活塞式热气发动机 ，又称斯特林发动机，是一种外部加热的闭式循环发动机。早在1816年斯特林就提出了这种理想的工作循环，由于当时工业不发达，技术水平较低，未能应用于工程实践。近年来由于世界范围的能源和环境污染问题，斯特林发动机又重新引起人们的重视。斯特林循环按正向循环工作时可以作热机循环，对外输出功；按逆向循环工作时，可以作热泵循环。其结构型式可以有多种多样，但循环原理基本相同。

这种活塞式热气发动机是伦敦的牧师罗巴特 斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特灵发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。

双缸活塞式热气发动机由两个带活塞的气缸、一个加热器、一个冷却器和一个回热器组成，如图6-8所示。两个活塞连在同一轴上，通过特殊的曲轴机构使它们的移动规律符合一定的要求。气缸内充有一定的工质（例如氢气、氦气、氮气等）由于两个活塞的相互移动，使工质在热气室和冷气室之间来回流动。循环由下列四个程组成：

1.定温压缩过程。如图6-8(a)所示，活塞A处于上止点位置不动，活塞B由下止点开始上行，压缩冷气室里的低温工质，冷却器起低温热源作用，吸收工质放出的热量，维持工质温度 不变，如图6-9中的过程1-2。

2. 定容吸热过程。如图6-8(b)所示，活塞B和活塞A以同样的速度分别上升和下降。实现定容情况下将冷气室中的工质推入热气室。低温工质流经回热器时吸热，使压力由升至，温度由 升至 ， 如图6-9中的过程2-3。

3. 定温膨胀过程。如图6-8(c)所示，活塞B处于上止点位置不动，活塞A继续下行至下死点，其间工质通过起高温热源作用的加热器，吸收热量，维持工质温度 不变 。如图6-9中的过程3-4。

4.定容放热过程，活塞B和活塞A以同样的速度下行和上行整个冲程，各自达 到下止点和上止点，在定容情况下将工质从热气室推回冷气室。经过回热器时，工质放出热量给回热器。使温度由 降为。如图6-9中过程4-1。这样工质回复到初始状态完成一次闭合循环。