Termostat adalah sejenis perangkat pengatur suhu otomatis, biasanya berisi komponen penginderaan suhu, dengan cara mengembang atau menyusut guna menghidupkan dan mematikan aliran cairan pendingin, yakni secara otomatis mengatur air yang masuk ke radiator sesuai dengan suhu cairan pendingin, mengubah kisaran sirkulasi cairan pendingin, guna mengatur kapasitas pembuangan panas sistem pendingin.
Termostat mesin utama adalah termostat tipe lilin, yang dikontrol oleh parafin di dalamnya melalui prinsip ekspansi termal dan kontraksi dingin untuk mengontrol sirkulasi cairan pendingin. Ketika suhu pendinginan lebih rendah dari nilai yang ditentukan, parafin yang dimurnikan dalam badan penginderaan suhu termostat menjadi padat, katup termostat di bawah aksi pegas untuk menutup saluran antara mesin dan radiator, cairan pendingin melalui pompa air untuk kembali ke mesin, siklus kecil mesin. Ketika suhu cairan pendingin mencapai nilai yang ditentukan, parafin mulai mencair dan secara bertahap menjadi cairan, dan volumenya meningkat dan menekan tabung karet untuk membuatnya menyusut. Pada saat yang sama, tabung karet menyusut dan memberikan dorongan ke atas pada batang pendorong. Batang pendorong memiliki dorongan ke bawah pada katup untuk membuat katup terbuka. Pada saat ini, cairan pendingin mengalir melalui radiator dan katup termostat, dan kemudian mengalir kembali ke mesin melalui pompa air untuk sirkulasi besar. Sebagian besar termostat diatur dalam pipa saluran keluar air dari kepala silinder, yang memiliki keuntungan dari struktur sederhana dan mudah untuk mengeluarkan gelembung dalam sistem pendingin; Kerugiannya adalah termostat sering terbuka dan tertutup saat bekerja, sehingga menimbulkan fenomena osilasi.
Ketika suhu pengoperasian mesin rendah (di bawah 70°C), termostat secara otomatis menutup jalur menuju radiator, dan membuka jalur menuju pompa air. Air pendingin yang mengalir keluar dari jaket air masuk ke pompa air secara langsung melalui selang, dan dikirim ke jaket air oleh pompa air untuk sirkulasi. Karena air pendingin tidak hilang oleh radiator, suhu kerja mesin dapat ditingkatkan dengan cepat. Ketika suhu kerja mesin tinggi (di atas 80°C), termostat secara otomatis menutup jalur menuju pompa air, dan membuka jalur menuju radiator. Air pendingin yang mengalir keluar dari jaket air didinginkan oleh radiator dan kemudian dikirim ke jaket air oleh pompa air, yang meningkatkan intensitas pendinginan dan mencegah mesin dari panas berlebih. Rute siklus ini disebut siklus besar. Ketika suhu pengoperasian mesin antara 70 °C dan 80°C, siklus besar dan kecil ada pada saat yang sama, yaitu, sebagian air pendingin untuk siklus besar, dan sebagian lainnya dari air pendingin untuk siklus kecil.
Fungsi termostat mobil adalah untuk menutup mobil sebelum suhu mencapai suhu normal. Pada saat ini, cairan pendingin mesin dikembalikan ke mesin oleh pompa air, dan sirkulasi kecil di dalam mesin dilakukan untuk membuat mesin cepat panas. Ketika suhu melebihi normal dapat dibuka, sehingga cairan pendingin melalui seluruh loop tangki radiator untuk sirkulasi besar, sehingga pembuangan panas cepat.
