Система охлаждения состоит из радиатора, водяного насоса с вентилятором, а также водяных полостей в блоке и головке цилиндров, которые сообщаются с системой охлаждения пускового двигателя.

Для автоматического регулирования температурного режима на дизеле устанавливается термостат типа ТС-107.

Охлаждающую жидкость заливают через горловину радиатора, заполняя всю систему охлаждения дизеля и пускового двигателя.

При работе дизеля охлаждающая жидкость из нижнего бачка радиатора через патрубок поступает к водяному насосу, а из него нагнетается в водораспределительный канал блок-картера. Из водораспределительного канала через окна жидкость поступает в пространство между стенками блока и гильзами (водяную рубашку), омывает гильзы, охлаждая их.

Из блок-картера по водоподводящим каналам охлаждающая жидкость поднимается в водяную рубашку головки цилиндров, откуда по водоотводной трубе через термостат (при открытом клапане) поступает в верхний бак радиатора. Проходя по трубкам сердцевины радиатора, жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором.

При пуске пускового двигателя, когда коленчатый вал дизеля еще не вращается, в системе охлаждения возникает местная термосифонная циркуляция воды, которая обеспечивает быстрый прогрев пускового двигателя.

После запуска дизеля (особенно в холодное время года), пока охлаждающая жидкость не прогреется до температуры + 80 °С, основной клапан термостата закрыт, и жидкость, минуя радиатор, направляется в насос и снова попадает в блок-картер.

При повышении температуры охлаждающей жидкости выше +80 °С основной клапан термостата приоткрывается, и охлаждающая жидкость начинает частично циркулировать через радиатор. Когда температура жидкости достигнет + 90 °С, клапан открывается полностью, и весь поток проходит через радиатор.

Температурный режим дизеля в холодное время года дополнительно регулируется шторкой, управляемой цепочкой из кабины трактора.

Для регулирования давления в пробке заливной горловины установлен паровоздушный клапан. При повышении давления в радиаторе свыше 0,3—0,4 кгс/см2 клапан срабатывает, и часть пара по пароотводной трубке выпускается наружу, а при разрежении в радиаторе, вследствие конденсации пара, атмосферный воздух поступает в радиатор.

Для слива воды из дизеля на блоке цилиндров имеется сливная трубка с краником, а для слива воды из радиатора — сливной краник, расположенный на нижнем патрубке радиатора.