ПОЧЕМУ КПД ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НЕ ПРЕВЫШАЕТ 40 %???

Потому что законы термодинамики существуют.

У тепловой машины, работающей по циклу Карно с идеальным газом в качестве рабочего тела, максимальный КПД определяется соотношением:
η = 1 - Tх/Tн
Нагреватель - продукты горения, их температура 800-1200 К, холодильник - окружающая среда с температурой 300-400 К.
Худший случай η = 1 - 400/800 = 50%.
Минус поправки на неидеальность рабочего тела и термодинамического цикла.

Теоретический поедел рассчитал Карно, мы можем только приближаться к нему, смотря на цену двигателя.

Ну почему же 40. Стерлинга вроде 60% и даже больше. В остальном все упирается в недостижимость большей разницы между максимальной и минимальной температурой рабочего тела.

Металлическая стенка цилиндра для тепла тоже самое, что авоська для семечек, а другой ей быть нельзя иначе расплавится поршень, немного спасает в этой ситуации только высокая скорость процессов горения в ДВС

сколько не парься, а цикл Карно не обманешь в тепловой машине. А любые Ванкели - всего лишь тепловая машина. Тупо сделай гибрид типа Приуса, но с дизелем - и получишь те же 60%.

есть и другой путь: топливные ячейки+электродвигатель. Тут теория вообще не ограничивает КПД

А плохо-ли иметь низкий КПД? Паровоз имел КПД около 4 - 5%. Зато практическая всеядность, внешнее горение можно успешно и глубоко оптимизировать А какой ещё аппарат (даже с большим КПД), выдержит и будет тянуть перегрузку 400 (четыре сотни) %? Да никакой! А паровоз мог. Пыхтел, сопел, отчаянно дымил (сажа была его бичём, но я говорил об оптимизации горения) но тянул.

ну почему же 40%.. парогазовые установки современных электростанций достигли к. п. д. 63%..
А упирается все в то, что нельзя нагреть более горячее тело от более холодного. Поэтому часть тепла не используется.