冷卻系統用於確保引擎運轉的最佳熱狀態。
引擎冷卻系統為液冷式、閉式，具有冷卻液強制循環。
冷卻系統的主要總成與部件包括：散熱器、帶黏性驅動聯軸器的風扇、風扇護罩、風扇外殼、水道殼體、水泵、節溫器，以及冷卻液通過用的通道與連接管路。
與曲軸同軸佈置風扇並帶黏性驅動聯軸器的冷卻系統示意圖見圖 1。
引擎運轉期間，系統中冷卻液的循環由水泵 8 產生。
冷卻液從水泵 8 經通道 9 壓入左側汽缸列的冷卻腔，並經通道 14 壓入右側汽缸列的冷卻腔。
冷卻液沖洗汽缸套外表面後，經汽缸體上部接合面上的孔進入汽缸蓋冷卻腔。
加熱後的液體從汽缸蓋經通道 4、5 和 6 進入水道殼體的水箱箱體 17，從該處依溫度被導向散熱器或水泵進口。
部分液體經通道 15 排入機油熱交換器 16，在該處實現由機油向冷卻液的熱傳遞。
冷卻液從熱交換器被導向汽缸體第四缸所在區域的水套。
引擎的熱狀態自動調節：
- 由兩個節溫器，依引擎出口處冷卻液的溫度控制液流方向。引擎出口處冷卻液的額定溫度應在 85–90 °C 範圍內；
- 由風扇驅動的黏性聯軸器，依散熱器出口處的空氣溫度。
水道殼體（圖 1）由鑄鐵合金鑄造，並以螺栓固定在汽缸體前端面上。
水道殼體中鑄有水泵進口腔 7 與出口腔 11、連接通道 5 與 12、將冷卻液供入汽缸體的通道 9 與 14、從汽缸蓋排出冷卻液的通道 4 與 6、旁通通道 13、至機油熱交換器的排出通道 15、用於安裝節溫器的水箱箱體 17 腔、從散熱器至水泵的冷卻液供給通道 10。
水泵（圖 2）為離心式，安裝於水道殼體上。
殼體 1 中壓入帶軸 6 的徑向雙列球-滾子軸承。軸承兩端面由橡膠密封件保護。軸承內的潤滑脂由製造廠裝入。
使用中無需補充潤滑脂。
止推環 8 防止軸承外圈沿軸向移動。軸承軸的兩端壓裝有葉輪 3 與皮帶輪 7。
油封 2 壓入泵殼體中，其滑動環由彈簧持續壓向滑動環 5，該滑動環經橡膠密封套 4 裝入葉輪中。
泵殼體中在軸承與油封之間設有兩個孔：下孔與上孔。
上孔用於軸承與油封之間腔的通風，下孔用於檢查端面密封的完好性。
液體從下孔滲漏表示密封故障。
使用中兩個孔均應保持清潔，因其堵塞將導致軸承損壞。
水泵油封（圖 3）由黃銅外殼體 1 組成，其中裝入橡膠密封套 2。
密封套內部佈置有帶內骨架 4 與外骨架 5 的彈簧 3。彈簧壓緊滑動環 6。
滑動環由石墨-鉛硬壓減摩材料製成。
風扇與黏性聯軸器（圖 4）。
直徑 710 mm 的九葉風扇 1 由玻璃纖維增強聚醯胺製成，風扇輪轂 3 為金屬。
風扇驅動採用自動接合的黏性型聯軸器 2，其固定於風扇輪轂 3 上。
聯軸器的工作原理基於液體在聯軸器從動部分與主動部分之間小間隙中的黏性摩擦。工作液採用高黏度矽油。
聯軸器為不可拆式，使用中無需技術保養。
當散熱器出口處的空氣溫度升高至 61–67 °C 時，聯軸器接合。
熱雙金屬螺旋 4 控制聯軸器的工作。
風扇置於固定式環形外殼中，該外殼剛性固定於引擎上。
風扇護罩、風扇外殼有助於增大風扇經散熱器壓送的氣流量。
風扇護罩與風扇外殼由 U 形截面環形橡膠密封件連接。
散熱器（KAMAZ 汽車用）為銅焊式，為提高散熱，散熱帶製有百葉窗式沖孔，其以側支架經橡膠墊固定於車架縱梁，並以上拉桿固定於合併空氣集管。
節溫器（圖 5）可藉由改變冷卻液經散熱器的流量，加速冷機的暖機並維持冷卻液溫度不低於 75 °C。
在水道殼體的水箱箱體 5 中並聯安裝有兩個節溫器，其開始開啟溫度為 (80 + 2) °C。
當冷卻液溫度低於 80 °C 時，主閥 12 由彈簧 11 壓向殼體 14 的閥座，封閉冷卻液通往散熱器的通路。
旁通閥 6 開啟，經旁通通道 4 將水道殼體的水箱箱體與水泵進口連通。
當冷卻液溫度高於 80 °C 時，位於感溫筒 10 中的填料 9 開始熔化，體積增大。
填料由 60% 地蠟（石油蠟）與 40% 鋁粉的混合物組成。
膨脹填料的壓力經橡膠襯墊 8 傳至活塞 13，活塞向外擠出，移動帶主閥 12 的感溫筒 10，壓縮彈簧 11。
殼體 14 與閥 12 之間打開通往散熱器的冷卻液環形通路。
當冷卻液溫度為 93 °C 時，節溫器完全開啟，閥升高不小於 8,5 mm。
在主閥開啟的同時，旁通閥 6 隨感溫筒移動，封閉水道殼體水箱箱體中將其與水泵進口連通的孔。
當冷卻液溫度降至 80 °C 及以下時，在彈簧 7 與 11 的作用下，閥 12 與 6 回到原始位置。
為監控冷卻液溫度，在水道殼體的水箱箱體上安裝有兩個溫度感測器 1 與 2。
感測器 1 將當前溫度值顯示於儀表板，感測器 2 作為冷卻液過熱警報器。
當溫度升高至 98–104 °C 時，儀表板上的冷卻液危急過熱指示燈亮起。
膨脹水箱 1（圖 1）安裝於 KAMAZ 汽車引擎上，位於汽車行進方向右側。
膨脹水箱經旁通管 19 與水泵進口腔連接，經排汽管 2 與散熱器上水箱連接，並與壓縮機排液管 3 連接。
膨脹水箱用於補償冷卻液受熱膨脹時的體積變化，並可監控冷卻系統的充滿程度，且有助於從中排出空氣與蒸汽。
膨脹水箱由半透明丙烯共聚物製成。
水箱頸上旋有膨脹水箱蓋（圖 6），帶有進氣閥 6（空氣閥）與排氣閥（蒸汽閥）。
排氣閥與進氣閥合併為閥組 8。閥組為不可拆式。
受彈簧 3 載荷的排氣閥在冷卻系統中維持 65 kPa（0,65 kgf/cm²）的過壓；受較弱彈簧 5 載荷的進氣閥 6 防止引擎冷卻時系統中產生真空。
當冷卻系統中真空為 1–13 kPa（0,01–0,13 kgf/cm²）時，進氣閥開啟，使冷卻系統與環境相通。
引擎冷卻液的加註經膨脹水箱加註口進行。
加註冷卻系統前，須先打開暖氣系統的閥門。
排放冷卻液時，應打開熱交換器與起動預熱器泵組的排放閥，旋下散熱器下水箱與膨脹水箱上的塞子。
不允許在熱機時打開膨脹水箱蓋，因為此時可能從膨脹水箱頸噴出熱冷卻液與蒸汽。
不允許在無膨脹水箱蓋的情況下使用汽車。
對於風扇沿曲軸軸線佈置的引擎，發電機與水泵驅動多楔皮帶 2 的張緊調整（圖 7）按以下方式進行：
- 鬆開發電機後腳固定螺栓 11、發電機前腳固定螺母 10、發電機板固定螺栓 8、張緊螺栓固定螺栓 5；
- 藉移動螺母 6 確保必要的皮帶張緊；以螺母 7 固定發電機位置；
- 擰緊螺栓 5、8 與 11，擰緊螺母 10。
調整後檢查張緊：
- 正確張緊的皮帶 2，在以 44,1 ± 5 N（4,5 ± 0,5 kgf）的力按壓最大跨距中點時，其撓度應為 6–10 mm。
