Bộ điều nhiệt là một loại thiết bị điều chỉnh nhiệt độ tự động, thường chứa bộ phận cảm biến nhiệt độ, bằng cách giãn nở hoặc co lại để bật tắt dòng chất lỏng làm mát, tức là tự động điều chỉnh nước vào bộ tản nhiệt theo nhiệt độ làm mát lỏng, thay đổi phạm vi tuần hoàn của chất lỏng làm mát, điều chỉnh khả năng tản nhiệt của hệ thống làm mát.
Bộ điều nhiệt động cơ chính là bộ điều nhiệt dạng sáp, được điều khiển bởi parafin bên trong thông qua nguyên lý giãn nở nhiệt và co lạnh để kiểm soát quá trình tuần hoàn chất làm mát. Khi nhiệt độ làm mát thấp hơn giá trị quy định, parafin tinh chế trong thân cảm biến nhiệt độ của bộ điều nhiệt ở dạng rắn, van điều chỉnh nhiệt dưới tác dụng của lò xo để đóng kênh giữa động cơ và bộ tản nhiệt, chất làm mát qua bơm nước để quay trở lại động cơ, động cơ quay vòng nhỏ. Khi nhiệt độ của chất làm mát đạt đến giá trị quy định, parafin bắt đầu tan chảy và dần dần trở thành chất lỏng, thể tích tăng lên và ép ống cao su làm cho nó co lại. Đồng thời, ống cao su co lại và tạo lực đẩy hướng lên trên cần đẩy. Thanh đẩy có tác dụng lực đẩy xuống van làm cho van mở ra. Lúc này, nước làm mát chảy qua két nước và van điều nhiệt, sau đó chảy ngược trở lại động cơ qua bơm nước để tuần hoàn lớn. Phần lớn bộ điều chỉnh nhiệt được bố trí trong ống thoát nước của đầu xi lanh, có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ xả bọt trong hệ thống làm mát; Nhược điểm là bộ điều chỉnh nhiệt thường đóng mở khi làm việc, sinh ra hiện tượng dao động.
Khi nhiệt độ vận hành động cơ thấp (dưới 70°C), bộ điều chỉnh nhiệt sẽ tự động đóng đường dẫn đến bộ tản nhiệt và mở đường dẫn đến máy bơm nước. Nước làm mát chảy ra khỏi áo nước đi vào máy bơm nước trực tiếp qua ống và được bơm nước đưa đến áo nước để lưu thông. Do nước làm mát không bị tản nhiệt bởi bộ tản nhiệt nên nhiệt độ làm việc của động cơ có thể tăng lên nhanh chóng. Khi nhiệt độ làm việc của động cơ cao (trên 80°C), bộ điều chỉnh nhiệt sẽ tự động đóng đường dẫn đến máy bơm nước và mở đường dẫn đến bộ tản nhiệt. Nước làm mát chảy ra khỏi áo nước được làm mát bằng bộ tản nhiệt và sau đó được bơm nước đưa đến áo nước, giúp cải thiện cường độ làm mát và ngăn động cơ quá nóng. Tuyến đường vòng này được gọi là chu kỳ lớn. Khi nhiệt độ vận hành động cơ nằm trong khoảng từ 70 ° C đến 80 ° C, các chu trình lớn và nhỏ tồn tại cùng một lúc, tức là một phần nước làm mát cho chu trình lớn và phần còn lại là nước làm mát cho chu trình nhỏ.
Chức năng của bộ điều nhiệt ô tô là đóng cửa xe trước khi nhiệt độ chưa đạt đến nhiệt độ bình thường. Lúc này, chất lỏng làm mát của động cơ được bơm nước đưa trở lại động cơ, đồng thời thực hiện một vòng tuần hoàn nhỏ trong động cơ giúp động cơ nóng lên nhanh chóng. Khi nhiệt độ vượt quá mức bình thường có thể được mở ra, để chất lỏng làm mát đi qua toàn bộ vòng tản nhiệt của bể để lưu thông lớn, để tản nhiệt nhanh chóng.
