Termostat to rodzaj automatycznego urządzenia regulującego temperaturę, zwykle zawierającego element mierzący temperaturę, który poprzez rozszerzanie się lub kurczenie włącza i wyłącza przepływ cieczy chłodzącej, czyli automatycznie reguluje ilość wody w chłodnicy zgodnie z temperaturą cieczy chłodzącej, zmienia zakres cyrkulacji cieczy chłodzącej w celu dostosowania wydajności rozpraszania ciepła układu chłodzenia.
Główny termostat silnika to termostat typu woskowego, który jest kontrolowany przez parafinę wewnątrz poprzez zasadę rozszerzalności cieplnej i kurczenia się na zimno w celu kontrolowania cyrkulacji chłodziwa. Gdy temperatura chłodzenia jest niższa od określonej wartości, rafinowana parafina w czujniku temperatury termostatu jest stała, zawór termostatu pod działaniem sprężyny zamyka kanał między silnikiem a chłodnicą, chłodziwo przez pompę wodną powraca do silnika, mały cykl silnika. Gdy temperatura chłodziwa osiągnie określoną wartość, parafina zaczyna się topić i stopniowo staje się cieczą, a objętość wzrasta i naciska gumową rurkę, aby ją skurczyć. W tym samym czasie gumowa rurka kurczy się i wywiera nacisk w górę na popychacz. Popychacz wywiera nacisk w dół na zawór, aby otworzyć zawór. W tym czasie chłodziwo przepływa przez zawór chłodnicy i termostatu, a następnie wraca do silnika przez pompę wodną w celu zapewnienia dużej cyrkulacji. Większość termostatów umieszczona jest w rurze wylotowej wody głowicy cylindra, co ma zaletę prostej konstrukcji i łatwego odprowadzania pęcherzyków powietrza z układu chłodzenia. Wadą jest to, że termostat często otwiera się i zamyka podczas pracy, powodując zjawisko oscylacji.
Gdy temperatura robocza silnika jest niska (poniżej 70°C), termostat automatycznie zamyka drogę prowadzącą do chłodnicy i otwiera drogę prowadzącą do pompy wodnej. Woda chłodząca wypływająca z płaszcza wodnego dostaje się do pompy wodnej bezpośrednio przez wąż i jest przesyłana do płaszcza wodnego przez pompę wodną w celu cyrkulacji. Ponieważ woda chłodząca nie rozprasza się przez chłodnicę, temperatura robocza silnika może zostać szybko zwiększona. Gdy temperatura robocza silnika jest wysoka (powyżej 80°C), termostat automatycznie zamyka drogę prowadzącą do pompy wodnej i otwiera drogę prowadzącą do chłodnicy. Woda chłodząca wypływająca z płaszcza wodnego jest chłodzona przez chłodnicę, a następnie przesyłana do płaszcza wodnego przez pompę wodną, co poprawia intensywność chłodzenia i zapobiega przegrzaniu silnika. Ta trasa cyklu nazywana jest dużym cyklem. Gdy temperatura robocza silnika wynosi od 70°C do 80°C, jednocześnie zachodzą duże i małe cykle, tzn. część wody chłodzącej przypada na duży cykl, a druga część na mały cykl.
Funkcją termostatu samochodowego jest zamknięcie samochodu, zanim temperatura nie osiągnie normalnej temperatury. W tym czasie płyn chłodzący silnika jest zwracany do silnika przez pompę wodną, a mała cyrkulacja w silniku jest wykonywana, aby silnik szybko się nagrzał. Gdy temperatura przekroczy normalną, można ją otworzyć, tak aby płyn chłodzący przez cały zbiornik chłodnicy pętla dla dużej cyrkulacji, tak aby szybko rozproszyć ciepło.
