เทอร์โมสตัท (Thermostat) เป็นอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติชนิดหนึ่งซึ่งโดยปกติจะประกอบด้วยส่วนประกอบตรวจจับอุณหภูมิโดยการขยายหรือย่อเพื่อเปิดและปิดการไหลของของเหลวหล่อเย็น กล่าวคือ ปรับน้ำเข้าหม้อน้ำโดยอัตโนมัติตามอุณหภูมิของการทำความเย็น ของเหลว เปลี่ยนช่วงการไหลเวียนของของเหลวหล่อเย็น เพื่อปรับความสามารถในการกระจายความร้อนของระบบทำความเย็น
เทอร์โมสตัทของเครื่องยนต์หลักคือเทอร์โมสตัทแบบขี้ผึ้ง ซึ่งควบคุมโดยพาราฟินภายในผ่านหลักการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวของความเย็นเพื่อควบคุมการไหลเวียนของน้ำหล่อเย็น เมื่ออุณหภูมิทำความเย็นต่ำกว่าค่าที่ระบุ พาราฟินกลั่นในตัวตรวจจับอุณหภูมิเทอร์โมสตัทจะเป็นของแข็ง วาล์วเทอร์โมสตัทภายใต้การทำงานของสปริงเพื่อปิดช่องระหว่างเครื่องยนต์และหม้อน้ำ สารหล่อเย็นผ่านปั๊มน้ำเพื่อ กลับเข้าสู่เครื่องยนต์รอบเล็ก เมื่ออุณหภูมิของสารหล่อเย็นถึงค่าที่กำหนด พาราฟินจะเริ่มละลายและค่อยๆ กลายเป็นของเหลว และปริมาตรจะเพิ่มขึ้นและกดท่อยางให้หดตัว ในเวลาเดียวกัน ท่อยางจะหดตัวและออกแรงผลักขึ้นบนก้านกระทุ้ง ก้านกระทุ้งมีแรงผลักลงที่วาล์วเพื่อให้วาล์วเปิด ในเวลานี้ สารหล่อเย็นจะไหลผ่านหม้อน้ำและวาล์วเทอร์โมสตัท จากนั้นจะไหลกลับไปยังเครื่องยนต์ผ่านปั๊มน้ำเพื่อการหมุนเวียนขนาดใหญ่ เทอร์โมสตัทส่วนใหญ่จัดอยู่ในท่อน้ำออกของฝาสูบซึ่งมีข้อดีคือมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและปล่อยฟองอากาศในระบบทำความเย็นได้ง่าย ข้อเสียคือเทอร์โมสตัทมักจะเปิดปิดเมื่อทำงานทำให้เกิดอาการสั่น
เมื่ออุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์ต่ำ (ต่ำกว่า 70°C) เทอร์โมสตัทจะปิดทางเดินที่นำไปสู่หม้อน้ำโดยอัตโนมัติ และเปิดทางเดินที่นำไปสู่ปั๊มน้ำ น้ำหล่อเย็นที่ไหลออกจากแจ็คเก็ตน้ำจะเข้าสู่ปั๊มน้ำโดยตรงผ่านท่อ และปั๊มน้ำจะถูกส่งไปยังแจ็คเก็ตน้ำเพื่อหมุนเวียน เนื่องจากน้ำหล่อเย็นไม่กระจายไปตามหม้อน้ำ อุณหภูมิในการทำงานของเครื่องยนต์จึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์สูง (สูงกว่า 80°C) เทอร์โมสตัทจะปิดเส้นทางที่นำไปสู่ปั๊มน้ำโดยอัตโนมัติ และเปิดเส้นทางที่นำไปสู่หม้อน้ำ น้ำหล่อเย็นที่ไหลออกจากแจ็คเก็ตน้ำจะถูกระบายความร้อนด้วยหม้อน้ำ จากนั้นปั๊มน้ำจะถูกส่งไปยังแจ็คเก็ตน้ำ ซึ่งช่วยเพิ่มความเข้มข้นในการทำความเย็นและป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ร้อนเกินไป เส้นทางจักรยานนี้เรียกว่ารอบใหญ่ เมื่ออุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์อยู่ระหว่าง 70 °C ถึง 80°C รอบใหญ่และเล็กจะเกิดขึ้นพร้อมกัน นั่นคือส่วนหนึ่งของน้ำหล่อเย็นสำหรับรอบใหญ่ และอีกส่วนหนึ่งของน้ำหล่อเย็นสำหรับรอบเล็ก
หน้าที่ของเทอร์โมสตัทในรถยนต์คือการปิดรถก่อนที่อุณหภูมิจะยังไม่ถึงอุณหภูมิปกติ ในเวลานี้ของเหลวหล่อเย็นของเครื่องยนต์จะถูกส่งกลับไปยังเครื่องยนต์โดยปั๊มน้ำ และการไหลเวียนเล็กน้อยในเครื่องยนต์จะดำเนินการเพื่อให้เครื่องยนต์อุ่นเครื่องอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าปกติสามารถเปิดได้ เพื่อให้ของเหลวระบายความร้อนผ่านห่วงหม้อน้ำถังทั้งหมดเพื่อการไหลเวียนขนาดใหญ่ เพื่อกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว
