Поскольку здесь уже обсуждались технические возможности двигателей, работающих на основе газовых циклов, позволю себе тут несколько так сказать теоретических замечаний на эту тему.
Идея всех этих двигателей одна и та же.
Нужно каким- то образом превратить тепло в механическую работу.
Что у нас есть под рукой?
У нас есть универсальный газовый закон PV = kRT, связывающий три основных макропеременные, описывающие состояние идеального газа.
Это объем, давление, температура.
Давление и температура могут быть связаны с микропеременными, такими как кинетическая энергия отдельных молекул и концентрация этих молекул в заданном объеме.
Ма микроуровне этими газовые процессы описываются с помощью статистической физики, которая по сути есть чистая математика. А на макроуровне термодинамика, которая и оперирует этими макропеременными.
Основная идея всех двигателей на основе газов заключается в том, что мы циклически нагреваем и охлаждаем газ, заставляя его расширяться, а потом сжиматься, совершая при этом положительную работу. Если обратить такой процесс, то работа, совершаемая газом, становится отрицательной и мы можем на основе такоо процесса построить холодильник.
Понятно, что често технически не все процессы обратимы, как например Процессы в ДВС.
Чтобы понять, что происходит во время газового цикла, удобнее всего пользоваться так называемыми PV диаграммами. Из такой диаграммы сразу видно, какая была совершена газом механицеская работа во время одного цикла. Это просто площадь фигуры внутри замкнутой кривой цикла. При этом получается, что на части кривой тепло будет сообщаться системе, а на части кривой тепло отводится и теряется. То есть для создания двигателя требуется "нагреватель" и "холодильник".
Соответственно из-за того, что мы во время цикла вынужденны отдавать часть тепла, КПД такого двигателя не может быть близким к 100%.

Теперь немножко теоретических рассуждений.
На самом деле чистая теория подразумевает, что все эти циклы происходят очень медленно. Таким образом, что система фактически находится в состоянии термодинамического равновесия. Если это так, то теоретически такой цикл можно обратить. При этом мы не нарушаем упорядоченности в мире. Наверное вы слышали, что есть такое понятие энтропия. Энтопия качественно это мера упорядоченности. Но физики с математики в 19 веке придумали, как эту меру считать. Так вот энтропия не изменяется в состояниях равновесия и увеличивается в любых нестационарных процессах. Обычно чем быстрее происходит процесс, тем быстрее увеличивается энтропия.
В общем случае связано это со вторым законом термодинамики, который гласит, что е существует в мире таких процессов, при которых мы отбираем тепло у более холодного объекта и передаем более горячему без совершения работы.

Теоретически можно показать, что наряду с прямым циклом Карно можно соорудить обратный цикл Карно. То есть сделать Карно холодильник. При этом если соединить прямой цикл Карно с обратным, то в идеале получим исходное состояние как будто ничего не было.
Значит если придумать цикл, более эффективный чем цикл Карно и соединить его с обратным, получим в результате процесс, противоречащий второму началу термодинамики.

Ну и последнее насчет ДВС. Процессы в них проистекают очень стремительно. То есть они очень неравновесные, поэтому реальные КПД этих двигателей существенно ниже чем расчетные по идеальным графикам.