실린더  :  음료수캔(170㎖) 또는 석영유리(D50)
동력원  :  양초

1816년 로버트 스털링(Robert Stirling)이 최초로 시작(試作)한 것으로 스털링기관이라고도 한다. 또 그 당시에는 작동가스로 공기를 사용하였으므로 열공기기관이라고 하였다. 19세기 초기에는 증기기관과 성능을 겨루었으나 효율이 낮기 때문에 후기에는 내연기관에 밀려나게 되었다. 그러나 그뒤 적합한 작동가스(수소 또는 헬륨)의 채택, 효율이 좋은 열교환기의 연구 등에 의해 현재는 열효율이 40%인 것이 있다.

원리
출력 피스톤의 상승으로 실린더 저온부에 있는 작동가스는 등온압축된다. 다음에 배제 피스톤이 하강해서 실린더 저온부에서 고온부로 부피가 일정한 상태에서 가스는 가열되면서 이동한다. 이때 이전 사이클에서 미리 가열되어 있는 재생기에서 예열되고 가열 코일에서 가열된다. 이것을 등적가열이라고 한다.

다음에 실린더 고온부에 있는 가스는 등온팽창하고, 배제와 출력의 두 피스톤은 함께 하강해서 일을 한다. 끝으로 출력 피스톤은 그대로 있고, 배제 피스톤만이 상승하기 때문에 작동가스는 실린더 고온부에서 저온부로 일정한 부피를 유지한 채 재생기와 냉각 코일에서 냉각되면서 이동한다. 이것을 등적냉각이라고 한다.

구조
실린더의 상부에는 연소실과 가열 코일이 있고, 실린더의 외주(外周)에는 축열형(蓄熱型)의 재열기와 냉각 코일이 장치되어 있다. 실린더 속은 배제 피스톤에 의해 고온부와 저온부로 구분되어 있고, 배제와 출력의 두 피스톤 운동은 마름모꼴 구동기구(驅動機構)에 의해 규정되어 있다. 즉, 두 피스톤의 연접봉(連接棒)은 2개의 기어로 동기(同期)되어 있는 크랭크에 의해 연결되어 있으며, 사이클을 할 수 있다.

용도
스털링 기관은 외연기관이므로 연료를 자유롭게 선택할 수 있고, 배기가스가 깨끗하며 배기음(排氣音)도 전혀 나지 않는다. 또 마름모꼴 구동기구에 의해 완전히 균형이 잡혀 있으며, 가스 압력을 바꾸어서 쉽게 출력을 조절할 수 있다. 이러한 특징 때문에 공해가 없는 자동차 엔진, 선박의 주기관 또는 보조기관, 유전지대의 다연료기관이나 우주항공용에 이용된다.