サーモスタットは自動温度調節装置の一種で、通常は温度感知部品が内蔵されており、膨張または収縮することで冷却液の流れをオン/オフにし、つまり、冷却液の温度に応じてラジエーターへの水量を自動的に調整し、冷却液の循環範囲を変更して、冷却システムの放熱能力を調整します。
メインエンジンサーモスタットはワックス型サーモスタットで、内部のパラフィンの熱膨張と冷収縮の原理を利用して冷却水の循環を制御します。冷却温度が規定値より低い場合、サーモスタット感温体内の精製パラフィンは固体になり、サーモスタットバルブはスプリングの作用でエンジンとラジエーターの間のチャネルを閉じ、冷却水はウォーターポンプを通ってエンジンに戻り、エンジンは小循環します。冷却水の温度が規定値に達すると、パラフィンが溶け始め、徐々に液体になり、体積が増加してゴムチューブを圧迫して収縮させます。同時にゴムチューブが収縮し、プッシュロッドに上向きの推力を加えます。プッシュロッドはバルブに下向きの推力を与え、バルブを開きます。このとき、冷却水はラジエーターとサーモスタットバルブを流れ、ウォーターポンプを通ってエンジンに戻り、大循環します。ほとんどのサーモスタットはシリンダーヘッドの水出口パイプに配置されており、構造が簡単で、冷却システム内の気泡を排出しやすいという利点があります。欠点は、サーモスタットが作動中に頻繁に開閉し、振動現象が発生することです。
エンジンの動作温度が低い場合（70℃未満）、サーモスタットは自動的にラジエーターへの経路を閉じ、ウォーターポンプへの経路を開きます。ウォータージャケットから流出した冷却水は、ホースを通って直接ウォーターポンプに入り、ウォーターポンプによってウォータージャケットに送られて循環します。冷却水はラジエーターによって消散しないため、エンジンの動作温度を急速に上昇させることができます。エンジンの動作温度が高い場合（80℃以上）、サーモスタットは自動的にウォーターポンプへの経路を閉じ、ラジエーターへの経路を開きます。ウォータージャケットから流出した冷却水は、ラジエーターによって冷却され、ウォーターポンプによってウォータージャケットに送られ、冷却強度が向上し、エンジンの過熱が防止されます。このサイクルルートは、大サイクルと呼ばれます。エンジンの動作温度が 70 ℃ ～ 80 ℃ の場合、大サイクルと小サイクルが同時に存在し、つまり、冷却水の一部は大サイクル用、冷却水の他の部分は小サイクル用となります。
車のサーモスタットの機能は、車内温度が正常温度に達する前にサーモスタットを閉じることです。この時、エンジンの冷却液はウォーターポンプによってエンジンに戻り、エンジン内で小さな循環が行われ、エンジンが急速に暖まります。温度が正常温度を超えるとサーモスタットが開き、冷却液がラジエータータンク全体を通って大きな循環となり、熱を素早く放散します。
