本稿では，炭化水素を燃料とする内燃機関において，理論上実現可能な最大効率が100％であることを裏付ける熱力学の原理について概説する。それに基づき，燃料のもつ化学エネルギーを軸仕事に変換する過程において，必然的に発生する不可逆性について焦点をあてる。エネルギー損失は，現在の内燃機関の構造上避けられないものと，先進技術の適用により低減の可能性があるものとに分類できる。内燃機関の出力が制御しきれない化学反応，すなわち燃焼によって得られるという性質上，燃料エネルギーの20％から25％にあたる潜在的仕事量の損失はどうしても避けられない。それ以外の摩擦や熱損失，排気エネルギーなどの損失は，直接軸仕事には変換されない利用可能エネルギーに相当する。「最大のエネルギー効率を得るには低い燃焼温度を維持するのが最も容易」という仮説を立証するため，燃焼温度，燃焼室内のガスの比熱比，熱伝達，排気の有効エネルギーの相互作用を示す。低温燃焼においては，熱伝達や排気のエクセルギー損失が最小になるとき，燃料の化学エネルギーが軸仕事に直接変換される量は最大となる。
This article gives an overview of the thermodynamic principles demonstrating that the maximum efficiency theoretically possible with a hydrocarbon fueled internal combustion engine is one hundred percent. From this basis the focus turns to articulating irreversibilities that naturally occur within the processes of converting the chemical energy in the fuel into shaft work. These losses are classified as losses that cannot be eliminated when using the current embodiment of internal combustion engines, and losses that in principle could be reduced through application of advanced technologies. Because power is obtained from the engine via unrestrained chemical reaction, i.e. combustion, we must accept a loss of work potential of between 20 and 25 percent of the fuel’s energy. Other losses, such as friction, heat loss and exhaust energy account for the balance of the useable energy that is not converted directly into shaft work. The interplay between combustion temperature, the ratio of specific heats of the combustion chamber gases, heat transfer and exhaust availability is presented as support for a postulate that the maximum pragmatic efficiency is most readily achieved through efforts to keep combustion temperatures low, which in turn maximizes the direct conversion of the fuel’s chemical energy into shaft work while minimizing the available energy lost to heat transfer and exhaust flow.