Termostat (kresba 35) pozostáva z puzdra a krytu, ktoré sú zrolované spolu so sedlom hlavného ventilu 9. Termostat má odbočnú rúrku 1 pre prívod chladenej kvapaliny z chladiča, odbočnú rúrku 5 pre hadicu obtekajúcu kvapalinu z hlavy valca k termostatu, odbočnú rúrku 7 pre prívod chladiacej kvapaliny k čerpadlu a odbočnú rúrku 10 pre expanznú nádrž.
Kresba 35. Termostat:
1 - prívodné potrubie (z radiátora); 2 - gumená vložka; 3 - pevné plnivo citlivé na teplo; 4 - prídavná ventilová pružina; 5 - prívodné potrubie (z chladiaceho plášťa motora); 6 - prídavný ventil; 7 - výstupné potrubie (k čerpadlu); 8 - pružina hlavného ventilu; 9 - hlavný ventil; 10 odbočná rúrka (z expanznej nádoby); 11 - piest.
Hlavný ventil je vtlačený do misky, v ktorej je navinutá gumová vložka 2. Táto vložka obsahuje leštený oceľový piest 11, pripevnený k pevnému držiaku. Medzi stenami skla a gumovou vložkou 2 je tepelne citlivá pevná výplň 3. Hlavný ventil 9 je pritlačený pružinou 8 proti sedlu. K nemu sú pripevnené dva stĺpiky, na ktorých je nainštalovaný obtokový ventil 6, stlačený pružinou 4.
Termostat v závislosti od teploty chladiacej kvapaliny automaticky zapína alebo vypína chladič chladiaceho systému, prechádza kvapalinou cez chladič alebo ho obchádza.
Na studenom alebo nedostatočne zahriatom motore, keď je teplota chladiacej kvapaliny nižšia ako 87°C, je hlavný termostatický ventil 9 zatvorený a obtokový ventil 6 je otvorený (hodnoty teploty sú uvedené na spodnej strane termostatu). Chladiaca kvapalina, cirkulujúca z chladiaceho plášťa motora cez obtokový ventil termostatu, je nasávaná hadicou a prívodným potrubím 19 (pozri kresba 31) čerpadlo 16 a opäť sa privádza do chladiaceho plášťa (malý kruh), obchádzanie radiátora. To zaisťuje rýchle zahriatie motora.
Ak je teplota kvapaliny nad 102°C, pevná výplň termostatu sa roztiahne, stlačí gumovú vložku a vytlačí piest. V tomto prípade sa hlavný ventil úplne otvorí a obtokový ventil sa úplne zatvorí. Kvapalina bude cirkulovať z chladiaceho plášťa motora cez hadice 3 a 5 cez chladič do termostatu 25, potom cez hlavný termostatický ventil cez hadicu a rúrku 19 do čerpadla a chladiaceho plášťa (veľký obehový okruh). V chladiči sa kvapalina ochladzuje prúdom vzduchu. Keď teplota kvapaliny klesne, elektrický ventilátor sa automaticky vypne snímačom 8, inštalovaným v nádrži chladiča.
V rozsahu teplôt 87...102°C kvapalina cirkuluje vo veľkom aj v malom kruhu, keďže termostatické ventily sú v medzipolohách. Zväčšovaním otvárania hlavného termostatického ventilu dochádza k postupnému zvyšovaniu prívodu chladenej kvapaliny do chladiča a udržiavaniu optimálneho tepelného prevádzkového režimu motora.