El termostato es un tipo de dispositivo de regulación automática de la temperatura, que generalmente contiene un componente sensor de temperatura, y que, al expandirse o contraerse, activa o desactiva el flujo del líquido refrigerante; es decir, ajusta automáticamente el agua que llega al radiador según la temperatura del líquido refrigerante, modifica el rango de circulación del líquido refrigerante y, por lo tanto, ajusta la capacidad de disipación de calor del sistema de refrigeración.
El termostato principal del motor es de tipo cera, controlado por la parafina en su interior mediante el principio de dilatación térmica y contracción por frío para regular la circulación del refrigerante. Cuando la temperatura de refrigeración es inferior al valor especificado, la parafina refinada en el sensor de temperatura del termostato se solidifica, la válvula del termostato, bajo la acción de un resorte, cierra el conducto entre el motor y el radiador, y el refrigerante regresa al motor a través de la bomba de agua, iniciando así un ciclo pequeño. Cuando la temperatura del refrigerante alcanza el valor especificado, la parafina comienza a derretirse y se convierte gradualmente en líquido, aumentando su volumen y comprimiendo el tubo de goma para que se contraiga. Al mismo tiempo, la contracción del tubo de goma ejerce una fuerza ascendente sobre la varilla de empuje. Esta varilla ejerce una fuerza descendente sobre la válvula para abrirla. En este momento, el refrigerante fluye a través del radiador y la válvula del termostato, y luego regresa al motor a través de la bomba de agua para una circulación más amplia. La mayoría de los termostatos se ubican en el tubo de salida de agua de la culata, lo que presenta la ventaja de una estructura simple y facilita la eliminación de burbujas en el sistema de refrigeración. La desventaja es que el termostato se abre y se cierra con frecuencia durante su funcionamiento, produciendo un fenómeno de oscilación.
Cuando la temperatura de funcionamiento del motor es baja (por debajo de 70 °C), el termostato cierra automáticamente el circuito que lleva al radiador y abre el que lleva a la bomba de agua. El agua de refrigeración que sale de la camisa de agua entra directamente a la bomba de agua a través de la manguera y la bombea para que circule. Como el agua de refrigeración no se disipa en el radiador, la temperatura de funcionamiento del motor puede aumentar rápidamente. Cuando la temperatura de funcionamiento del motor es alta (por encima de 80 °C), el termostato cierra automáticamente el circuito que lleva a la bomba de agua y abre el que lleva al radiador. El agua de refrigeración que sale de la camisa de agua se enfría en el radiador y luego la bomba de agua la bombea, lo que mejora la intensidad de la refrigeración y evita el sobrecalentamiento del motor. Este ciclo se denomina ciclo grande. Cuando la temperatura de funcionamiento del motor está entre 70 °C y 80 °C, coexisten los ciclos grande y pequeño; es decir, una parte del agua de refrigeración se destina al ciclo grande y la otra parte al ciclo pequeño.
La función del termostato del automóvil es apagarlo antes de que la temperatura alcance el nivel normal. En ese momento, la bomba de agua devuelve el líquido refrigerante al motor, realizando una pequeña circulación para que este se caliente rápidamente. Cuando la temperatura supera el nivel normal, se puede abrir el termostato para que el líquido refrigerante circule por todo el circuito del radiador, disipando así el calor con rapidez.
