斯特林发动机通常分为5个部分：热腔（膨胀腔）、加热 器、回热器、冷却器和冷腔（压缩腔）。热腔和加热器处于循环的高温部分，通常称它们为热区。冷腔和冷却器处于循环的低温部分，称为冷区。斯特林循环的工作过程是：工质被密封在一个闭合回路中，依靠活塞的协调运动从而实现在回路中流动。其理想循环为：压缩腔中的等温压缩过程，回热器中的等容加热过程，
膨胀腔中的等温膨胀过程以及回热器中的等容冷却过程。图2、3分别是理想斯特林循环4个过程的P－V图和T－S图。
4斯特林循环的分析方法
特林发动机的结构形式多种多样，但在理论上都是按斯特林循环进行工作的。根据马提尼的命名规则，斯特林循环的分析法可以分为零级分析法、一级分析法、二级分析法、三级分析法和四级分析法5类。零级分析法。零级分析法并没有对斯特林循环进行分析，而是根据斯特林发动机的实验结果引入经验因子，归纳出斯特林发动机实际功率与效率的经验关系式。该方法简单实用，一般可用于定性分析，不合做斯特林发动机的优化设计。Carlquist和Beale对零级分析法的应用与发展做出了重要贡献
2）一级分析法。一级分析法又称等温分析法，是最基本
的斯特林循环分析方法。该方法主要假设热腔和冷腔工质的循环温度恒定，
通过理论分析可以推导出斯特林发动机功率和效率的解析解。Schmidt首先应用一级分析法，以α斯特林发动机为模型，根据质量、能量守恒定律和理想气体状态方程对斯特林发动机进行了理论研究。但由于一级分析法的等温假设过于理想，不符合实际情况，因而存在较大的理论误差，一般只用于定性分析。
3）二级分析法。二级分析法假设热腔和冷腔内的工质
温度在循环的过程中是变化的。因此基于二级分析法所建的数学模型一般为常微分方程组，结合理想气体状态方程以及边界条件可进行数
值求解。最常用的二级分析法是绝热分析法。相对一级分析法而言，二级分析法更接近实际，具有更为重要的应用价值。
4）三级分析法。三级分析法又称为节点分析法，由Finkelstein首先完成。Urieli、Gedeon、Martini等对其进行了深入补充，并编成了软件进行模拟。三级分析法是对工质作一维流动假设，在每个节点处对工质的传热和气体动力学过程用质量、动量和能量守恒的偏微分方程进行描述。三级分析法解决了一级分析法和二级分析法的空间误差问题，得到了广泛的应用和发展
5）四级分析法。四级分析法又称为多维CFD分析法，是在三级分析法的基础上将维数增加到二维甚至是三维，其
计算过程极其复杂，往往需求于商业化的CFD软件。多维CFD分析法已成功应用于内燃机和燃气轮机的设计，但在斯特林发动机上的应用还很不完善，因为到目前为止，多维CFD在两相流上的应用还很困难。尽管如此，由于四级分析法的精度比较高，作为研发的重点，随着各种辅助工具的不断改善，四级分析法终将成为斯特林循环的主要分析法。
5斯特林发动机的特点及应用
斯特林发动机是外燃机，与传统的内燃机相比主要有以 下几个方面的优点：
1）燃料来源广。斯特林发动机对燃料的适应性很强，可用燃料除了煤、石油、天然气、化石燃料外，还包括太阳能、原子能、化学能，
以及木材、秸秆等农林废弃物燃烧所放出来的能量。此外，斯特林发动机还可以用来回收各种分散或低品位的热能。
2）热效率高。理想斯特林循环由两个等温过程和2个等容过程组成，其理论循环效率等于相同状态下的卡诺效率。实验表明，斯特林发动机的实际有效效率能达到32%～40%，最高可达47%。3）排气污染小。由于斯特林发动机的燃烧过程是连续的，空气燃烧比的变化对效率和功率的影响都很小，所以斯特林发动机可以在足够的空气下运转， 燃料的燃烧值比较高，和内燃机相比，大大降低了废气中CO、HC等有害气体的含量。
4）噪音低。斯特林发动机没有气阀机构且工质在汽缸内的压力变化类似于正弦，并且没有燃烧产生的爆震和排气波，因而斯特林发动机运转比较平稳，噪音比较小。如STM生产的50kW的斯特林发动机，其裸机工作时在1m处的噪音低于75dB。
5）运转特性好。由于斯特林发动机中最大压力与最小压力之比一般小于2，因此，其扭矩比较均匀、运转比较平稳。此外，斯特林发动机的超负荷能力强，在超负荷50%的情况下仍然能正常运转，相对于内燃机5%～15%的超负荷能力具有更好的运转特性。
6）结构简单，维修方便。斯特林发动机的结构简单，比内燃机少40%的零部件。例如，自由活塞式斯特林发动机只有三大部件：密封的汽缸和2个活塞，没有容易出故障的气阀机构、高压喷油系统和需要良好润滑的活塞环，便于保养维修。文献着重介绍了斯特林发动机在我国民用特别是农村的应用潜力。文献详细介绍了斯特林发动机在低品
味能源中的应用，其理论价值和实际意义都值得我们做进一步的研究。斯特林发动机在太阳能热发电领域有着重要的应用。
用斯特林发动机作为动力系统的太阳能热发电技术，在美国和澳大利亚等国家已经取得了实质性的突破，很多实验电站已经运行多年。大规模的商业运行电站也正在建立。2005年8月11日，SCE公司（SouthernCaliforniaEdison）司和SES公司（StirlingEnergySystems， Inc．）宣布签订20年采购协议，由SES公司在美国洛杉矶东北莫哈韦沙漠地区采用碟式斯特林发电系统建造一座500MW并逐步扩大到850MW的太阳能热发电站。该电站预计将由20，000个碟式斯特林发电系统组成，占地4500英亩（18平方公里），这是太阳能光碟/斯特林发动机技术在商业发电领域第一次大规模应用。
2005年10月12日，SES公司宣布与SDG＆E公司（SanDiegoGas＆Electric）签订提供300～900MW太阳能电力合同，这大约是圣地亚哥地区现在太阳能发电能力的30倍。目前SAIC（TheScienceApplicationsInternationalCorporation）又和美国Sandia国家实验室联合开发商用25kW太阳能热电系统，计划在5年时间内分3个阶段将56座碟式斯特林发电系统安装和示范于全美各州电能利用基地。
6展望
近年来，斯特林发动机的研究在世界领域取得了突破性进展，能源危机更增加了世界各个国家对斯特林发动机的重视程度，进一步加快斯