Система охолодження ЗМЗ-40524 - рідинна, закрита, з примусовою циркуляцією охолоджувальної рідини.
Система охолодження двигуна складається з сорочок охолодження блоку 6 циліндрів і головки циліндрів 1, водяного насоса 5 з електромагнітною муфтою, термостата 2, зливної пробки 7, датчика температури охолоджувальної рідини системи управління 3.
Циркуляція охолоджувальної рідини в системі створюється відцентровим водяним насосом, що приводиться від колінчастого вала.
Насос подає рідину в сорочку охолодження 6 блока циліндрів, звідки рідина надходить у сорочку 1 головки циліндрів і далі в корпус термостата 2.
Термостат 2 автоматично регулює подачу охолоджувальної рідини в радіатор залежно від її температури.

Через штуцер кришки термостата в розширювальний бачок відводиться повітря при заповненні системи і пара, що виникає в системі охолодження.
Злив охолоджувальної рідини з двигуна здійснюється через отвір на лівій стороні блоку циліндрів, закритий пробкою 7.
Оптимальний температурний режим охолоджувальної рідини з точки зору мінімуму зношування та витрати палива лежить в межах 80-90°С.
Контроль температурного режиму двигуна здійснюється за покажчиком температури та сигналізатором перегріву (контрольна лампа), що знаходяться у складі комбінації приладів автомобіля.
Покажчик температури охолоджувальної рідини керується сигналом, що формується блоком управління на підставі інформації від датчика температури 3, розміщеного в корпусі термостата.
У комбінації приладів автомобіля, з покажчика температури охолоджувальної рідини знімається інформація про поточну температуру двигуна, і у разі перевищення гранично-допустимого значення 105°C, проводиться засвічення лампи сигналізатора перегріву охолоджувальної рідини.
Колір індикації сигналізатора — червоний.
Термостат
Термостат - з твердим наповнювачем, двоклапанний, з автоматичним дренажним клапаном ТС 107-05, ТР 2-01 або ТА 107-05.
Термостат розташований у алюмінієвому корпусі, встановленому на вихідному отворі сорочки охолодження головки циліндрів, та з'єднаний шлангами з водяним насосом, радіатором та розширювальним бачком.

Термостат автоматично підтримує необхідну температуру охолоджувальної рідини у двигуні, відключаючи та включаючи циркуляцію рідини по великому колу через радіатор.
На холодному двигуні основний клапан 4 термостата закритий, і вся охолоджувальна рідина циркулює через відкритий перепускний клапан 2 термостата у водяний насос по малому колу, минаючи радіатор.
При прогріванні двигуна та підйомі температури охолоджувальної рідини до 82 ± 2°C основний клапан термостата починає відкриватися, а перепускний - закриватися.
При цьому частина охолоджувальної рідини починає циркулювати по великому колу через радіатор охолодження.
При температурі 97 ± 2 °C основний клапан відкритий повністю на величину не менше 8,5 мм, перепускний клапан при цьому закритий і вся охолоджувальна рідина циркулює через радіатор по великому колу.
У фланці термостата виконано отвір з автоматичним дренажним клапаном 3.
Отвір служить для виходу повітря під час заправлення системи охолодження.
Під час роботи двигуна водяний насос створює тиск рідини, під дією якого кулька клапана піднімається і закриває отвір, перешкоджаючи витоку рідини в радіатор.
Герметичність з'єднання кришки термостата з корпусом забезпечується завдяки гумовій прокладці П-подібного профілю, встановленій на фланець термостата.
Термостат у корпус повинен бути встановлений таким чином, щоб виступ на стійці термостата зайшов у паз корпусу, що забезпечує найменший опір потоку охолоджувальної рідини.
Забороняється експлуатація двигуна без термостата, що призведе в літній час до перегріву двигуна, взимку - до тривалого прогріву та роботи двигуна на зниженому температурному режимі.
Підтримка термостатом робочого температурного режиму в системі охолодження має вирішальний вплив на знос деталей двигуна та економічність його роботи.
Можливі несправності системи охолодження та способи їх усунення
Причина несправності - Спосіб усунення
Двигун перегрівається:
- Серцевина радіатора засмічена брудом і комахами - Промийте зовні серцевину радіатора. Продуйте стисненим повітрям.
- Знижений рівень охолоджувальної рідини в розширювальному бачку - Знайдіть місце витоку охолоджувальної рідини. Усуньте течу. Долийте охолоджувальну рідину.
- Несправний термостат (клапан завис у закритому положенні) - Замініть термостат.
- Несправний водяний насос - Перевірте насос, замініть у разі несправності.
- Пошкодження клапана в пробці розширювального бачка (постійно відкритий клапан, через що система знаходиться під атмосферним тиском) - Замініть пробку розширювального бачка.
- Трубки радіатора, шланги та сорочка охолодження двигуна засмічені накипом та мулистими відкладеннями - Промийте систему охолодження та заповніть свіжою охолоджувальною рідиною.
Двигун перегрівається, з опалювача надходить холодне повітря:
- Надмірне зниження рівня охолоджувальної рідини через витік або пошкодження прокладки головки блоку циліндрів, що викликає утворення парових пробок у водяній сорочці двигуна - Усуньте витік охолоджувальної рідини. Замініть пошкоджену прокладку головки блоку циліндрів.
Двигун довго не прогрівається до робочої температури:
- Несправний термостат (клапан завис у відкритому положенні) - Замініть термостат.
Постійне зниження рівня охолоджувальної рідини в розширювальному бачку:
- Негерметичний радіатор - Замініть радіатор.
- Негерметичний розширювальний бачок - Замініть розширювальний бачок.
- Протікання охолоджувальної рідини через негерметичні з'єднання патрубків та шлангів - Підтягніть хомути кріплення шлангів.
- Пошкоджено ущільнення водяного насоса - Замініть водяний насос.
- Пошкоджено ущільнювальну прокладку корпусу водяного насоса - Замініть ущільнювальну прокладку.
- Недостатньо затягнуті болти кріплення головки блоку циліндрів (під час тривалої стоянки на холодному двигуні з'являється теча охолоджувальної рідини в стику між головкою та блоком циліндрів) - Затягніть болти кріплення головки блоку циліндрів необхідним моментом.
Конструкція насоса охолоджувальної рідини розглянута у статті – Особливості конструкції та заміна водяного насоса