こんなものは蒸気機関の時代に確立している。自分の覚えのための雑記です。

1gの水の温度を1℃上げるのに必要な熱量は1cal = 4.184 J

シリンダー容積を25ccとすると、その空間を満たす水蒸気を水に戻すと(体積は1/1800になるとして)0.014 ccになる。

25 ccは1.7 cm3、0.014 ccは2.4 mm3程度のサイズだ。

0.014 ccの水を100℃にするエネルギーは以下の通り

25℃→100℃:1.05 cal = 4.4 J
(水の温度が高ければ、60℃→100℃:0.56 cal = 2.3 J)

つまりピストン押し下げ1ショットあたり4.4 Jのエネルギーが必要である。

このピストンつまりエンジンを2,000 RPM = 33 cycle/sで回そうとすると、1秒あたり4.4 J × 33 = 145 Jのエネルギーが必要である。つまり145Wの電力を注入し続ける必要がある。

これは12 V バッテリーで12 A流すのに相当する。充電しないとすぐバッテリー上がってしまいそう。

ピストンが重いとシリンダ内の水に4.4 Jのエネルギーを注入しても圧力が増すばかりで水蒸気になりにくい(圧力鍋のように)。この状況では145 W以上の仕事率が必要だろう。
しかし、エンジンが回り出すとフライホイールによってある程度は惰性で回るので、ピストンは勝手に下がりシリンダ内は減圧され水は水蒸気になりやすくなる。この状況では負荷が軽ければ145 Wかそれ以下の仕事率で良いだろう。定性的にはイメージできるが、定量的な仕事率の見積もりが難しい。

もしイワタニのカセットガスがあればそれで水を沸かすのがオススメ。なんてったって3 kWの発熱量を注入し続けられるのだから(笑)

エンジンってピストンの下はクランクシャフトとオイルの空間であまり活用されていない。ここにバネを仕込んだり、空気の圧力コントロールしたりして共振振動するように動かせないものだろうか。。。
ピストンの反対側もシリンダとして使うというはロータリーエンジンが思い浮かぶ。

エンジンの世界はあまりにも奥が深い。