อนส่วนเกินออกจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องยนต์ที่ร้อนจะถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำมันซึ่งโดยปกติจะผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งโดยทั่วไปคือหม้อน้ำประเภทหนึ่งที่เรียกว่าออยล์คูลเลอร์ น้ำมันที่ระบายความร้อนจะไหลกลับเข้าสู่วัตถุร้อนเพื่อทำให้วัตถุเย็นลงอย่างต่อเนื่อง
การระบายความร้อนด้วยน้ำมันมักใช้เพื่อระบายความร้อนให้กับเครื่องยนต์รถจักรยานยนต์สมรรถนะสูงที่ไม่ระบายความร้อนด้วยของเหลว โดยทั่วไปแล้ว กระบอกกระบอกสูบจะยังคงระบายความร้อนด้วยอากาศตามแบบรถจักรยานยนต์แบบดั้งเดิม แต่ฝาสูบจะได้ประโยชน์จากการระบายความร้อนเพิ่มเติม เนื่องจากมีระบบหมุนเวียนน้ำมันสำหรับการหล่อลื่นอยู่แล้ว น้ำมันนี้จึงถูกส่งไปยังฝาสูบและใช้เป็นสารหล่อเย็นของเหลวด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับระบบน้ำมันที่ใช้สำหรับการหล่อลื่นเพียงอย่างเดียว การหล่อเย็นน้ำมันจำเป็นต้องมีความจุน้ำมันเพิ่มเติม อัตราการไหลผ่านปั๊มน้ำมันที่มากขึ้น และเครื่องทำความเย็นน้ำมัน (หรือเครื่องทำความเย็นที่ใหญ่กว่าปกติ)
หากการระบายความร้อนด้วยอากาศเพียงพอสำหรับระยะเวลาการทำงานส่วนใหญ่ (เช่น สำหรับเครื่องยนต์อากาศยานที่กำลังบิน หรือรถจักรยานยนต์ที่กำลังเคลื่อนที่) การระบายความร้อนด้วยน้ำมันเป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการรับมือกับช่วงเวลาที่จำเป็นต้องระบายความร้อนเป็นพิเศษ (เช่น เครื่องยนต์อากาศยานแล่นก่อนเครื่องขึ้น หรือรถจักรยานยนต์ในการจราจรติดขัดในเมือง) แต่หากเครื่องยนต์เป็นเครื่องยนต์รถแข่งที่ผลิตความร้อนปริมาณมากอยู่เสมอ การระบายความร้อนด้วยน้ำหรือของเหลวอาจเหมาะกว่า
เครื่องยนต์การบินที่ระบายความร้อนด้วยอากาศอาจมี "การระบายความร้อนด้วยแรงกระแทก" เมื่อลงจากระดับความสูงที่ล่องเรือก่อนที่จะลงจอด ในระหว่างการลงสู่พื้น จำเป็นต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย เครื่องยนต์จึงถูกเร่งกลับและทำให้เกิดความร้อนน้อยกว่าเมื่อรักษาระดับความสูงไว้มาก ขณะกำลังลง ความเร็วเครื่องบินของเครื่องบินจะเพิ่มขึ้น ทำให้อัตราการระบายความร้อนด้วยอากาศของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นอย่างมาก ปัจจัยเหล่านี้อาจทำให้ฝาสูบแตกได้ แต่การนำฝาสูบระบายความร้อนด้วยน้ำมันมาใช้จะช่วยลดหรือยกเลิกปัญหาได้อย่างมาก เนื่องจากขณะนี้หัวสูบได้รับการ "อุ่นด้วยน้ำมัน" แล้ว
ในช่วงทศวรรษ 1980 Suzuki ใช้ระบบระบายความร้อนน้ำมัน "SACS" ในรถสปอร์ต GSX-R แต่ต่อมาได้เปลี่ยนมาใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ [1]
เครื่องยนต์ Wankel มีระบบระบายความร้อนด้วยน้ำมันนอกเหนือจากการระบายความร้อนด้วยของเหลวเพื่อจัดการกับความร้อนที่มากเกินไปได้สำเร็จ เครื่องยนต์โรตารีนี้มีชื่อเสียงมากที่สุดในการใช้งานใน Mazda RX-7 และ RX-8
การหล่อลื่นเป็นรูปแบบพื้นฐานของการหล่อเย็นน้ำมัน เครื่องยนต์ในยุคแรกๆ ที่หมุนช้าๆ บางรุ่นจะมี "ช้อนกระเด็น" อยู่ใต้ปลายด้านใหญ่ของก้านสูบ ช้อนนี้จะจุ่มลงในน้ำมันในอ่างและเหวี่ยงน้ำมันไปรอบๆ โดยหวังว่าจะระบายความร้อนและหล่อลื่นด้านล่างของลูกสูบ
น้ำมันมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำ จึงสามารถนำไปใช้ทำให้สิ่งของเย็นลงได้ที่อุณหภูมิ 100 °C หรือสูงกว่า อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนด้วยน้ำที่มีแรงดันอาจเกิน 100 °C น้ำมันเป็นฉนวนไฟฟ้า ดังนั้นจึงสามารถใช้ภายในหรือสัมผัสโดยตรงกับอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ในหม้อแปลงไฟฟ้า น้ำมันมีอยู่แล้วเป็นสารหล่อลื่น ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ถังน้ำหล่อเย็น ปั๊ม หรือหม้อน้ำเพิ่มเติม (แม้ว่ารายการเหล่านี้ทั้งหมดอาจต้องมีขนาดใหญ่กว่าอย่างอื่นก็ตาม) น้ำหล่อเย็นสามารถกัดกร่อนเครื่องยนต์ได้ และต้องมีสารยับยั้งการกัดกร่อน/สารยับยั้งสนิม ในขณะที่น้ำมันช่วยตามธรรมชาติ เพื่อป้องกันการกัดกร่อน ดังนั้น หากปะเก็นชำรุด น้ำมันหล่อเย็นอาจเข้าไปในห้องเผาไหม้หรือบ่อพัก อาจเป็นความไม่สะดวกเพียงอย่างเดียว แต่หากน้ำหล่อเย็นรั่วไหลในทำนองเดียวกัน เครื่องยนต์อาจเสียหายอย่างมากได้น้ำมันหล่อเย็นอาจถูกจำกัดให้อยู่ที่วัตถุทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 200–300 °C โดยประมาณ มิฉะนั้น น้ำมันอาจสลายตัวและทิ้งคราบเขม่าไว้ น้ำบริสุทธิ์อาจระเหยหรือเดือด แต่ไม่สามารถย่อยสลายได้ แม้ว่ามันอาจจะกลายเป็นมลพิษและเป็นกรดก็ตาม น้ำมีอยู่ทั่วไปหากจำเป็นต้องเติมสารหล่อเย็นในระบบ แต่น้ำมันอาจไม่เป็นเช่นนั้น น้ำมันอาจติดไฟได้ต่างจากน้ำตรงที่ความร้อนจำเพาะของน้ำหรือน้ำ/ไกลคอลมีค่าประมาณสองเท่าของน้ำมัน ดังนั้น ปริมาณน้ำที่กำหนด อาจดูดซับความร้อนของเครื่องยนต์ได้มากกว่าน้ำมันที่มีปริมาตรเท่ากัน ดังนั้น น้ำอาจเป็นสารหล่อเย็นที่ดีกว่าหากเครื่องยนต์ผลิตความร้อนปริมาณมากอย่างถาวร ทำให้ดีกว่าสำหรับเครื่องยนต์สมรรถนะสูงหรือเครื่องยนต์รถแข่ง
