Термостат – це температурно-регулюючий клапан, поміщений в потік охолоджуючої рідини, що забезпечує контроль температури охолоджувальної рідини, і, тим самим, контроль температури двигуна. Він дозволяє двигуну швидко нагрітися до нормальної робочої температури, блокуючи надходження потоку охолоджуючої рідини в радіатор до досягнення оптимальної температури двигуна. Потім термостат підтримує необхідну температуру, регулюючи кількість охолоджуючої рідини, що проходить через радіатор. 

Термостат у більшості систем охолодження встановлюється на виході охолоджуючої рідини з двигуна. Проте у деяких конструкціях двигунів термостат встановлюється на вході у водяний насос. Як тільки охолоджуюча рідина потрапляє у термостат, він закривається до тих пір, поки температура охолоджуючої рідини знову не змусить його відкритися. Розміщення термостата на стороні впуску охолоджуючої рідини у водяний насос зменшує різкі перепади температури, які можуть викликати теплову напругу в двигуні, особливо якщо алюмінієва головка бока використовуються спільно з чавунним блоком.

Будова термостата

Термостат системи охолодження двигуна складається з корпусу (нижня рамка) та кришки (верхня рамка). У корпусі встановлено основний та перепускний клапан.

Усередині основного клапана є циліндр з гумовою вставкою. Між стінками циліндра і гумовою вставкою розташований твердий термочутливий наповнювач (основна робоча деталь термостата). Вся ця конструкція насаджена на сталевий полірований поршень (стрижень), жорстко закріплений на верхній рамці. Також основний клапан має пружину та сідло, до якого він притискається цією пружиною.

Перепускний клапан встановлений на стійці поверх основного клапана – він також має пружину і сідло.

В якості термочутливого наповнювача термостата з механічним керуванням використовується восковий елемент, що розширюється, та який відкриває клапан і направляє охолоджувальну рідину в радіатор для охолодження.

Робочий шток, поміщений усередину капсули з твердим наповнювачем, який при нагріванні розширюється, виштовхується із капсули. Оскільки шток упирається в нерухому обойму термостата, в рух приходить рухомий корпус клапана. Термостат починає відкриватися, і клапан дозволяє текти охолоджувальній рідині в радіатор, де вона охолоджується потоком повітря.

На холодному двигуні перепускний клапан термостата відкритий, а основний закритий та охолоджувальна рідина циркулює по малому колу системи охолодження (блок циліндрів, головка блоку, радіатор обігрівача, водяний насос), що сприяє її інтенсивному прогріву.

При температурі початку відкриття (близько 82...91 ºС) основний клапан термостата починає відкриватися оскільки термоелемент всередині клапана розширюється, а перепускний клапан закривається. Охолоджуюча рідина починає надходити в нижню частину термостата і далі в радіатор (велике коло системи охолодження). Деякий час охолоджуюча рідина циркулює як у малому, так і у великому колах.

При температурі повного відкриття (близько 93...103 ºС) перепускний клапан термостата повністю закритий, а основний повністю відкритий. Охолоджуюча рідина циркулює по всіх елементах системи охолодження, включаючи радіатор, який необхідний для інтенсивного охолодження охолоджуючої рідини.

Клапан термостата відкривається за певної температури, яка задана для системи і не може бути змінена. Номінальне значення температури вказано на корпусі термостату. За цієї температури клапан починає відкриватися. Термостат, зазвичай, повністю відкривається при температурі, що на 10...20°C перевищує значення, вказане на корпусі клапана.

При заповненні системи охолодження рідиною неминуче утворюються повітряні пробки і саме для того, щоб повітря могло вільно пройти через термостат, в ньому робиться невеликий дренажний отвір. Правильно встановлювати термостат отвором вгору, щоб повітря могло пройти безперешкодно.

Дренажний отвір, окрім відведення повітря та парових пробок, виконує функцію байпасу. Байпас (обвідний канал) забезпечує шлях потоку рідини через закритий термостат. Також байпас дозволяє невеликій кількості охолоджуючої рідини текти в обхід термостата, навіть коли він повністю відкритий. 

Байпасний канал забезпечує рівномірне прогрівання всіх частин двигуна. Його дія усуває відносно швидке прогрівання верхньої частини двигуна у порівнянні з прогріванням нижньої частини двигуна, та оберігає внутрішні порожнини сорочки охолодження від надмірного тиску охолоджуючої рідини, коли термостат закритий.

Для регулювання напору рідини та запобігання забрудненню байпасного отвору в нього ставиться металевий клапан (грибок або кулька). При циркуляції рідини клапан піддавлюється напором і частково перекриває потік рідини через байпасний отвір. А так як клапан металевий, то він вільно рухається в даному отворі і тим самим його прочищає.

Байпасний (обвідний) отвір також може бути виконаний в деталях двигуна або водяного насоса.

З метою оптимізації температури охолоджувальної рідини відповідно до навантаження на сучасних двигунах все частіше застосовуються системи охолодження з електронним регулюванням. Основною відмінністю таких систем є використання термостата з електронним керуванням. Робота такого термостата регулюється системою керування двигуна – клапан термостата відкривається залежно від режиму роботи двигуна. Термостати з електронним керуванням допомагають знизити витрату палива та скоротити викиди забруднюючих речовин в атмосферу за рахунок підвищення ККД механічної частини двигуна.

У ненагрітому стані термостат з електронним керуванням поводить себе як і звичайний, однак він налаштований на більш високу температуру – температура його спрацьовування складає близько 110°C (температура охолоджуючої рідини на виході з двигуна).

Але у наповнювач термостата з електронним керуванням вбудований електричний нагрівальний елемент. Коли на нього подається струм, він нагріває наповнювач, і штифт тепер переміщається не тільки під дією нагрітої охолоджуючої рідини, але і під дією нагрівального елементу, а ступінь його нагрівання визначає блок керування двигуном відповідно до закладеної в нього програми оптимізації температури охолоджувальної рідини.

Переваги системи охолодження з електронним регулюванням:

• Зниження витрати пального приблизно на 4%

• Скорочення викидів забруднюючих речовин в атмосферу

• Підвищення рівня комфорту (за рахунок пришвидшення нагріву)

• Більш тривалий термін служби двигуна

• Підтримка гідродинамічного режиму та термодинамічних умов

• Регулювання температури залежно від потреби

• Максимально можлива швидкість зміни температури

• Мінімальне збільшення монтажного об'єму (менше ніж на 3%)