高效斯特林发动机是为了设计效率更高的内燃机而设计的。其目的有3个：提高发动机的指示热效率；降低部分负荷的机械损失；取消节气门以降低泵气损失。与奥拓循环和狄塞尔循环不同，斯特林循环热效率更高。虽然已经进行过研究，但至今还未实现内燃式斯特林循环发动机(ICSE)。ICSE将传统斯特林循环的热压缩变为机械压缩过程，取消了热交换器，因此节省了空间和成本。由此可见，ICSE有比传统斯特林发动机的循环热效率更高的潜力。另外，还可以应用陶瓷来实现更高的温度，这将进一步提高ICSE的热效率和能量密度。
    
ICSE目前还存在着如下一些问题。①起动。由于起动困难，原型机配备了进气加热器、缸体加热器和用来点燃乙醚的火花塞等设备，结构复杂。②控制。燃油太少不能驱动发动机；燃油太多会提高排气温度，可能造成蓄热器烧毁。③发动机的能量密度比较低。④燃烧不稳定。
    
ICSE发动机容积效率比较低，但是可以通过涡轮增压提高能量密度。巡航工况时，ICSE发动机的热效率比柴油机提高50%，比汽油机提高70%。