Система охолодження — рідинна, закрита, з примусовою циркуляцією, складається з водяної сорочки в блоці та головці циліндрів двигуна, насоса охолоджуючої рідини, радіатора, розширювального бачка, вентилятора, термостата, пробки розширювального бачка, кожуха вентилятора, пробки.
У схему системи охолодження включений радіатор 5 обігрівача кабіни, а для автобусів і ГАЗ-2705 Комбі, крім того, радіатор 4 додаткового обігрівача та електронасос 3.
На автомобілі встановлено краник 2 радіатора обігрівача з електроприводом.
В одному корпусі знаходиться краник, зєднаний через механічний редуктор мікроелектродвигуном, що включається ручкою 1.
Краник має два положення - повністю відкритий або повністю закритий, до повороту рукоятки на 90° вправо від вихідного положення кран закритий, при подальшому повороті рукоятки вправо до упору - кран відкритий.
У зливній гілки радіатора обігрівача у верхній її точці розташований трійник 7. Трійник розташований у кабіні під панеллю приладів з правого боку.
У вивернутому на 2—3 оберти положенні пробки 8 трійника відбувається повідомлення системи опалення з атмосферою, що дозволяє повністю виключити повітряні пробки при заповненні системи охолодження двигуна та системи опалення робочою рідиною.
Підтримка правильного температурного режиму двигуна має вирішальний вплив на знос двигуна та економічність його роботи.
Оптимальна температура охолоджуючої рідини (85—90° С) підтримується за допомогою термостата, що діє автоматично, та чохла на облицювання радіатора.
Для контролю температури охолоджуючої рідини є вказівник температури, датчик якого ввернуто в патрубок термостата, що знаходиться на головці циліндрів.
Крім того, на щитку приладів є сигналізатор, що спалахує червоним світлом при підвищенні температури рідини вище 105° С.
Датчик сигналізатора знаходиться в задній кришці головки циліндрів.
При загоранні сигналізатора слід негайно встановити та усунути причину перегріву.
Термостат з твердим наповнювачем, двоклапанний, типу ТС-107-01 розташований у вихідному патрубку головки циліндрів і зєднаний шлангами з насосом охолоджуючої рідини та радіатором.
Основний клапан термостата починає відкриватися при температурі охолоджуючої рідини 78—82° С. За температури 94° С він вже повністю відкритий.
При закритому основному клапані рідина в системі охолодження двигуна циркулює, минаючи радіатор, через відкритий додатковий клапан термостата всередині сорочки охолодження двигуна.
При повністю відкритому основному клапані додатковий клапан закритий і вся рідина проходить через радіатор охолодження.
Опалювач кузова зєднаний паралельно з радіатором, і термостат не відключає його від двигуна.
Тому при прогріванні двигуна не слід відкривати заслінку повітроприпливу та включати електродвигун обігрівача.
Термостат автоматично підтримує необхідну температуру охолоджуючої рідини у двигуні, відключаючи та включаючи циркуляцію рідини через радіатор.
У холодну погоду, особливо при малих навантаженнях двигуна, майже все тепло відводиться внаслідок обдування двигуна холодним повітрям, і рідина, що охолоджує, через радіатор не циркулює.
Для підтримки оптимального температурного режиму двигуна при негативних температурах навколишнього повітря необхідно закривати облицювання радіатора чохлом.
У жодному разі не можна знімати термостат.
У холодну пору року двигун без термостата прогрівається довго і працює при низькій температурі рідини, що охолоджує.
В результаті прискорюється його знос, збільшується витрата палива, відбувається сильне відкладення смолистих речовин у двигуні, а також не забезпечується нормальна температура повітря в кабіні автомобіля.
У теплу пору року за відсутності термостата більшість охолоджуючої рідини циркулюватиме по малому колу (через сорочку охолодження двигуна), минаючи радіатор. Це призведе до перегріву двигуна.
Насос охолоджуючої рідини — центробіжного типу. Підшипник насоса відокремлений від охолоджуючої рідини самопідтискним сальником нерозбірної конструкції.
Рідина, що просочилася через сальник, не потрапляє в підшипник, а витікає назовні через контрольний отвір 3, який необхідно періодично очищати.
Підшипник насоса від переміщення утримується фіксатором 1, який загорнутий до упору і закерований.
Підшипник заповнюється мастилом під час збирання, і в процесі експлуатації додавання мастила не потрібно.
Шків насоса охолоджуючої рідини обертається разом зі шківом генератора одним клиновим ременем від шківа колінчастого валу.
Вентилятор — шестилопатевий, пластмасовий.
Наводиться в обертання від колінчастого валу клиновим ременем. Вентилятор обертається у двох підшипниках.
Підшипники встановлені у спеціальному кронштейні, закріпленому на кришці розподільних шестерень трьома шпильками.
Радіатор — трубчасто-стрічковий, з бічними пластмасовими бачками.
Бачки зєднані з остовом радіатора через гумову прокладку ущільнювача шляхом обтискання опорної пластини по фланцю пластмасових бачків.
На бачках та верхній пластині остова радіатора є кронштейни для кріплення радіатора до кузова автомобіля.
На правому бачку (по ходу автомобіля) в нижній частині є зливна пробка для зливу охолоджуючої рідини.
Розширювальний бачок— пластмасовий, зєднаний шлангом з патрубком, що підводить охолоджену рідину від радіатора до двигуна, і трубкою — з патрубком термостата та лівим бачком радіатора.
На бачку є мітка MIN — нижній допустимий рівень охолоджуючої рідини в бачку. Розширювальний бачок закритий різьбовою пробкою, що підтримує підвищений тиск у системі охолодження.
Пробка розширювального бачка, що герметично закриває систему охолодження, має два клапани: паровий, що відкривається при тиску 80-110 кПа (0,8-1,1 кгс/см2), і повітряний, що відкривається при розрідженні 10-10 кПа (0,01-0,1 кгс/см2).