Motor bloğu ısı transferi, içten yanmalı motorlarda termodinamik verimi doğrudan sınırlayan mekanizmadır. Yanma gazından soğutma suyuna uzanan ısı akısı; konveksiyonla gaz-duvar ara yüzeyinden katı bloğa iletim, ardından blok malzemesinden jaketle çevrili soğutma kanalına konveksiyon şeklinde ilerler. Bu çok dirençli devre, toplam ısı transferi direncini R_top = 1/(h_g·A) + t/(k·A) + 1/(h_w·A) ifadesiyle gösterir. Gaz tarafı ısı taşınım katsayısı h_g, silindir içi akışın döngüsel doğası nedeniyle sürekli değişir. Woschni korelasyonu bu katsayıyı h_g = 3,26 · B^(-0,2) · p^0,8 · T^(-0,55) · w^0,8 denkleminin çözümüyle verir; burada w karakteristik gaz hızı, yanma fazında ek türbülans terimi içerir. Yanma sırasında h_g değerleri 500-2000 W/m²K aralığında seyrederken egzoz fazında 100-300 W/m²K'e düşer. Blok malzemesindeki iletim direnci, gri dökme demir için k ≈ 45 W/mK ve alüminyum alaşımı için k ≈ 150 W/mK değerleriyle karakterize edilir. İnce duvar tasarımı iletim direncini azaltırken rijidlik kayıplarına neden olabilir; bu nedenle döküm simülasyonu ile mekanik ve termal analiz eş zamanlı yapılmalıdır. Siamese bore konfigürasyonunda silindir arası köprüdeki yüksek ısı akısı, silindir oval distorsiyonunu artırır ve bu bölge için yoğun ağ yapısı gerektiren CFD çözümleri tercih edilir. Soğutma suyu tarafı h_w, kanal geometrisi ve akış hızı fonksiyonudur. Diehl-Boelter korelasyonu (Nu = 0,023·Re^0,8·Pr^0,4) turbülanslı ısıtılan boru akışında doğruluğu kanıtlanmış bir referanstır. Kanal içi yerel kaynamanın (subcooled nucleate boiling) kontrol edilmesi için duvar sıcaklığı, soğutma suyunun kaynama noktasını aşmamalıdır; aksi hâlde film kaynaması termal direnci dramatik biçimde artırır ve hot spot oluşumunu tetikler.