节温器一般由弹簧、胶管、感温体、节温器阀、阀座、推杆、上下支座等组成。它的功能是根据冷却液温度的高低变化而对进入散热器的水量进行自动调节，同时也会改变水的循环范围，也就是我们常说的“大循环”和“小循环”。这样就达到了调节冷却系统的散热能力，从而保证了发动机工作在合适的温度范围内。
目前市场上销售的有蜡式节温器及电子节温器，但是大部分消费者使用的还是蜡式节温器。蜡式节温器是利用了石蜡在高低温的状态下会形变的原理，简单而言就是利用了石蜡的热胀冷缩原理。发动机冷启动时，冷却液的温度较低，当冷却液的温度低于规定值时，感温体内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下处于关闭状态。此时冷却液经水泵返回发动机，冷却系统进行“小循环”。
当冷却液的温度达到规定值时，石蜡开始融化，此时石蜡的体积也会随之增大。体积增大的石蜡会压迫胶管，胶管就会收缩，胶管收缩的同时会推动中心杆，而推杆则会对阀门进行一个反向推力，从而使得阀门开启，使得冷却系统进入“大循环”。
电子节温器的工作原理与蜡式节温器的工作原理大体上是相同的。只不过电子节温器是电子节温器内置了热敏电阻，当水温升高时，热敏电阻会将信号传输给控制单元，然后控制单元再发出信号给执行单元，执行单元根据传感器信号得出的计算值对温度调节单元加载电压，接通加热电阻，然后再根据电阻温升特性图对石蜡进行加热，使石蜡膨胀，从而实现冷却系统的“大循环”。电子节温器的优点是精确度比较高，缺点是成本较高，维修起来比较麻烦。
上面说了“大循环”和“小循环”，这里有必要解释一下什么叫“大循环”，什么叫“小循环”。“大循环”是冷却液流经机体和散热器的过程，而“小循环”则是在发动机体内，并不经过散热器的冷却过程。
明白了“大循环”和“小循环”的冷却方式后，接下来我们要说的就是节温器对于发动机的重要性了。我们知道，发动机并不是在越低温的环境下工作越好，低温会使得燃油雾化效果大打折扣，从而使得燃油燃烧不充分，同时也会对发动机造成磨损，影响发动机的寿命。
一般情况下，节温器都是安装在发动机上部的出水口处，这样安装的优点一方面是便于维修，另一方面是更换冷却液时容易排出空气，避免了空气对水泵的侵蚀。但是节温器安装在发动机上部的出水口处也是有所弊病的，那就是发动机在暖机期间容易发生节温器震荡现象，导致发动机温度发生较频繁的波动，使得发动机燃油雾化时好时坏，从而增加了油耗，长此以往会加速发动机的磨损，造成发动机性能出现一定情况的损坏。
节温器的另一种安装方式则是安装在水泵的入水口处，这里是冷热水的交界处，是温度比较敏感的地方，节温器在这个位置对水量的调节范围较小，调节精度较高，也不会导致发动机缸体内的水温产生较大程度的波动，从而保证了发动机能够稳定的运转。但节温器安装在水泵的入水口处同样也是有弊病的，那就是在更换冷却液时不容易排出空气，从而容易出现空气对水泵造成侵蚀。在这里需要特别指出的是，当安装在水泵入水口处的节温器损坏时，一定要及时更换新节温器，切不可拆掉节温器。如果直接拆掉节温器，很容易导致发动机过热（也就是我们俗话说的“开锅”），从而对发动机造成损坏，甚至烧毁。
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