要提高发动机的效率就得提高有效输出功，也就是将更多的热能转化为机械能，以下的理论热效率是指热能转化为机械能的效率，热效率指实际效率。这个效率是受到卡诺定理限制的，如果高温热源为1000K，低温热源为300K，则理论热效率为70%。也就是采用奥托循环的发动机，要达到70%的理论热效率，必须将300k的气体绝热压缩到1000k以上，此时的压缩比应达20以上，而进一步提高压缩比，理论热效率提升不大且带来更多技术上的困难，汽油机的压缩比都不会太高，从而理论热效率在60%以下。
进一步提高理论热效率的方案是采用膨胀比大于压缩比的阿特金森（Atkinson） 和米勒（Miller）循环。
为了实现阿特金森循环和米勒循环（下简称阿米循环），下表引入的最佳膨胀比指气体膨胀到与外界压强相等时的膨胀倍数，这也是气缸内气体吸收能量后做功的极限膨胀倍数，理论最高效率是指在最佳膨胀比和设计膨胀比下的极限值。
从上表可以看出，采用阿米循环后的理论热效率可达74%以下，而进一步提高则需要将压缩比提高，同样是有限的。采用阿米循环，理论热效率可达80%。
如果要进一步提高理论热效率，则必须将尾气热能再利用。如果，理论热效率达到80%，则尾气带走20%的热能，这部分热能温度约600K，由于不能直接做功了，只能通过热交换再做功，而热交换的效率不会太高，交换得到的热源做功的理论效率约50%，因此，采用尾气再利用后的理论热效率在90%以下。
从上可知，奥托循环60%，阿米循环80%，再加上废气再利用为90%。
实际循环有各种损失，曲柄连杆的循环，奥托循环热效率25%~35%，阿米循环37%~41%，而看似利用了废气的增压发动机实际上只相当于增加排量，实际效率还是37%~41%。
新型发动机的优点：
1.没有曲柄连杆，活塞与气缸壁无压力解决了密封问题和活塞与气缸的磨损问题；
2.冲程可设计可方便地实现阿米循环并解决了燃烧问题；
3.可采用内外腔结构，可方便地利用余热和尾气热能，真正实现了残热再利用。
4.导沟和定杆的作用力是新型热机机械损耗最大的地方，但可远离热源易润滑还可采用滚动结构，损耗有望接近齿轮传动。
5.比曲柄连杆结构更简单，旋转提供了足够的信息无需链条变换就可方便地控制气门和点火，动力输出也方便。
因此，新型热机是新一代热机，实际热效率需要用实践去检验，本人预计是50%~60%，极限在70%左右。
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