（1）热效率

奥托循环理论热效率与发动机的压缩比和热容比有关，可用如式（15-2）表示：^[5]

式中，η_th为理论热效率；V₁/V₂为压缩比；γ为绝热指数。

从式（15-2）可以看出，压缩比和绝热指数越高，该发动机的热效率越高。发动机压缩比极限由燃料燃烧敲缸现象决定。与传统汽油燃料相比，氢气的燃烧范围非常宽，稀薄氢气不容易发生燃料燃烧敲缸现象，因此可以实现更高的压缩比率。绝热指数与燃油的分子结构相关。分子结构越简单，绝热指数越大。与汽油相比，氢气具有非常简单的分子结构，因此其绝热指数（γ=1.4）比汽油（γ=1.1）要高得多。

（2）输出功率(www.daowen.com)

氢发动机的理论最大输出功率取决于空气-燃料比和燃料喷射方法。

若空气-燃料的化学计量比为34∶1，则氢气占燃烧室29%的体积，空气只占71%，如此混合比例使其能量输出比汽油还低。由于中央喷射或端口喷射方式使空气和燃料在进入燃烧室之前就进行了混合，所以，此时氢发动机的最大理论输出功率只能达到汽油发动机的85%。对于直接喷射系统是在进气阀关闭后再进行空气与燃料的混合，因而发动机的最大输出功率比汽油发动机要高15%。由此可见，如果采用化学计量的空气-燃料比，那么燃料的喷射方式决定了氢发动机的最大输出功率是比汽油发动机高15%还是低15%。但是，采用化学计量的空气-燃料比，燃烧室的温度会很高，将产生大量的氮氧化合物。由于使用氢发动机的重要原因之一就是污染排放少，所以，氢发动机不能简单地设计成按照化学计量空气-燃料比来运行。

通常情况下，氢发动机的设计要求使用完全燃烧所需空气量的两倍。采用这种空气-燃料比时，氢发动机所产生的氮氧化合物量几乎为0。但是，这样也使得氢发动机输出功率降至相同尺寸汽油发动机的一半。为了补偿这部分能量损失，氢发动机通常比汽油发动机尺寸要大，并且配备涡轮增压器。