موتور استرلینگ یک موتورحرارتی (غیر احتراقی) است که تفاوت زیادی با موتورهای احتراق داخلی دارد. این موتور ها در سال 1816 توسط رابرت استرلینگ اختراع شد. موتور استرلینگ بهره وری بیشتری نسبت به موتورهای احتراق داخلی بنزینی و دیزلی دارد. در چنین موتورهایی هیچ احتراقی صورت نمی پذیرد و به همین دلیل هیچ اگزوزی وجود ندارد و هیچ صدای انفجاری نیز شنیده نمی شود به همین دلیل چنین موتورهایی بیصدا هستند. این موتورها از منابع گرمایی خارجی مثل آتش، انرژی خورشید و هر منبع حرارتی دیگر استفاده می کنند. گاز استفاده شده در داخل موتورهای استرلنگ هیچ وقت موتور را ترک نمی کند وبه عبارتی سیکل این موتور ها بسته است و مانند موتورهای دیزل و بنزینی سوپاپ دود (که گازهای پر فشار را تخلیه می کند) و محفظه احتراق وجود ندارد .به همین علت موتورهای استرلینگ بسیار بی صدا هستند.

   گرچه موتورهای استرلینگ به تولید انبوه نرسیدند اما در مواردی که به قدرت زیاد احتیاج باشد از آنها می کنند. موتورهای استرلینگ از سیکل استرلینگ استفاده می کند که مشابه سیکل های استفاده شده در موتورهای احتراق داخلی نیست. قاعده اصلی کار موتور استرلینگ این است که مقداری گاز داخل موتور محفوظ شده است .چرخه استرلینگ شامل یک سری رویداد است که فشار گاز داخل موتور را تغییر می دهد و سبب ایجاد کار می شود .

 چند خاصیت مهم گاز وجود دارد که برای عملکرد موتورهای استرلینگ مهم است :

 • اگر مقداری گاز محبوس در یک حجم ثابت از فضا داشته باشیم و به آن گاز حرارت بدهیم , فشار گاز به دلیل افزایش دمای آن افزایش خواهد یافت .

• اگر مقداری گاز محبوس داشته باشیم و آن را فشرده کنیم (حجم آن را در فضا کاهش دهیم ) ، دمای آن گاز به علت افزایش فشار افزایش خواهد یافت .

   موتور ساده شده استرلینگ فرضی از دو سیلندر استفاده می کند. یک سیلندر به وسیله ی یک منبع خارجی گرما، گرم می شود و دیگری به وسیله ی یک منبع سرد خارجی ، خنک می شود. محفظه گاز دو سیلندر به هم متصلند ، و پیستون ها به طور مکانیکی به وسیله ی یک رابط (معمولا یک فلای ویل) که چگونگی حرکت آنها را معین می کند به یکدیگر متصلند .

سیکل استرلینگ 4 مرحله دارد :

1- حرارت از منبع گرمایی به گاز داخل سیلندر داغ منتقل می شود (قرمز) در این مرحله ، فشار گاز بیشتر می شود و پیستون گرم را به حرکت در می آورد و کار صورت می گیرد . پیستون سرد چون در موقعیتی است که در حرکت خود تغییر جهت خواهد داد تقریبا در جای خود ساکن باقی می ماند .

2- در مرحله بعدی ، هر دو پیستون با هم حرکت می کنند، پیستون گرم به سمت پایین و پیستون سرد به سمت بالا حرکت می نماید. این عمل گاز را بیشتر به سمت ریجنریتور (وسیله ای است که به طور موقت حرارت را می تواند ذخیره کند و از شبکه سیمی که گاز گرم از بین آن عبور می کند ساخته شده است. سطح بزرگ شبکه سیمی، حرارت را جذب می کند وآن را به آرامی به محیط سرد می دهد) و پیستون سرد را حرکت می دهد.

3- پیستون در سیلندر سرد شروع به فشرده کردن گاز می کند. گرمای ایجاد شده توسط این تراکم به واسطه ی سطح سرد در اطراف سیلندر سرد از بین می رود.

4- در آخرین مرحله سیکل هر دو پیستون حرکت می کنند، هنگامی که پیستون گرم به سمت بالا حرکت می کند پیستون سرد به سمت پایین حرکت می کند. این عمل گاز اطراف ریجنریتور (جایی که در طول سیکل قبلی گرما را ذخیره کرده بود ) را به داخل سیلندر گرم می راند .در این لحظه سیکل دوباره تکرار می شود.

طبقه­ بندی موتورهای استرلینگ از نظر اتصال سیلندرها:

الف)موتورهای تیپ آلفا

   موتورهای تیپ آلفا دارای دو سیلندر مجزا برای فضاهای تراکم و انبساط بوده و در هر سیلندر یک پیستون قرار دارد. دو سیلندر مجزا به واسطه هیتر، بازیاب و کولر به هم متصل شده ­اند.  پیستون گرم در کنار منبع گرم و پیستون سرد در کنار منبع سرد قرار می ­گیرد. این نوع از موتورها، از لحاظ مفهومی، ساده­ ترین ترکیب را در میان انواع ترکیبات موتور استرلینگ دارند. گرچه احتیاج به آب بندی هر دو پیستون از معایب آن به شمار می­ رود و مسئله آب بندی پیستون گرم به دلیل تماس با منبع گرم از مشکلات فنی آن می­باشد. موتورهای آلفا دارای نسبت توان به حجم بالایی هستند.

ب)موتورهای تیپ بتا

   موتور استرلینگ تیپبتا، قدیمی­ترین ساختمان موتورهای استرلینگ می ­باشد. اختراع رابرت استرلینگ به عنوان اولین موتور استرلینگ دارای ساختمان بتا بوده ­است. موتورهای نوع بتا از ترکیب پیستون قدرت و جابجا کننده استفاده می ­کنند. ساختمان موتور به این گونه است که هر دو پیستون در یک سیلندر به طور خطی قرار گرفته­ اند.

ج)موتورهای تیپ گاما

   موتور استرلینگ تیپگاما همانند موتور نوع بتا دارای ترکیب پیستون- جابجا کننده می­باشد. در این نوع موتور پیستون و جابجا کننده در دو سیلندر مجزا قرار دارند. موتور استرلینگ گاما نسبت به نمونه های آلفا و بتا، دارای نسبت تراکم کمتری می­باشد. اما به دلیل اینکه تنها پیستون قدرت نیاز به آب بندی دارد و همچنین سیلندرها مجزا هستند، از لحاظ مکانیکی ساده­ترین آرایش را در میان سایر چیدمان­ها دارد.

چرا موتورهای استرلینگ متداول نیستند؟

   دو ویژگی وجود دارد که ساخت موتورهای استرلینگ را برای استفاده در بسیاری از کاربردها مانند بسیاری از ماشین ها و کامیون ها غیر عملی می کند . به دلیل اینکه منبع حرارت در خارج است برای موتور مقداری طول می کشد تا به تغییرات گرمایی داخل سیلندر عکس العمل نشان دهد. برای انتقال حرارت بین دیواره های سیلندر و گاز داخل موتور زمانی صرف می شود . این بدین معناست که :

 1- موتورقبل از اینکه کار مفید را ایجاد کند به مقدار زمانی نیاز دارد تا گرم شود .

 2- موتور نیروی خروجی اش را نمی تواند به سرعت تغییر دهد . این نقایص باعث شده است که این موتور با موتورهای احتراق داخلی اتومبیل جایگزین نشود.

پر کاربردترین سیالات مورد استفاده در موتورهای استرلینگ:

   در ابتدا از هوا به عنوان سیال عامل در موتور استرلینگ استفاده می شد و به همین علت نامگذاری ابتدایی آن بنام موتورهای هوایی بوده است؛ اما بعد ها به علت سبکتر بودن هلیم و هیدروژن نسبت به هوا ، این دو گاز جایگزین آن شدند. سبکتر بودن سیال عامل از طرفی منجر به کاهش حجم و وزن موتور شده و از طرفی دیگر کوچک و سبک بودن مولکولها موجب کاهش تلفات می­گردد. در حال حاضر هیدوروژن سیال عامل ایده­آل برای موتور استرلینگ از لحاظ خصوصیات ترمودینامیکی و فیزیکی به شمار می­رود. اما به خاطر خطرات آن و مسائل امنیتی، استفاده کاربردی کمتری  دارد. بنابراین در حال حاضر بیشتر از هلیم به عنوان سیال عامل استفاده می شود .

منابع تامین کننده حرارت مورد نیاز موتور استرلینگ:

   برای موتورهای ابتدایی می توان از یک شمع یا مانند آن استفاده کرد. برای موتورهای کوچک پیشرفته تر سوزاندن الکل به عنوان سوخت، و در ابعاد بزرگتر و پیچیده تر از گاز طبیعی استفاده می شود. موتورهای استرلینگ خورشیدی نیز، مستقیما از نور خورشید به عنوان منبع گرما بهره می گیرند.