Ο θερμοστάτης είναι ένα είδος αυτόματης συσκευής ρύθμισης της θερμοκρασίας, που συνήθως περιέχει ένα στοιχείο ανίχνευσης θερμοκρασίας, το οποίο διαστέλλεται ή συρρικνώνεται για να ενεργοποιήσει και να απενεργοποιήσει τη ροή του ψυκτικού υγρού, δηλαδή να ρυθμίσει αυτόματα το νερό στο ψυγείο ανάλογα με τη θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού, να αλλάξει το εύρος κυκλοφορίας του ψυκτικού υγρού και να ρυθμίσει την ικανότητα απαγωγής θερμότητας του συστήματος ψύξης.
Ο κύριος θερμοστάτης του κινητήρα είναι θερμοστάτης τύπου κεριού, ο οποίος ελέγχεται από την παραφίνη στο εσωτερικό μέσω της αρχής της θερμικής διαστολής και της ψυχρής συστολής για τον έλεγχο της κυκλοφορίας του ψυκτικού υγρού. Όταν η θερμοκρασία ψύξης είναι χαμηλότερη από την καθορισμένη τιμή, η καθαρισμένη παραφίνη στο σώμα αισθητήρα θερμοκρασίας του θερμοστάτη είναι στερεά, η βαλβίδα θερμοστάτη υπό την επίδραση του ελατηρίου κλείνει το κανάλι μεταξύ του κινητήρα και του ψυγείου, το ψυκτικό υγρό μέσω της αντλίας νερού επιστρέφει στον κινητήρα, ο κινητήρας κάνει μικρό κύκλο. Όταν η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού φτάσει στην καθορισμένη τιμή, η παραφίνη αρχίζει να λιώνει και σταδιακά γίνεται υγρό, και ο όγκος αυξάνεται και πιέζει τον ελαστικό σωλήνα για να τον συρρικνώσει. Ταυτόχρονα, ο ελαστικός σωλήνας συρρικνώνεται και ασκεί ανοδική ώθηση στη ράβδο ώθησης. Η ράβδος ώθησης ασκεί καθοδική ώθηση στη βαλβίδα για να ανοίξει τη βαλβίδα. Αυτή τη στιγμή, το ψυκτικό υγρό ρέει μέσω του ψυγείου και της βαλβίδας θερμοστάτη και στη συνέχεια ρέει πίσω στον κινητήρα μέσω της αντλίας νερού για μεγάλη κυκλοφορία. Το μεγαλύτερο μέρος του θερμοστάτη είναι τοποθετημένο στον σωλήνα εξόδου νερού της κυλινδροκεφαλής, το οποίο έχει το πλεονέκτημα της απλής δομής και της εύκολης εκκένωσης των φυσαλίδων στο σύστημα ψύξης. Το μειονέκτημα είναι ότι ο θερμοστάτης συχνά ανοίγει και κλείνει κατά τη λειτουργία, παράγοντας φαινόμενο ταλάντωσης.
Όταν η θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα είναι χαμηλή (κάτω των 70°C), ο θερμοστάτης κλείνει αυτόματα τη δίοδο που οδηγεί στο ψυγείο και ανοίγει τη δίοδο που οδηγεί στην αντλία νερού. Το νερό ψύξης που ρέει από το χιτώνιο νερού εισέρχεται στην αντλία νερού απευθείας μέσω του εύκαμπτου σωλήνα και αποστέλλεται στο χιτώνιο νερού από την αντλία νερού για κυκλοφορία. Επειδή το νερό ψύξης δεν διαχέεται από το ψυγείο, η θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα μπορεί να αυξηθεί γρήγορα. Όταν η θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα είναι υψηλή (πάνω από 80°C), ο θερμοστάτης κλείνει αυτόματα τη δίοδο που οδηγεί στην αντλία νερού και ανοίγει τη δίοδο που οδηγεί στο ψυγείο. Το νερό ψύξης που ρέει από το χιτώνιο νερού ψύχεται από το ψυγείο και στη συνέχεια αποστέλλεται στο χιτώνιο νερού από την αντλία νερού, γεγονός που βελτιώνει την ένταση ψύξης και αποτρέπει την υπερθέρμανση του κινητήρα. Αυτή η κυκλική διαδρομή ονομάζεται μεγάλος κύκλος. Όταν η θερμοκρασία λειτουργίας του κινητήρα είναι μεταξύ 70°C και 80°C, υπάρχουν ταυτόχρονα μεγάλοι και μικροί κύκλοι, δηλαδή ένα μέρος του νερού ψύξης για μεγάλο κύκλο και το άλλο μέρος του νερού ψύξης για μικρό κύκλο.
Η λειτουργία του θερμοστάτη του αυτοκινήτου είναι να κλείνει το αυτοκίνητο πριν η θερμοκρασία φτάσει στην κανονική θερμοκρασία. Σε αυτή τη φάση, το ψυκτικό υγρό του κινητήρα επιστρέφει στον κινητήρα μέσω της αντλίας νερού και πραγματοποιείται μια μικρή κυκλοφορία στον κινητήρα για να ζεσταθεί γρήγορα ο κινητήρας. Όταν η θερμοκρασία υπερβεί την κανονική, μπορεί να ανοιχτεί, έτσι ώστε το ψυκτικό υγρό να διαπερνά ολόκληρο το δοχείο του ψυγείου για μεγάλη κυκλοφορία, έτσι ώστε να διαχέεται γρήγορα η θερμότητα.
