要提高發動機的效率就得提高有效輸出功，也就是將更多的熱能轉化為機械能，以下的理論熱效率是指熱能轉化為機械能的效率，熱效率指實際效率。這個效率是受到卡諾定理限制的，如果高溫熱源為1000K，低溫熱源為300K，則理論熱效率為70%。也就是採用奧托迴圈的發動機，要達到70%的理論熱效率，必須將300k的氣體絕熱壓縮到1000k以上，此時的壓縮比應達20以上，而進一步提高壓縮比，理論熱效率提升不大且帶來更多技術上的困難，汽油機的壓縮比都不會太高，從而理論熱效率在60%以下。

進一步提高理論熱效率的方案是採用膨脹比大於壓縮比的阿特金森（Atkinson） 和米勒（Miller）迴圈。

為了實現阿特金森迴圈和米勒迴圈（下簡稱阿米迴圈），下表引入的最佳膨脹比指氣體膨脹到與外界壓強相等時的膨脹倍數，這也是氣缸內氣體吸收能量後做功的極限膨脹倍數，理論最高效率是指在最佳膨脹比和設計膨脹比下的極限值。

從上表可以看出，採用阿米迴圈後的理論熱效率可達74%以下，而進一步提高則需要將壓縮比提高，同樣是有限的。採用阿米迴圈，理論熱效率可達80%。

如果要進一步提高理論熱效率，則必須將尾氣熱能再利用。如果，理論熱效率達到80%，則尾氣帶走20%的熱能，這部分熱能溫度約600K，由於不能直接做功了，只能通過熱交換再做功，而熱交換的效率不會太高，交換得到的熱源做功的理論效率約50%，因此，採用尾氣再利用後的理論熱效率在90%以下。

從上可知，奧托迴圈60%，阿米迴圈80%，再加上廢氣再利用為90%。

實際迴圈有各種損失，曲柄連桿的迴圈，奧托迴圈熱效率25%~35%，阿米迴圈37%~41%，而看似利用了廢氣的增壓發動機實際上只相當於增加排量，實際效率還是37%~41%。

新型發動機的優點：

1.沒有曲柄連桿，活塞與氣缸壁無壓力解決了密封問題和活塞與氣缸的磨損問題；

2.衝程可設計可方便地實現阿米迴圈並解決了燃燒問題；

3.可採用內外腔結構，可方便地利用餘熱和尾氣熱能，真正實現了殘熱再利用。

4.導溝和定杆的作用力是新型熱機機械損耗最大的地方，但可遠離熱源易潤滑還可採用滾動結構，損耗有望接近齒輪傳動。

5.比曲柄連桿結構更簡單，旋轉提供了足夠的資訊無需鏈條變換就可方便地控制氣門和點火，動力輸出也方便。

因此，新型熱機是新一代熱機，實際熱效率需要用實踐去檢驗，本人預計是50%~60%，極限在70%左右。