やがてエンジン製造技術が進歩すると、排気量あたりの出力比が上がってエンジンの発熱量も多くなっていき、空冷では冷却しきれなくなっていく。また、車体にカウルが取り付けられたり、走行風が通り抜けるために必要なエンジンと車体の隙間が少なくなったりと、走行風による自然冷却があまり期待できなくなる要因もあり、競技用車や高性能車を中心に徐々に水冷化していくようになる。だがオートバイの場合には、自動車ほど急激に水冷化が普及することはなかった。これには市場の大きさの違いと、オートバイの持つ趣味性が多分に影響している。
エンジン製造技術の進歩によりオートバイ用エンジンを水冷化するのは技術的には難しくなくなったが、その反面、水冷エンジンを開発および製造するにはそれなりのコストを要する。市場が自動車ほど大きくなく車種あたりの販売数が少ないオートバイでは、このコストが車両販売価格が上がる大きな要因の一つになった。そのために、それほど高性能が要求されずコストが重視される車種、例えば原付スクーターや、スーパーカブのようなビジネス車では、水冷化が見送られて空冷エンジンを採用する場合が多かった。
また、自動車に比べて水冷エンジンの普及が遅れたせいもあってか、オートバイというと冷却フィンがある空冷エンジンの印象が強いという消費者側の心理もあり、それほど高性能を要求せずに外観や空冷エンジン独特の味わいを重視するような車種、例えばクルーザータイプやネイキッドタイプで空冷エンジンが採用されやすかった。
しかし近年では自動車排出ガス規制や騒音規制法等の環境規制の強化で、空冷エンジンでは規制に対応することが難しくなってきている。特に運転免許の区分等で排気量の上限が決められている、原動機付自転車、小型自動二輪車、普通自動二輪車といった中小排気量クラスでは、環境規制に対応して落ち込んだ出力を排気量を拡大して補うという方法を採るのが難しいために、より環境規制に対応しやすい水冷エンジンの採用が徐々に増える傾向にある。
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