Um motor de combustão externa é um motor alternativo para o qual a combustão ocorre fora dos cilindros. Um exemplo antigo é a máquina a vapor, que normalmente queimava carvão fora da máquina para transformar água em vapor. O motor Stirling é um motor de combustão externa que usa um fluido de trabalho para mover os pistões nos cilindros. Em um motor de combustão interna, por outro lado, um combustível é queimado dentro dos cilindros do motor. Embora os motores a vapor tenham sido amplamente substituídos, os motores Stirling têm muitas aplicações potenciais.
Embora os gases de combustão não entrem nos cilindros de um motor de combustão externa, eles devem estar em contato térmico com o motor para que funcione. Em uma máquina a vapor, o calor da queima do carvão é transferido para a água através das paredes de uma caldeira. Esse calor transforma a água em vapor, que é direcionado para os cilindros do motor. No momento apropriado, o vapor empurra um pistão que gira o virabrequim. Dessa forma, uma máquina a vapor transforma a energia química armazenada no carvão em energia mecânica de um virabrequim giratório.
O motor Stirling é semelhante ao motor a vapor, exceto que usa um gás permanentemente contido em vez de vapor descartável para empurrar os pistões. Ele funciona trocando calor em diferentes locais de seus cilindros. O calor passa através da parede do cilindro e aquece o gás de trabalho, que tende a empurrar o pistão para criar energia. Quando um pistão precisa voltar à sua posição original, um trocador de calor permite que o gás adjacente resfrie.
O motor de combustão externa teve uma variedade de aplicações nos últimos dois séculos. A energia a vapor foi usada extensivamente em fábricas, bem como em navios e trens durante a Revolução Industrial, substituindo em grande parte rodas d’água e músculos animais como fontes de energia. Embora os motores a vapor tenham sido ultrapassados por motores de combustão interna, eles permaneceram como a principal fonte de energia no século XX.
O motor Stirling foi aplicado de forma ainda mais flexível. Ao converter energia rotacional em eletricidade, ele pode tirar proveito de uma fonte de calor para geração combinada de calor e energia. Ele também pode ser usado ao contrário como uma bomba de calor – absorvendo energia elétrica e bombeando calor.
Uma vez que o motor Stirling apenas transfere calor, não importa, em seus cilindros, ele não requer combustão para ser a fonte de calor. Outras formas de calor sem combustão, como a energia nuclear, poderiam funcionar igualmente bem com esse tipo de motor. Na verdade, foi sugerido que as futuras usinas nucleares podem incorporar o motor de combustão externa Stirling para simplificar o projeto e aumentar a eficiência.