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Die Funktionsweise des Stirlingmotor lässt sich in vier Schritten erklären.
1. Der Druck im Inneren des Heizzylinders steigt und die Luft dehnt sich aus. Der Verdrängerkolben bewegt sich wegen seiner Versetzung zum Arbeitskolben um 90° kaum. Deshalb strömt die erhitzte Luft an ihm vorbei in den Kühlzylinder und schiebt den Arbeitskolben nach hinten.
2. Durch die Bewegung des Verdrängerkolben, aufgrund der Drehung des Schwungrades, wird die gerade erhitzte Luft in den Kühlzylinder verdrängt.
Dort gibt sie Energie in Form von Wärme an den Kühlzylinder ab. Ihre Temperatur sinkt von T1 auf T2. Der Arbeitskolben bewegt sich dabei kaum.
3. Fast die gesamte Luft aus dem Heizzylinder ist jetzt im Kühlzylinder.
Durch das Schwungrad schiebt sich der Arbeitskolben nach vorn und komprimiert dabei die Luft.
Diese erwärmt sich dadurch aber nicht sondern gibt weiter Energie an den Kühlzylinder ab. Ihre Temperatur bleibt konstant.
Der Verdrängerkolben bewegt sich kaum.
4. Der Arbeitskolben ist nun an seiner innersten Position. Der Verdrängerkolben bewegt sich wieder zurück wobei er die abgekühlte Luft aus dem Kühlzylinder in den
Heizzylinder verdrängt. Dort wird die Luft von der Temperatur T2 auf T1 erwärmt.
Alle Takte zusammen ergeben die vollständige Bewegung des Stirlingmotor.
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