Устойчивый тепловой режим двигателя автоматически поддерживается термостатом, который устанавливают на выходе охлаждающей жидкости из рубашек охлаждения головок цилиндров или впускного трубопровода двигателя.
Термостаты могут быть жидкостные и с твердым наполнителем. На большинстве моделей легковых автомобилей используются термостаты с твердым наполнителем. В таком термостате три патрубка (рис. 20): два входных — 4, 8 и выходной 9. Термочувствительный элемент состоит из стакана 2 с резиновой вставкой 3, между стенками которых помещается твердый наполнитель 1 (церезин — кристаллический воск), обладающий большим коэффициентом объемного расширения. Внутри резиновой вставки находится стержень 11, закрепленный в стойке основного клапана 5, который прижимается к седлу конической пружиной 13. На стойке основного клапана помещается перепускной клапан 6 с пружиной 12.
Термостаты с твердым наполнителем выпускаются с различными температурами начала открытия основного клапана (80 или 83 °С), которые указаны на донышке термостата. При температуре охлаждающей жидкости ниже указанной (в зависимости от разновидности термостата) основной клапан полностью закрыт, а перепускной открыт (рис. 20, а).
Поэтому жидкость из радиатора в насос не поступает, а циркулирует по малому кругу: от центробежного насоса в рубашку охлаждения и через перепускной клапан обратно к насосу, что обеспечивает более быстрый прогрев двигателя. По мере нагрева охлаждающей жидкости церезин в термостате плавится и, расширяясь, преодолевает сопротивление пружины 13, перемещая оба клапана вверх (рис. 20, б). При температуре 94 °С циркуляция по малому кругу прекращается и вся жидкость проходит через радиатор.
Рис. 20. Устройство и работа термостата: а — основной клапан полностью закрыт, перепускной открыт, б — основной клапан полностью открыт, перепускной закрыт; 1 — резиновая вставка, 2 — стакан, 3 — твердый наполнитель, 4 — входной патрубок (из радиатора), 5,6 — основной и перепускной клапаны, 7 — корпус, 8 — входной патрубок (из рубашки охлаждения), 9 — выходной патрубок (к центробежному насосу), 10 — крышка, 11 — стержень, 12 — пружина перепускного клапана, 13 — пружина основного клапана, 14 — термочувствительный элемент.
При промежуточных температурах жидкость циркулирует как через основной, так и через байпасный клапан. Это обеспечивает постепенное подмешивание холодной жидкости к более горячей, чем достигается наилучший температурный режим работы автомобильного двигателя.