冷却系统的作用是保证柴油机在良好的温度环境下工作，恒定适宜的冷却水温度对延长柴油机的寿命、降低燃油消耗率、提高动力性能与减少排放都有着重要的意义。本文针对渔船柴油机起动过程时间长、传统冷却系统不能随着柴油机工况的变化自行调节水温和温度变化波动大，设计了柴油机冷却水恒温控制系统。冷却水恒温控制系统设计：起动过程中，通过渔船发电机的尾气对冷却水进行加热，缩短柴油机起动过程的时间；正常工况下，利用变频器控制水泵和步进电机控制三通分流阀取代传统的水泵与节温器，通过单片机控制实现冷却水温度控制。冷却水泵转速与三通分流阀的开度控制原理：单片机通过转速信号和油门位置信号分析得出此时冷却水流量，并将流量控制信号输送给变频器改变冷却水流量（对冷却水流量进行的是超越控制）；此时冷却水温度处于最佳温度附近，随后通过获得的水温信号判断是否最佳工作状态温度，并调节阀门的开度，对冷却水温度进行微调，使其稳定在最佳工作状态下的温度。本文在设计中需要获得柴油机各工况运行最佳冷却水温度和流量，所以对实验柴油机不同温度的热平衡进行实验研究，研究结果表明：柴油机各工况下运行时所需水温不同，且水温的变化对油耗率有一定的影响，但适宜的水温并不一定是燃油消耗率最低时的温度，在不改变柴油机内部结构的情况下，不要追求油耗率过度改变冷却水温度而损害柴油机。通过热平衡实验台对获得的实验结果进行实验验证，研究结果表明：起动过程中利用尾气余热对冷却水升温和恒定控制各工况冷却水最佳温度可以达到缩短起动时间降低排放和正常工况下节约燃油的效果，缩短起动时间为13分钟，正常工况下最大燃油消耗率为5.4%，平均燃油消耗率为3.6%。本文对柴油机恒温系统硬件选型、硬件电路设计与软件进行设计。柴油机恒温系统可以实现了缩短暖机时间和根据柴油机的不同工况来控制冷却水的温度使其达到各工况下的最佳运行状态，达到对冷却水温度的精确控制。并且具有一定的节油效果，运用在渔业船舶柴油机上将会带来经济效益。