Ciclul Stirling este un tip de ciclu termodinamic regenerativ care este capabil să utilizeze un fluid de lucru autonom și o componentă internă de schimb de căldură, fie pentru a converti căldura în mișcare mecanică, fie invers. Acest lucru face ca ciclul Stirling să fie util în motoare, pompe de căldură, refrigerare și în numeroase alte aplicații. O serie de modele diferite de motoare folosesc ciclul Stirling, majoritatea conținând unul sau doi cilindri. Indiferent de design specific, un motor care utilizează acest ciclu trece prin cele patru etape de compresie, adăugarea de căldură, expansiune și îndepărtarea căldurii.
Există o serie de motoare cu ardere externă diferite, fiecare dintre ele utilizează un tip diferit de ciclu termodinamic. Motoarele cu abur funcționează conform principiilor ciclului Rankine, care utilizează un fluid de lucru, cum ar fi apa, atât în stare lichidă, cât și în stare gazoasă. Din când în când trebuie adăugate fluide suplimentare, reducând eficiența acestor sisteme. Ciclul Stirling, care a fost inventat inițial în 1816 ca rival pentru ciclul Rankine, folosește un fluid de lucru care este etanșat în sistem. În cele mai multe cazuri, fluidul de lucru folosit la motoarele Stirling este aerul.
Ideea de bază din spatele ciclului Stirling se învârte în jurul încălzirii și răcirii ulterioare a unui singur volum de fluid de lucru. Aceasta provoacă dilatarea și contracția termică a fluidului, care poate fi folosit pentru a efectua lucrări mecanice. În cele mai multe cazuri, acest lucru se realizează prin atașarea pistoanelor la un volant. Pe măsură ce fluidul din sistem se extinde și se contractă, pistoanele sunt antrenate în sus și în jos, ceea ce face ca volantul să se rotească. Ciclul Stirling este denumit ciclu regenerativ datorită faptului că fluidul este autonom și același volum de fluid este utilizat atât în camera de compresie, cât și în camera de expansiune.
Utilizarea ciclului Stirling nu se limitează la motoare, deoarece procesul este și reversibil. Aceasta înseamnă că este posibil ca un dispozitiv care utilizează acest ciclu să acționeze ca o pompă de căldură dacă este furnizată energie mecanică. În acest caz, puterea mecanică externă este utilizată pentru a antrena pistoanele, care pompează fluidul de lucru între camera de expansiune și camera de compresie. În funcție de modul în care este configurat un dispozitiv, această inversare a ciclului poate fi utilizată într-o pompă de căldură, un dispozitiv de refrigerare sau orice altă aplicație care necesită transferul de energie termică.