Wiele współczesnych silników wyposażono w dwuobwodowy układ chłodzenia zawierający dwa niezależne obwody chłodzenia kadłuba i głowicy silnika. Wówczas przepływ cieczy chłodzącej regulują dwa termostaty, które mogą być umieszczone w oddzielnej lub we wspólnej obudowie. Strumień cieczy chłodzącej przepływający przez kadłub utrzymuje jego temperaturę w zakresie od 90 do 115°C, a strumień cieczy chłodzącej przepływający przez głowicę zachowuje jej temperaturę na stałym poziomie 90°C. Jest to podyktowane głównie wytrzymałością termiczną stosowanych powszechnie materiałów do budowy kadłubów i głowic silników spalinowych.

Dwuobwodowy układ chłodzenia może być wyposażony także w mechanicznie odłączaną pompę cieczy chłodzącej, przesłonę sterowaną podciśnieniem oraz zawór regulacyjny pompy, który włącza lub wyłącza pompę cieczy chłodzącej. Wyposażenie takich układów zależy także od układu położenia oraz ilości cylindrów w silniku. Dla silników typu bokser sprawa jest bardziej zaawansowana ze względu na usytuowanie głowic i ich wzajemną odległość. Pompa cieczy chłodzącej w fazie nagrzewania się cieczy nie tłoczy cieczy chłodzącej do zespołów silnika. W tym trybie pracy układu chłodzenia zawór regulacyjny pompy cieczy za pomocą sygnałów ze sterownika silnika otwiera przepływ podciśnienia z układu dolotowego silnika. Podciśnienie z układu dolotowego steruje membraną, która za pośrednictwem popychaczy jest połączona z przesłoną regulacyjną. W chwili włączenia pompy cieczy na membranę nie działa podciśnienie z układu dolotowego silnika. Sprężyna ściska membranę połączoną z przesłoną, która ustępuje i przybiera położenie wyjściowe. Koło obiegowe pompy cieczy zostaje odblokowane i ciecz swobodnie przepływa przez zespoły silnika. Na podstawie sygnałów ze sterownika silnika regulowana jest praca termostatów, głównie sygnałów reprezentujących temperaturę silnika w wybranych punktach pomiarowych. Dwuobwodowy układ chłodzenia najczęściej jest stosowany w doładowanych silnikach o bezpośrednim wtrysku benzyny w celu zmniejszenia strat tarcia i poprawy sprawności cieplnej silnika. W niektórych przypadkach stosuje się specjalne czujniki definiujące intensywność przepływu cieczy w układzie chłodzenia.

Termostat

Wymiana termostatu o elemencie rozszerzalnym z wkładką z elastomeru lub termostatu sterowanego elektronicznie wymaga opróżnienia układu chłodzenia z cieczy chłodzącej, a następnie wykonania czynności opisanych poniżej. Procedura ta obowiązuje dla większości współcześnie produkowanych tłokowych silników spalinowych.

• Od króćców kanałów cieczy chłodzącej wbudowanych w pojedynczy korpus lub zespół obudowy termostatu odłączyć wszystkie przewody dopływu i odpływu cieczy chłodzącej. Zaczynać od dolnych przewodów przy chłodnicy – ułatwi to opróżnianie układu chłodzenia bez ryzyka zabrudzenia silnika. Do tego celu w starszych rozwiązaniach konstrukcyjnych można także wykorzystać korek spustowy cieczy chłodzącej.
• W termostatach sterowanych elektronicznie i wyposażonych w umieszczony w korpusie czujnik temperatury silnika odłączyć wszystkie złącza elektryczne i zabezpieczyć je przed zabrudzeniem lub zalaniem cieczą.
• Wymontować pasek napędu pompy cieczy chłodzącej sterowanej zaworem regulacji przepływu cieczy chłodzącej umieszczonej we wspólnej obudowie zespołu termostatów. Dla pompy o napędzie elektrycznym wykonać jej demontaż i oczyścić ją z zanieczyszczeń i osadów w razie konieczności wymienić. W termostatach o elemencie rozszerzalnym z wkładką z elastomeru wymienić wkład zamontowany w obudowie termostatu. Często w wyniku długotrwałej eksploatacji ulegają uszkodzeniu.
• W termostatach sterowanych elektronicznie, termostatach układu dwuobwodowego oraz termostatach zintegrowanych z pompą cieczy chłodzącej wymienić cały zespół termostatów wraz z wyposażeniem dodatkowym. Jeżeli czujnik temperatury cieczy jest demontowany, a jego charakterystyka napięciowa wskazuje na poprawną pracę w całym zakresie mierzonych wartości, to można pozostawić go bez wymiany. W termostatach zintegrowanych z pompą cieczy chłodzącej wymienić pasek napędowy oraz ewentualnie zawór sterowania trybami pracy pompy cieczy chłodzącej (czynność nieobowiązkowa).
• Zamontować wszystkie wcześniej wymontowane przewody cieczy chłodzącej oraz złącza elektryczne.
• Napełnić układ chłodzenia cieczą i nagrzać silnik do normalnej temperatury pracy. Ciecz chłodząca zwłaszcza w układach sterowanych elektronicznie wyposażonych w szereg elementów wykonawczych i pomiarowych musi być bezwzględnie dopasowana do danego typu układu, w szczególności co do składu chemicznego i temperatury wrzenia. Jeżeli wymaga tego producent samochodu, przed wymianą cieczy należy w normach (np. SAE lub ASTM) sprawdzić, czy nadaje się ona do danego układu chłodzenia. W przypadku pojazdów wyposażonych w dwuobwodowy układ chłodzenia zawierający rozdzielacze cieczy chłodzącej i dwa termostaty zaleca się stosowanie cieczy HOAT lub wyżej klasyfikowanych (SiOAT, NOAT, NMOAT, POAT).
• Sprawdzić szczelność wszystkich połączeń cieczy chłodzącej i poprawność zamontowania połączeń elektrycznych.
• Po nagrzaniu silnika i otwarciu wszystkich termostatów uzupełnić poziom cieczy chłodzącej w układzie chłodzenia silnika.
• W przypadku termostatów sterowanych elektronicznie, termostatów wyposażonych w zawór regulacji trybami pracy pompy cieczy chłodzącej lub termostatów z wbudowanym czujnikiem temperatury silnika wykasować z pamięci diagnostycznej sterownika silnika kody usterek, jeżeli zostały w niej zarejestrowane. Względnie wykonać procedurę odpowietrzenia w trybie aktywacji pracy pompy lub uruchomienia zaworów sterujących za pomocą diagnoskopu – procedura postępowania jest indywidualna i zależy od marki pojazdu i oprogramowania diagnoskopu.
• W układach chłodzenia wyposażonych w pompę cieczy chłodzącej o sterowaniu elektronicznym sprawdzić naciąg paska napędu tej pompy.
• Wykonać jazdę próbną. Następnie sprawdzić szczelność układu chłodzenia i odczytać zawartość pamięci diagnostycznej sterownika silnika.

Najczęstszą przyczyną uszkodzenia termostatów są cząstki stałe, osady, pyły i olej płynące w układzie chłodzenia silnika – w przypadku uszkodzenia niektórych podzespołów lub zbyt długiej eksploatacji cieczy. Osadzają się one na ściankach elementu rozszerzalnego i blokują ruch jego elementu rozszerzalnego, powodują kruszenie uszczelnień i/lub ograniczenie wydajności pompy cieczy chłodzącej. Niesprawność termostatu może być także spowodowana przegrzaniem silnika w skrajnych warunkach jego pracy. Niekiedy uszkodzeniu ulega obudowa lub zespół mocowania termostatu, które pod wpływem zbyt wysokiej temperatury przepływającej cieczy chłodzącej pękają lub ulegają odkształceniu plastycznemu. Taka niesprawność najczęściej prowadzi do blokowania trzpienia termostatu lub przepony zmiany obiegu cieczy chłodzącej oraz ubytków cieczy chłodzącej z układu chłodzenia. Podczas zmiany trybów pracy pompy cieczy chłodzącej sterowanej elektronicznie w dwuobwodowym lub klasycznym układzie chłodzenia może występować stukanie. Jest to normalny objaw eksploatacji takiej pompy cieczy chłodzącej wynikający z przestawiania koła obwodowego sterowania trybami jej pracy przez układ podciśnieniowy układu dolotowego silnika. Dopiero w przypadku pojawiania się stuków podczas całego okresu eksploatacji można podejrzewać uszkodzenie mechaniczne pompy.

Niezależnie od typu i rodzaju napędu pompa cieczy chłodzącej musi zapewniać odpowiedni przepływ cieczy chłodzącej w układzie chłodzenia silnika w każdych warunkach pracy silnika w szczególności dla silników charakteryzujących się wysokim średnim maksymalnym ciśnieniem czynnika roboczego w komorze spalania. W przeciwnym razie nastąpi przegrzanie silnika i jego uszkodzenie. W większości silników stosuje się odśrodkowe pompy zamocowane do kadłuba, a w nowszych silnikach pompy zintegrowane z obudową termostat, które zazwyczaj wymienia się jako cały podzespół. Najczęściej pompy cieczy chłodzącej są napędzane mechanicznie – paskiem wieloklinowym napędu osprzętu silnika lub paskiem zębatym napędu rozrządu.

Nadmierny hałas emitowany podczas pracy pompy cieczy chłodzącej może świadczyć o skrzywieniu wałka wirnika lub zużyciu jego łożyska tocznego. W większości typów pomp stosuje się łożyska toczne (kulkowo-kulkowe lub walcowo-kulkowe). Zużycie wirnika pompy następuje wskutek przeciążenia termicznego lub nadmiernego nagromadzenia zanieczyszczeń stałych w układzie chłodzenia. Zużycie łożyska pompy cieczy chłodzącej jest naturalnym objawem jego eksploatacji. Do intensyfikacji zużycia wirnika i łożyska może przyczynić się skrzywienie wałka pośredniego osadzenia tych elementów w wyniku utraty ich współosiowości. Uszkodzenia gwintów osadzenia koła pasowego pompy cieczy wynikają głównie z nieprawidłowego przebiegu montażu oraz z niewłaściwego momentu dokręcenia śruby mocującej koło. Pompy mechaniczne są bardziej narażone na zużycie, ponieważ stosuje się w nich wiele podzespołów osadzonych na łożyskach, które mają określony czas eksploatacji. W niektórych silnikach o dwuobwodowym układzie chłodzenia stosuje się także elektrycznie napędzane pompy cieczy chłodzącej współpracujące ze sterownikiem silnika. W pompach elektrycznych stosuje się napęd za pomocą silnika elektrycznego, ze sterowaniem prędkością obrotową wirnika. Zmieniając prędkość obrotową elektrycznego silnika napędu pompy, sterownik silnika dostosowuje wydatek elektrycznie napędzanej pompy cieczy chłodzącej do chwilowego zapotrzebowania wynikającego z warunków pracy silnika spalinowego. Jest to bardzo ważne w przypadku oddzielnej regulacji temperatury kadłuba i głowicy. Aby zapewnić poprawną pracę, niezbędny jest bardzo duży wydatek przepływu cieczy chłodzącej w szczególności w obwodzie głowicy przy małych prędkościach obrotowych silnika od biegu jałowego do 2000 obr./min. W tym zakresie mechaniczne pompy cieczy chłodzącej napędzane od wału korbowego silnika, nie są wstanie zapewniać określonego wydatku w tym zakresie prędkości obrotowej silnika. Jest to analogiczna sytuacja do sterowania układem wspomagania kierownicy za pomocą elektrycznego silnika.

W elektrycznych pompach cieczy chłodzącej współpracujących ze sterownikiem silnika zużyciu ulegają: korpus, wirnik, wałek prowadzący, łożysko, silnik elektryczny oraz gniazdo zasilania i sygnałów sterujących. Takie pompy mogą być zamocowane w dowolnym miejscu w komorze silnika, ponieważ nie wymagają zewnętrznego źródła napędu. Ponadto nie trzeba sprawdzać naciągu paska podczas ich montażu. Mają one łożyska wirnika przy wewnętrznym silniku napędowym umocowanym w korpusie. Jeżeli elektryczna pompa cieczy chłodzącej utraci wydajność wskutek uszkodzenia wirnika, wałka lub łożyska, należy ją wymienić. Usterka pompy cieczy chłodzącej o napędzie elektrycznym najczęściej dotyczy uszkodzenia silnika napędowego, co jest sygnalizowane za pomocą kodu usterki. Poza tym silniki elektryczne można zdiagnozować podając odpowiednie napięcie zasilania około 12 V. Brak reakcji silnika elektrycznego oznacza jego uszkodzenie. Jest to standardowa procedura diagnozowania silników prądu stałego. Warto także sprawdzić połączenia elektryczne w przypadku nieprawidłowej pracy silnika napędowego pompy. Usterki związane z wydajnością pompy są sygnalizowane przez układ kontroli temperatury w systemach wieloobwodowych za pośrednictwem odczytu wartości rzeczywistych z czujników temperatury. Należy pamiętać, że niewłaściwa temperatura cieczy nie zawsze musi oznaczać uszkodzenie pompy, ale może być spowodowane uszkodzeniem elektrycznie sterowanych termostatów lub sterownika kontroli temperatury cieczy i regulacji podzespołów wykonawczych i pomiarowych. Najkorzystniej jest rozpocząć diagnostykę od odczytu kodów usterek i analizy wartości rzeczywistych sygnałów wyjściowych z elementów nastawczych i pomiarowych. W trudnych analizach warto sprawdzić charakterystyki napięć zasilania, prądów sterowania i napięć sygnałowych czujników i elementów pośrednich za pomocą oscyloskopu.

Wymiana elektrycznie napędzanej pompy cieczy chłodzącej polega na odłączeniu akumulatora od instalacji elektrycznej pojazdu, rozłączeniu złącza elektrycznego zasilania pompy oraz wykręceniu śrub jej mocowania. Po zamontowaniu nowej pompy należy sprawdzić zawartość pamięci diagnostycznej sterownika silnika i wykasować zarejestrowane w niej kody usterek. Są one rejestrowane podczas wymiany pompy cieczy chłodzącej np. z powodu odłączenia akumulatora od instalacji elektrycznej samochodu (sygnalizowany brak sygnału lub brak zasilania pompy).