سیکل های ترکیبی به منظور کاهش مصرف سوخت، کاهش تولید آلاینده های زیست محیطی و افزایش بازده سیستم دارای اهمیت ویژه ای هستند. موتورهای احتراق داخلی یکی از مهم ترین و گسترده ترین شیوه های تولید توان در جهان شناخته می شوند. در این پایان نامه ابتدا شیوه ترمودینامیک سرعت محدود برای حل سیستم های مختلف معرفی شده و سپس از این شیوه برای تحلیل ترمودینامیکی موتور احتراق داخلی استفاده می شود. پارامترهای مختلفی از جمله توان، بازده و دمای گازهای خروجی از موتور با این روش به دست می آیند و نشان داده خواهد شد که روش تحلیل سرعت محدود شیوه ای بسیار مناسب برای بررسی موتورها است و نتایج به دست آمده از این تحلیل هم خوانی بسیار خوبی با نتایج تجربی دارد. سپس موتور ملی با این شیوه تحلیل شده و بهینه سازی چندهدفه به منظور بیشینه سازی بازده و گرمای خروجی بر روی آن انجام می شود. موتور استرلینگ نیز به عنوان یکی از مهم ترین موتورهای احتراق خارجی معرفی شده و شیوه های مختلف تحلیل این موتور بیان می گردد. سپس ترکیبی از روش آدیاباتیک و روش ترمودینامیک سرعت محدود برای تحلیل موتور استرلینگ مورد بررسی قرار می گیرد. سپس به بررسی سیکل ترکیبی اتو-استرلینگ پرداخته می شود و نشان داده خواهد شد که سیکل ترکیبی قادر است تا به میزان بسیار زیادی در مصرف سوخت صرفه جویی کرده، تولید آلاینده ها را کم کند و بازده سیستم را نیز افزایش دهد؛ به طوری که این سیستم در درازمدت سودآوری اقتصادی نیز خواهد داشت.