Συνολικά, η λειτουργία του θερμοστάτη είναι να αποτρέπει την υπερβολική ψύξη του κινητήρα. Για παράδειγμα, αφού ο κινητήρας λειτουργεί κανονικά, εάν δεν υπάρχει θερμοστάτης κατά την οδήγηση το χειμώνα, η θερμοκρασία του κινητήρα μπορεί να είναι πολύ χαμηλή. Αυτή τη στιγμή, ο κινητήρας πρέπει να σταματήσει προσωρινά την κυκλοφορία του νερού για να διασφαλίσει ότι η θερμοκρασία του κινητήρα δεν θα είναι πολύ χαμηλή.
Ο κύριος θερμοστάτης που χρησιμοποιείται είναι ένας θερμοστάτης τύπου κεριού. Όταν η θερμοκρασία ψύξης είναι χαμηλότερη από την καθορισμένη τιμή, το εξευγενισμένο κερί παραφίνης στο σώμα ανίχνευσης θερμοκρασίας του θερμοστάτη είναι στερεό και η βαλβίδα θερμοστάτη κλείνει το κενό μεταξύ του κινητήρα και του ψυγείου υπό τη δράση ενός ελατηρίου. Το ψυκτικό επιστρέφει στον κινητήρα μέσω της αντλίας νερού για να πραγματοποιήσει έναν μικρό κύκλο στον κινητήρα. Όταν η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού φτάσει την καθορισμένη τιμή, το κερί παραφίνης αρχίζει να λιώνει και σταδιακά γίνεται υγρό και ο όγκος αυξάνεται ανάλογα και συμπιέζει τον ελαστικό σωλήνα για να συρρικνωθεί. Όταν ο ελαστικός σωλήνας συρρικνώνεται, εφαρμόζεται μια ώθηση προς τα πάνω στη ράβδο ώθησης και η ράβδος ώθησης έχει αντίστροφη ώθηση προς τα κάτω στη βαλβίδα για να ανοίξει η βαλβίδα. Αυτή τη στιγμή, το ψυκτικό διέρχεται από τη βαλβίδα του ψυγείου και του θερμοστάτη και στη συνέχεια ρέει πίσω στον κινητήρα μέσω της αντλίας νερού για μεγάλο κύκλο. Οι περισσότεροι από τους θερμοστάτες είναι διατεταγμένοι στον αγωγό εξόδου νερού της κυλινδροκεφαλής. Το πλεονέκτημα αυτού είναι ότι η δομή είναι απλή και είναι εύκολο να εξαλειφθούν οι φυσαλίδες αέρα στο σύστημα ψύξης. το μειονέκτημα είναι ότι ο θερμοστάτης συχνά ανοίγει και κλείνει κατά τη διάρκεια της εργασίας, με αποτέλεσμα την ταλάντωση.
