つまり、サーモスタットの役割はエンジンの過冷却を防ぐことです。たとえば、エンジンが正常に動作している後、冬の走行時にサーモスタットがないと、エンジンの温度が低すぎる可能性があります。このとき、エンジン温度が低くなりすぎないように、エンジンは水の循環を一時的に停止する必要があります。
主に使用されるサーモスタットはワックスタイプのサーモスタットです。冷却温度が規定値より低い場合、サーモスタットの感温体内の精製パラフィンワックスが固体となり、サーモスタットバルブがスプリングの作用でエンジンとラジエターとの隙間を閉じます。冷却水はウォーターポンプを通ってエンジンに戻り、エンジン内で小さなサイクルを繰り返します。冷却液の温度が規定の温度に達すると、パラフィンワックスが溶け始め、徐々に液体になり体積が増加し、ゴムチューブを圧縮して収縮させます。ゴムチューブが収縮すると、プッシュロッドに上向きの推力が加わり、プッシュロッドはバルブに対して下向きの逆推力を受けてバルブが開きます。このとき冷却水はラジエター、サーモスタットバルブを通過し、ウォーターポンプを通ってエンジンに戻るという大きなサイクルを繰り返します。サーモスタットの多くはシリンダーヘッドの水出口配管内に配置されています。この利点は、構造が単純であり、冷却システム内の気泡を除去しやすいことです。欠点は、作業中にサーモスタットが頻繁に開閉するため、発振が発生することです。