熱機(jī)中應(yīng)用最廣的就是內(nèi)燃機(jī)，燃油在氣缸中燃燒使氣體壓力上升推動發(fā)動機(jī)做功，目前汽車、船舶、飛機(jī)就是用內(nèi)燃機(jī)作為動力，但燃油作為內(nèi)燃機(jī)的燃料已日益枯竭。如果燃料不是在氣缸內(nèi)部燃燒，就不需要昂貴的純凈燃油了，可以用多種燃料，例如生物質(zhì)能、地?zé)崮埽貏e是直接用太陽能熱。利用燃料在氣缸外加熱氣缸內(nèi)的工作介質(zhì)來做功的發(fā)動機(jī)稱為外燃機(jī)，下面簡介外燃機(jī)的基本原理，蒸汽機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)也屬外燃機(jī)，但本欄目要討論的是另一種外燃機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，熱效率較高的特點(diǎn)，它就是斯特林發(fā)動機(jī)。

在討論斯特林發(fā)動機(jī)之前我們先看一個簡單的模型，如圖1所示，在一個氣缸里有一個活塞（為便于觀察活塞運(yùn)動，氣缸為剖面），活塞可在氣缸里滑動，在主軸上裝有飛輪，飛輪上有曲柄銷通過連桿與活塞連接，活塞的往復(fù)運(yùn)動可以帶動飛輪旋轉(zhuǎn)。在氣缸內(nèi)充有氣體作為工質(zhì)。

如何通過外面的熱源來使這個模型運(yùn)轉(zhuǎn)起來，請看圖2，在左面“運(yùn)轉(zhuǎn)過程一”的圖中看到，通過加熱氣缸使缸內(nèi)氣體膨脹，推動活塞向下移動并帶動飛輪轉(zhuǎn)動。“運(yùn)轉(zhuǎn)過程二”是膨脹氣體推動活塞運(yùn)轉(zhuǎn)到氣缸中間位置，“運(yùn)轉(zhuǎn)過程三”是膨脹氣體推動活塞運(yùn)轉(zhuǎn)到氣缸終點(diǎn)位置，此時(shí)就要停止對氣缸加熱改為對氣缸冷卻。

飛輪靠慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，見圖3“運(yùn)轉(zhuǎn)過程四”，由于氣缸冷卻散熱，氣缸內(nèi)氣體體積收縮，活塞受到向上的力，拉動飛輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；“運(yùn)轉(zhuǎn)過程五”是活塞運(yùn)轉(zhuǎn)到中間位置；“運(yùn)轉(zhuǎn)過程六”是活塞上升到氣缸頂部位置，停止對氣缸冷卻散熱，飛輪靠慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，又進(jìn)入“運(yùn)轉(zhuǎn)過程一”，開始新一輪的循環(huán)，這樣飛輪就會不停旋轉(zhuǎn)下去。

以上過程有動畫演示：

以上說明與演示僅僅是為了說明什么是外燃機(jī)，實(shí)際上是不存在這樣的外燃機(jī)，由于氣缸的熱容量大、傳熱速度不夠塊，不可能反復(fù)迅速加熱與冷卻氣缸與里面的氣體，所以無法實(shí)際應(yīng)用。