온도 조절기는 일종의 자동 온도 조절 장치로, 일반적으로 온도 감지 부품을 포함하며, 팽창 또는 수축을 통해 냉각액의 흐름을 켜고 끄는 역할을 합니다. 즉, 냉각액의 온도에 따라 라디에이터로 유입되는 물의 양을 자동으로 조절하고, 냉각액의 순환 범위를 변경하여 냉각 시스템의 열 방출 능력을 조절합니다.
엔진의 주 서모스탯은 왁스형 서모스탯으로, 내부에 있는 파라핀의 열팽창 및 수축 원리를 이용하여 냉각수 순환을 제어합니다. 냉각수 온도가 설정값보다 낮으면 서모스탯 온도 감지부 내부의 정제된 파라핀이 고체화되어 스프링의 작용으로 서모스탯 밸브가 닫히고, 냉각수는 워터 펌프를 통해 엔진으로 되돌아가 소량 순환합니다. 냉각수 온도가 설정값에 도달하면 파라핀이 녹기 시작하여 점차 액체 상태가 되고, 부피가 증가하여 고무 튜브를 압박하여 수축시킵니다. 동시에 고무 튜브가 수축하면서 푸시 로드에 위쪽으로의 추력을 가하고, 푸시 로드는 밸브에 아래쪽으로의 추력을 가하여 밸브를 엽니다. 이때 냉각수는 라디에이터와 서모스탯 밸브를 통과한 후 워터 펌프를 통해 엔진으로 되돌아가 대량 순환합니다. 대부분의 서모스탯은 실린더 헤드의 물 배출 파이프에 설치되어 구조가 간단하고 냉각 시스템 내의 기포를 쉽게 배출할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 작동 중에 서모스탯이 자주 열리고 닫히면서 진동 현상이 발생하는 단점이 있습니다.
엔진 작동 온도가 낮을 때(70°C 미만), 서모스탯은 자동으로 라디에이터로 가는 통로를 닫고 워터 펌프로 가는 통로를 엽니다. 워터 재킷에서 나온 냉각수는 호스를 통해 워터 펌프로 직접 유입되어 워터 펌프에 의해 다시 워터 재킷으로 순환됩니다. 냉각수가 라디에이터를 거치지 않기 때문에 엔진 작동 온도를 빠르게 높일 수 있습니다. 엔진 작동 온도가 높을 때(80°C 이상), 서모스탯은 자동으로 워터 펌프로 가는 통로를 닫고 라디에이터로 가는 통로를 엽니다. 워터 재킷에서 나온 냉각수는 라디에이터에서 냉각된 후 워터 펌프에 의해 다시 워터 재킷으로 보내져 냉각 효율을 높이고 엔진 과열을 방지합니다. 이러한 순환 경로를 대순환이라고 합니다. 엔진 작동 온도가 70°C에서 80°C 사이일 때는 대순환과 소순환이 동시에 발생하여 냉각수의 일부는 대순환에, 나머지는 소순환에 사용됩니다.
자동차 서모스탯의 기능은 온도가 정상 온도에 도달하기 전에 서모스탯을 닫는 것입니다. 이때 워터 펌프가 엔진 냉각수를 엔진으로 다시 보내 엔진 내부에서 소량 순환을 시켜 엔진을 빠르게 예열합니다. 온도가 정상 온도를 초과하면 서모스탯을 열어 냉각수가 라디에이터 전체를 순환하며 빠르게 열을 발산합니다.
