Термостатът е вид автоматично устройство за регулиране на температурата, обикновено съдържащо компонент за измерване на температурата. Чрез разширяване или свиване, той включва и изключва потока на охлаждащата течност, тоест автоматично регулира водата в радиатора според температурата на охлаждащата течност, променя диапазона на циркулация на охлаждащата течност и регулира капацитета за разсейване на топлината на охладителната система.
Основният термостат на двигателя е восъчен термостат, който се контролира от парафина вътре чрез принципа на термично разширение и студено свиване, за да се контролира циркулацията на охлаждащата течност. Когато температурата на охлаждане е по-ниска от определената стойност, рафинираният парафин в тялото на термостата се втвърдява, термостатният клапан под действието на пружината затваря канала между двигателя и радиатора, охлаждащата течност се връща към двигателя през водната помпа, като двигателят се връща в малък цикъл. Когато температурата на охлаждащата течност достигне определената стойност, парафинът започва да се топи и постепенно се втечнява, като обемът му се увеличава и притиска гумената тръба, за да я свие. В същото време гумената тръба се свива и упражнява натиск нагоре върху буталото. Буталото упражнява натиск надолу върху клапана, за да го отвори. В този момент охлаждащата течност протича през радиатора и термостатния клапан и след това се връща към двигателя през водната помпа за голяма циркулация. По-голямата част от термостата е разположена в изходната тръба за вода на главата на цилиндъра, което има предимството на проста конструкция и лесното отделяне на мехурчетата от охладителната система; Недостатъкът е, че термостатът често се отваря и затваря по време на работа, което води до трептене.
Когато работната температура на двигателя е ниска (под 70°C), термостатът автоматично затваря пътя, водещ към радиатора, и отваря пътя, водещ към водната помпа. Охлаждащата вода, изтичаща от водната риза, навлиза директно във водната помпа през маркуча и се изпраща към водната риза от водната помпа за циркулация. Тъй като охлаждащата вода не се разсейва от радиатора, работната температура на двигателя може да се повиши бързо. Когато работната температура на двигателя е висока (над 80°C), термостатът автоматично затваря пътя, водещ към водната помпа, и отваря пътя, водещ към радиатора. Охлаждащата вода, изтичаща от водната риза, се охлажда от радиатора и след това се изпраща към водната риза от водната помпа, което подобрява интензитета на охлаждане и предотвратява прегряването на двигателя. Този цикъл се нарича голям цикъл. Когато работната температура на двигателя е между 70°C и 80°C, голям и малък цикъл съществуват едновременно, т.е. част от охлаждащата вода е за големия цикъл, а другата част от охлаждащата вода е за малкия цикъл.
Функцията на автомобилния термостат е да затвори клапана, преди температурата да е под нормалната. В този момент охлаждащата течност на двигателя се връща обратно към него чрез водната помпа и се осъществява малка циркулация в двигателя, за да се осигури бързото му загряване. Когато температурата надвиши нормалната, термостатът може да се отвори, така че охлаждащата течност да премине през целия резервоар на радиатора за голяма циркулация, за да се осигури бързо разсейване на топлината.
