Stirling-sykli on eräänlainen regeneratiivinen termodynaaminen sykli, joka kykenee käyttämään itsenäistä työnestettä ja sisäistä lämmönvaihtokomponenttia lämmön muuttamiseksi mekaaniseksi liikeksi tai päinvastoin. Siksi Stirling -sykli on hyödyllinen moottoreissa, lämpöpumpuissa, jäähdytyksessä ja monissa muissa sovelluksissa. Stirling -sykliä käytetään useissa erilaisissa moottorimalleissa, joista useimmat sisältävät joko yhden tai kaksi sylinteriä. Rakenteesta riippumatta tätä sykliä käyttävä moottori käy läpi neljä puristusvaihetta, lämmön lisääminen, laajentaminen ja lämmön poisto.
On olemassa useita erilaisia ulkoisia polttomoottoreita, joista jokainen käyttää erityyppistä termodynaamista sykliä. Höyrykoneet toimivat Rankine -syklin periaatteiden mukaisesti, ja siinä käytetään nesteitä, kuten vettä, sekä nestemäisissä että kaasumaisissa oloissa. Lisää nesteitä on lisättävä aika ajoin, mikä vähentää näiden järjestelmien tehokkuutta. Stirling -sykli, joka alun perin keksittiin vuonna 1816 Rankine -syklin kilpailijaksi, käyttää järjestelmässä tiivistettyä työnestettä. Useimmissa tapauksissa Stirling -moottoreissa käytetty työneste on ilma.
Stirling -syklin perusidea pyörii yhden tilavuuden käyttönesteen lämmittämisen ja sitä seuraavan jäähdytyksen ympärillä. Tämä aiheuttaa nesteen lämpölaajenemisen ja supistumisen, jota voidaan käyttää mekaanisten töiden suorittamiseen. Useimmissa tapauksissa tämä saavutetaan kiinnittämällä männät vauhtipyörään. Kun järjestelmässä oleva neste laajenee ja supistuu, männät ajavat ylös ja alas, mikä saa vauhtipyörän pyörimään. Stirling -sykliä kutsutaan regeneratiiviseksi sykliksi, koska neste on itsenäistä ja sama määrä nestettä käytetään sekä puristuskammiossa että paisuntasäiliössä.
Stirling -syklin käyttö ei rajoitu moottoreihin, koska prosessi on myös palautuva. Tämä tarkoittaa, että tätä sykliä käyttävä laite voi toimia lämpöpumpuna, jos laitteeseen syötetään mekaanista virtaa. Tässä tapauksessa männät käyttävät ulkoista mekaanista voimaa, joka pumppaa työnestettä paisuntasäiliön ja puristuskammion väliin. Riippuen laitteen asennustavasta, tätä syklin kääntöä voidaan käyttää lämpöpumpussa, jäähdytyslaitteessa tai missä tahansa muussa sovelluksessa, joka vaatii lämpöenergian siirtoa.