На двигателях ГАЗ-51, ЗИМ-12, М-20 и ГАЗ-69 применяется один и тот же термостат перепускного типа, помещающийся в выпускном патрубке головки цилиндро в( одинаковом для двигателей ГАЗ-51 и ЗИМ-12). Он является автоматическим клапаном, действующим под влиянием изменения температуры охлаждающей жидкости за счет изменения длины гофрированного баллона 9 (рис. 48), в котором заключена легко испаряющаяся жидкость.

При увеличении температуры охлаждающей жидкости давление внутри баллона увеличивается и он удлиняется; при уменьшении температуры—давление внутри его понижается и он, в силу собственной упругости, сжимается. Изменения длины баллона термостата вызывают перемещения клапана 5, -с которым он связан посредством стержня 7.

При температуре воды ниже 6б °С клапан термостата 5 закрыт (рис. 48 б). В этом случае, при работающем двигателе, вода из головки цилиндров идет через окна в верхней плоскости клапана 5 по перепускным каналам 13 и 12 в водяной насос, минуя радиатор, и попадает снова в водораспределительную трубу блока цилиндров. Таким образом, количество циркулирующей жидкости в этот период работы двигателя не велико, и поэтому она быстро нагревается. Когда температура охлаждающей жидкости достигнет 68—72°С клапан термостата начнет открываться и жидкость частично начнет циркулировать также через радиатор.

При температуре охлаждающей жидкости в 80—86°С клапан 5 полностью откроется и займет свое крайнее верхнее положение,  при  котором его перепускные окна закроются.

Таким образом, доступ жидкости из головки цилиндров к перепускному каналу 13 будет полностью закрыт, и вся жидкость будет поступать через выпускной патрубок в радиатор (рис. 48 а),

Для надежной работы термостата между ним и патрубком ставятся две прокладки. Одна из них—резиновая—8 ставится между направляющей клапана термостата и патрубком; вторая— па ранитовая —10 ставится между корпусом термостата и патрубком.

Назначение этих прокладок—предотвратить пропуск большого количества воды в радиатор при закрытом клапане термостата. Если эти прокладки отсутствуют или повреждены, то двигатель будет очень медленно прогреваться при запусках и переохлаждаться в работе.

С марта 1950 года на двигатели устанавливается термостат улучшенной конструкции, показанный на рис. 49. Принцип действия нового термостата такой же, как и старого.

Путь охлаждающей жидкости показан на рисунке стрелками. Как видно из рисунка, перепуск жидкости при непрогретом двигателе осуществляется здесь через два окна, расположенные на боковой поверхности корпуса термостата (рис. 43 б),

которые по мере подъема клапана 8 постепенно перекрываются специальными шторками о, связанными с клапаном. В момент максимального подъема клапана (при температуре охлаждающей жидкости б 80—86°С) оба перепускных окна полностью закрыты (рис, 49а).

В связи с изменением конструкции термостата изменилась также и конструкция выпускных патрубков головок цилиндров двигателей.

На двигателе М-20 конструкция патрубка изменялась также и в связи с изменением способа крепления его к головке: на двигателях ранних выпусков крепление патрубка осуществлялось тремя специально предназначенными для этого шпильками, ввернутыми в головку цилиндров; на патрубках же новой конструкции в качестве одной из точек крепления используется шпилька головки цилиндров (вместо специальной шпильки, расположенной вблизи от свечи первого цилиндра). Это изменение крепления патрубка обеспечило возможность свободного завертывания и вывертывания свечи первого цилиндра, что при старом способе крепления патрубка было крайне затруднительно.

При установке нового термостата на ранее выпущенные двигатели необходимо заменить одновременно и выпускной патрубок.

Так как новый термостат имеет увеличенный наружный диаметр, то при установке его на двигатели ранних выпусков необходимо разделать отверстие в головке цилиндров до диаметра 56 мм.

На двигателях М-20, кроме того, необходимо:

1) обрезать выступающий из головки конец шпильки крепления патрубка,  расположенной около отверстия свечи первого цилиндра или, вывернув шпильку, поставить на ее место   на сурике специальный ввертыш ;

2) проверить на головке поверхность прилегания патрубка к всей конструкции и, в случае необходимости, припилить ее по краске;

3) заменить среднюю в первом ряду шпильку креплении  головки длиною 65 мм (выступающая из блока часть) на шпильку длиною 85 мм;

4) заменить прокладку патрубка.

Необходимо помнить, что в зимнее время из-за наличия на двигателях термостата создается опасность замораживания радиатора из-за прекращения циркуляции через него жидкости (когда клапан термостата закрыт и жидкость циркулирует только внутри водяной рубашки двигателя). Поэтому с наступлением холодной погоды необходимо принимать меры к утеплению радиатора, используя для этой цели жалюзи (прикрывая или полностью закрывая их) и теплый чехол на капот и решетку воздухопритока радиатора.

Ни в коем случае нельзя вынимать термостат из патрубка в зимнее или холодное время года, пытаясь этим предотвратить замерзание радиатора. Именно в это время наличие его в системе охлаждения наиболее эффективно влияет на повышение износостойкости цилиндров и поршневых колец, в результате быстрого прогревания двигателя до нормального теплового состояния и значительного сокращения времени;р аботы его на пониженном тепловом режиме.