汽车发动机双节温器工作原理，即当发动机双行程节温器在达到开启温度的初期，只需要一个小尺寸的节温器盘就能打开；由于受力面积小，反向作用力也就小，所以节温器在精确的温度控制过程中可以精确打开；在节温器盘移动一段距离后，小节温器盘驱动一个大节温器盘来打开节温器的整个横截面。

即，以下三种工作方式：

1、当冷却液温度低于87℃时，两个节温器都处于关闭状态，发动机升温快；冷却液流经下面这些元件：冷却液泵 → 气缸盖 → 节温器支架 → 小冷却液箱 → 机油冷却器 → 冷却液罐。

2、当冷却液温度为87~105℃时，节温器1开启，节温器2关闭，将气缸盖的温度设定在87℃，气缸体进一步升温；冷却液流经下面这些元件：冷却液泵 → 气缸盖 → 节温器支架 → 小冷却液箱 → 机油冷却器 → 冷却液罐 → 散热器。

3、当气缸盖温度设定在87℃，气缸体温度超过105℃，两个节温器都打开；冷却液流经下面这些元件：冷却液泵 → 气缸盖 → 节温器支架 → 小冷却液箱 → 机油冷却器 → 废气再循环阀 → 冷却液罐 → 散热器 → 缸体 → 节温器。

目前，采用双节温器发动机技术的汽车主要是大众汽车旗下的EA111发动机，代表车型有车型有高尔夫、尚酷、EOS、Jetta以及途观等，1.4L和1.6升发动机车型上。