Der Hauptgrund, warum konventionelle Flugmotoren ineffizienter als moderne PKW-Triebwerke sind, ist die extrem schlechte Literleistung. Mein IO550 holt aus 9 Litern Hubraum 228 kW. Ein von der Leistung her vergleichbarer Automotor (sagen wir ein halbwegs aktueller Mercedes M 276) hat 245 kW bei nur 3 Litern Hubraum. Nur dreht der M 276 bei Nennleistung 5800 rpm, der IO550 nur 2700 rpm. Ein Teil des Ineffizienz geht also auf den Verzicht auf ein Getriebe zurück.

Damit geht es also schon mal los - ein Getriebe muss rein, dann baut der ganze Motor kleiner. Nun kommt auch Deine Wasserkühlung ins Spiel, denn nun werden die Oberflächen kleiner, die Füllmengen geringer etc. - trotzdem muss mehr Verlustwärme abgeführt werden. Hohe Aufladung hilft zusätzlich, macht aber neben den Ladern selbst weitere motorische Maßnahmen nötig.

Der Rest (Kennfeldzündung, verbesserte Einspritzung) ist entweder für Flugmotoren (kleines Drehzahlband) kaum relevant oder wird durch menschliche Intelligenz am roten Hebel ganz gut ersetzt.

Insgesamt hast Du dann aber ein komplett neues Design - nur andere Peripherie bringt sicher keine 15-20%...

Bereits durch Flugdiesel realisiert, die können dann auch noch jet fuel