Чувствительные элементы, реагирующие на изменение температуры, выполняют в виде манометрического термометра, дилатометра, биметаллической пластинки, жидкостного датчика и парового датчика. Дилатометр состоит из трубки и стержня с разными температурными коэффициентами линейного расширения, причем коэффициент расширения трубки значительно больше коэффициента расширения стержня; при изменении температуры контролируемой среды перемещение свободного стержня пропорционально изменению температуры. Биметаллический датчик — это патрон, погружаемый в контролируемую среду; внутри него имеют два контакта. Один из них неподвижный, другой — подвижный, закрепленный на биметаллической пластинке.
При изменении температуры среды слои биметаллической пластинки, выполненной из разных металлов, деформируются различно. В случае повышения температуры среды слой, имеющий больший коэффициент линейного расширения, будет, удлиняясь, изгибаться и приближать подвижный контакт к неподвижному. При достижении определенной температуры контакты сомкнутся и произойдет замыкание цепи, вследствие чего на управляющий орган передается электрический импульс. Жидкостный датчик — это патрон, заполненный ртутью, выше уровня которой расположены два электрода. При повышении температуры среды ртуть, нагреваясь, расширяется, уровень ее повышается и замыкает электроды. Патрон парового датчика заполнен низкокипящей жидкостью (этиловый спирт, метиловый спирт, ацетон). Внутри патрона проходит капиллярная трубка; другой ее конец подводят к управляющему органу.

Как правило, все средства автоматизации ДВС состоят из трех органов: регулирующего (датчика), управляющего и исполняющего. Связь между ними осуществляется электрическим способом или непосредственно передачей возникающих усилий. Датчик — это первичный прибор автоматизации, реагирующий на изменение регулируемого параметра.
Из датчиков давления наиболее распространены датчики мембранного типа, датчики-сильфоны и датчики типа трубки Бурдона. Чувствительный элемент датчиков мембранного типа — мембрана, реагирующая на давление среды. Датчик сильфонного типа — пустотелый цилиндр с гофрированными стенками и с двумя или одним донышком. При изменении давления внутри или снаружи снльфона происходит изменение его высоты, что передается управляющему органу или непосредственно исполнительному. Датчики типа трубки Бурдона основаны на общеизвестном положении: согнутая эллиптическая пли плоская трубка, находясь под внутренним давлением, стремится выпрямиться, и ее закрытый конец перемещает подвижный контакт датчика. При определенном давлении контакты замыкают электрическую цепь, и импульс передается управляющему органу.

На современных ДВС устройства автоматической аварийной защиты получают широкое распространение. Чаще всего она предусмотрена при недопустимом повышении числа оборотов и снижении давления в системе смазки. В отдельных случаях контролируемыми параметрами служат давление и температура в системах охлаждения и температура в системах смазки. Устройства защиты действуют независимо от систем сигнализации. Обычно остановка двигателя предусмотрена при достижении контролируемыми параметрами аварийного значения, т. е. в том случае, когда обслуживающий персонал, несмотря на предупредительные сигналы, не принял нужных мер по устранению причин, вызвавших предупредительный сигнал. Исключением является «разнос» двигателя, когда устройства автоматической защиты срабатывают немедленно при достижении предельно допускаемого числа оборотов. В этом случае такой сигнал практически не нужен. В большинстве случаев для предотвращения «разноса» предусматривается перекрытие всасывающего трубопровода или выключение подачи топлива. Наиболее простым и надежным является перекрытие всасывающего трубопровода, когда установленная в нем дроссельная заслонка, стоящая на специальной защелке, мгновенно перекрывает сечение всасывающего коллектора при увеличении числа оборотов двигателя. Устройства для остановки двигателя в случае падения давления масла (реле давления или масляные автоматы) воздействуют на топливные насосы, прекращая подачу топлива в цилиндры. Для этого чаще всего используют электромагнитные стоп-устройства, установленные вблизи от топливного насоса и воздействующие на его работу независимо от регулятора.

Особое значение приобретает получение сигнала о перегрузке двигателя. Параметрами, сигнализирующими о перегрузке, могут быть положение рейки топливного насоса, температура выпуска, снижение оборотов и повышение Pz; так как тепловая перегрузка цилиндра наступает раньше, чем механическая перегрузка коленчатого вала, наиболее правильным для подачи сигнала является использование импульсов по Tr или Pz,, характеризующих действительное состояние цилиндров при различных внешних условиях и регулировке. Но наиболее простым является использование импульса по положению рейки насоса, что может быть осуществлено простейшим контактным механизмом.

Не менее важен контроль за системой смазки. Падение давления масла может привести к аварии двигателя. Поэтому необходима установка прибора, извещающего о недопустимом снижении давления масла. Кроме такого сигнала часто применяют сигнал по перегреву масла. Он предупреждает обслуживающий персонал о нарушении работы холодильника или терморегулятора; повышение же температуры масла приводит к снижению его вязкости и падению давления в системе. На отдельных установках используют сигнал по уровню масла, но он недостаточно надежен, так как при засорении трубопровода двигатель может остаться без масла, а сигнал подан не будет.
Расходование топлива из бака не приводит к аварии двигателя, но может вызвать его остановку. Когда прекращение работы двигателя недопустимо, применение сигнала об отсутствии топлива обязательно. Контроль за наличием топлива можно производить по уровню топлива в баке и по падению давления в подающей магистрали. Сигнал о падении давления является обобщающим, так как подается не только в случае падения уровня, но и при неисправностях в системе топливоподачи.

Применяют термостаты и терморегуляторы, регулирующие температуру воды двумя способами: изменением проходного сечения в месте их установки и перераспределением потоков на обратную циркуляцию и на охлаждение в холодильнике. Температура регулируется термостатом в сечении трубопровода между двигателем и холодильником. Термостат имеет три патрубка. В один из них поступает вода, выходящая по трубе из двигателя. Она омывает термочувствительный элемент внутри термостата, который имеет два управляемых проходных сечения: на перепуск и на холодильник. Изменяя количество воды, идущее на обратную циркуляцию по трубе через двигатель и на прямую циркуляцию по трубе через термостат, холодильник изменяет температуру входящей в двигатель воды и поддерживает постоянную температуру воды, выходящей из двигателя. Устройство термостата сильфонного типа, работающего по принципу парового термометра. Его чувствительный элемент заполнен термочувствительной жидкостью. Первый способ регулирования применяют в быстроходных двигателях автотракторного типа. Его недостаток состоит в том, что скорость и давление воды в системе все время меняются; поэтому возможно повышение давления и течь в уплотнениях, а при уменьшении скорости воды ухудшается отвод тепла от стенок цилиндра. При втором способе скорость и давление воды постоянны; вода при низкой температуре проходит через трубу, минуя холодильник, а это сокращает период прогрева холодного двигателя при пуске.

Значительная часть выпускаемых в настоящее время ДВС имеет замкнутую систему охлаждения с автоматическими регуляторами температуры, которые служат для поддержания температуры воды в требуемых пределах. В случае каких-либо неисправностей в замкнутой системе охлаждения или перегрузки двигателя рост температуры может быть весьма быстрым из-за значительной кратности циркуляции воды в системе; более высокая номинальная температура воды в таких системах также способствует быстрому достижению ею предельно допустимого значения.
В проточных системах рост температуры в подобных случаях происходит несколько медленнее, но при выходе из строя водяного насоса после прекращения циркуляции воды возможен ее сток из зарубашечного пространства, что вызывает быстрый нагрев деталей двигателя. При этих условиях установка терморегулятора еще не защищает двигатель от перегрева; поэтому необходимо устанавливать приборы предупредительной сигнализации, своевременно оповещающие персонал о росте температуры воды. При нормальных условиях работы термостаты и терморегуляторы реагируют на изменение температуры воды в системе и регулируют ее циркуляцию так, что заданная температура ее сохраняется практически постоянной.