理論上可以，但是實際上由於需要消耗大量的電來製氧，同時製氧機的製氧速度太慢，因此變得沒有意義。我們可以簡單算一下，針對汽油車如果汽車按照100km/h的速度執行，油耗是6L/100km,也就是1小時消耗6L汽油，汽油密度按照0.75計算，也就是1小時消耗6*0.75=4.5kg汽油，按照理論空燃比14.7計算，1小時發動機吸入的空氣是4.5*14.7=66kg，空氣中氧氣的質量分數約為23%，也就是裡面有77%的氮氣，如果要純氧燃燒1小時需要製備至少66*77%=51kg的氧氣。注意這還沒考慮怎麼把空氣中的氮氣排除出來。氧氣的密度是1.429g/L，也就是要每小時製備35600L氧氣。一個商用製氧機每分鐘最多能制20L氧氣，一小時才1200L，根本不夠用，需要同時幾十個製氧機工作才夠。

這是一個看起來很美好、但事實上根本不可能實現的設想。我們暫且不說製氧量是否夠用的問題，就單純來說說發動機為什麼不能使用純氧燃燒。

發動機使用純氧燃燒，最大的問題就是燃燒速度過快，燃燒過程無法控制，燃燒室溫度過高。正常的可燃混合氣是汽油與空氣的混合物，其中含有大量的氮氣，它可以延緩燃燒速度，降低燃燒溫度。如果是純氧與汽油組成可燃混合氣的話，這種混合氣的燃燒速度會非常快，發動機會出現嚴重的爆震，工作極其粗暴，汽車的舒適性會下降，並且發動機的零部件也難以承受這種劇烈的衝擊。而正常的可燃混合氣可以透過設計良好的燃燒室形狀和進氣渦流，讓混合氣柔和、勻速的燃燒，燃燒過程可控，發動機工作柔和，動力輸出持續而均勻。

還有就是純氧燃燒，由於燃燒劇烈，燃燒室的溫度會非常高。正常情況下燃燒室的溫度在500°C以下，如果溫度過高，鋁合金製造的活塞就會熔化，金屬材料過度膨脹，會導致各運動副卡死，並且材料的強度會急劇下降。現在的發動機為了提高熱效率，普遍採用的方式是降低燃燒室溫度。比如渦輪增壓發動機一般都是與缸內直噴相配合，主要的目的就是缸內直噴可以降低燃燒室的溫度；寶馬公司甚至研製了一款向燃燒室噴水降溫的發動機，以降低燃燒溫度，提高發動機熱效率。所以，純氧燃燒是不可能實現的。