当上柴发电机组内水温高于 83℃温度时，恒温阀全开，冷却水带走从机组内部吸收的热量经恒温阀流入风冷散热器中，通过风冷散热器带走冷却水的热量，重新进入机组进行换热循环。图为柴油发电机组高温冷却水系统大循环原理图。
    当高温冷却水温度低于75℃时，恒温阀处于全关状态，高温冷却水带走从机组内部吸收机组的热量经恒温阀旁通管，流入机组中再次吸热循环。由于高温冷却水直接从高温循环水泵作用下通过恒温阀旁通管，而不经过风冷散热器，避免了不必要的冷却，机组温度迅速上升。图为柴油发电机组高温冷却水系统小循环原理图。
    当柴油发电机组内高温冷却水处于上述两种温度之间时，恒温阀部分开启，高温冷却水的大小循环同时存在，此时高温冷却水的循环称为混合循环。

    在机组运行过程中若恒温阀未及时开启会导致机组热量无法排出机组，造成机组超温停机故障。