بهبود راندمان حرارتی موتورهای احتراق داخلی به دلیل چندین محدودیت اساسی و عملی بسیار چالش برانگیز است:
محدودیت های ترمودینامیکی:
موتورهای احتراق داخلی به قوانین ترمودینامیک -مخصوصاً محدودیت بازده کارنو محدود می‌شوند. حتی در شرایط ایده آل، تنها بخشی از گرمای سوخت می تواند به کار مفید تبدیل شود. بسیاری از انرژی به طور اجتناب ناپذیری به عنوان گرمای هدر رفته از طریق اگزوز و سیستم های خنک کننده از دست می رود.
تلفات مکانیکی و اصطکاک:
با افزایش راندمان، پیشرفت‌های بیشتر حاشیه‌ای می‌شوند، زیرا اصطکاک، تلفات پمپاژ و تلفات انگلی (از قطعاتی مانند پمپ آب یا دینام) تا حد زیادی در موتورهای مدرن به حداقل رسیده است.
محدودیت های مواد:
راندمان حرارتی بالاتر معمولاً به دما و فشار احتراق بالاتر نیاز دارد که به مواد پیشرفته ای نیاز دارد که بتوانند در شرایط شدید مقاومت کنند. این مواد می توانند گران باشند یا هنوز از نظر تجاری قابل دوام نباشند.
کاهش انتشار گازهای گلخانه ای-:
تکنیک‌هایی که کارایی را بهبود می‌بخشند-مانند احتراق بدون چربی-سوختن-می‌توانند منجر به انتشار اکسید نیتروژن (NOx) بالاتر شوند. مقررات سختگیرانه‌تر انتشار اغلب تولیدکنندگان را مجبور می‌کند که احتراق پاک‌تر را بر حداکثر بازدهی اولویت دهند.
کاهش بازده:
موتورهای مدرن در حال حاضر بازده نسبتاً بالایی دارند (تا 40-45٪ در برخی از هیبریدی ها). پیشرفت‌های بیشتر در رانندگی در دنیای واقعی به طور فزاینده‌ای پیچیده، پرهزینه و کمتر تأثیرگذار می‌شوند.
در نتیجه، بسیاری از تولیدکنندگان تمرکز خود را به سمت الکتریکی سازی تغییر می دهند، جایی که تبدیل انرژی می تواند به طور کلی کارآمدتر باشد.
