Hitastillir er eins konar sjálfvirkur hitastillir, venjulega með hitaskynjara, sem kveikir og slökkvir á kælivökvaflæði með því að stækka eða minnka, það er að segja aðlaga sjálfkrafa vatnið í ofninn í samræmi við hitastig kælivökvans, breyta dreifingarsviði kælivökvans og stilla varmaleiðni kælikerfisins.
Aðalhitastillir vélarinnar er vaxhitastillir sem er stjórnaður af paraffíninu að innan með því að nota varmaþenslu og kaldsamdrátt til að stjórna kælivökvarásinni. Þegar kælihitastigið er lægra en tilgreint gildi er hreinsað paraffín í hitastillinum fast. Hitastillislokinn lokar rásinni milli vélarinnar og kælisins undir áhrifum fjöðursins. Kælivökvinn fer aftur í vélina í gegnum vatnsdæluna og fer í smá hringrás. Þegar hitastig kælivökvans nær tilgreindu gildi byrjar paraffínið að bráðna og verður smám saman að vökva. Rúmmálið eykst og þrýstir á gúmmíslönguna til að minnka. Á sama tíma minnkar gúmmíslöngan og þrýstir upp á stöngina. Stöngin þrýstir niður á ventilinn til að opna hann. Kælivökvinn rennur í gegnum kælinn og hitastillislokann og rennur síðan aftur í vélina í gegnum vatnsdæluna til að fá mikla dreifingu. Mestur hluti hitastillisins er staðsettur í vatnsútrásarrörinu á strokkahausnum, sem hefur þann kost að vera einföld í uppbyggingu og auðvelt er að losa loftbólur í kælikerfinu. Ókosturinn er að hitastillirinn opnast og lokast oft þegar hann er í gangi, sem veldur sveiflum.
Þegar rekstrarhiti vélarinnar er lágur (undir 70°C) lokar hitastillirinn sjálfkrafa leiðinni að kælinum og opnar leiðina að vatnsdælunni. Kælivatnið sem rennur út úr vatnshlífinni fer beint inn í vatnsdæluna í gegnum slönguna og er sent í vatnshlífina af vatnsdælunni til dreifingar. Þar sem kælivatnið dreifist ekki úr kælinum getur rekstrarhiti vélarinnar aukist hratt. Þegar rekstrarhiti vélarinnar er hár (yfir 80°C) lokar hitastillirinn sjálfkrafa leiðinni að vatnsdælunni og opnar leiðina að kælinum. Kælivatnið sem rennur út úr vatnshlífinni er kælt af kælinum og síðan sent í vatnshlífina af vatnsdælunni, sem bætir kælistyrkinn og kemur í veg fyrir að vélin ofhitni. Þessi hringrásarleið er kölluð stór hringrás. Þegar rekstrarhiti vélarinnar er á milli 70°C og 80°C eru stórar og litlar hringrásir til staðar á sama tíma, þ.e. hluti af kælivatninu fyrir stóra hringrásina og hinn hluti af kælivatninu fyrir litla hringrásina.
Hlutverk hitastillisins í bílnum er að loka bílnum áður en hitastigið nær ekki eðlilegu hitastigi. Á þessum tíma er kælivökvinn frá vélinni fluttur aftur inn í vélina með vatnsdælunni og lítilsháttar hringrás í vélinni fer fram til að láta vélina hitna hratt. Þegar hitastigið fer yfir eðlilegt hitastig er hægt að opna hana þannig að kælivökvinn dreifist um allan kælitankinn og hitaleiðir hratt.
