要提高發動機的效率就得提高有效輸出功，也就是将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%。也就是采用奧托循環的發動機，要達到70%的理論熱效率，必須将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采用膨脹比大于壓縮比的阿特金森（Atkinson） 和米勒（Miller）循環。
為了實現阿特金森循環和米勒循環（下簡稱阿米循環），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，這也是氣缸内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，采用阿米循環後的理論熱效率可達74%以下，而進一步提高則需要将壓縮比提高，同樣是有限的。采用阿米循環，理論熱效率可達80%。
如果要進一步提高理論熱效率，則必須将尾氣熱能再利用。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，由于不能直接做功了，隻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，采用尾氣再利用後的理論熱效率在90%以下。
從上可知，奧托循環60%，阿米循環80%，再加上廢氣再利用為90%。
實際循環有各種損失，曲柄連杆的循環，奧托循環熱效率25%~35%，阿米循環37%~41%，而看似利用了廢氣的增壓發動機實際上隻相當于增加排量，實際效率還是37%~41%。
新型發動機的優點：
1.沒有曲柄連杆，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.沖程可設計可方便地實現阿米循環并解決了燃燒問題；
3.可采用内外腔結構，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采用滾動結構，損耗有望接近齒輪傳動。
5.比曲柄連杆結構更簡單，旋轉提供了足夠的信息無需鍊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。
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