Підвищення теплової ефективності двигунів внутрішнього згоряння є надзвичайно складним через кілька фундаментальних і практичних обмежень:
Термодинамічні межі:
Двигуни внутрішнього згоряння підпадають під дію законів термодинаміки-, зокрема обмеження ККД Карно. Навіть в ідеальних умовах лише частина тепла від палива може бути перетворена в корисну роботу. Велика частина енергії неминуче втрачається у вигляді відпрацьованого тепла через системи вихлопу та охолодження.
Механічні втрати та втрати на тертя:
У міру підвищення ефективності подальші вдосконалення стають маргінальними, оскільки тертя, втрати накачування та паразитні втрати (від таких компонентів, як водяний насос або генератор змінного струму) вже значною мірою зведені до мінімуму в сучасних двигунах.
Матеріальні обмеження:
Вища термічна ефективність зазвичай вимагає вищих температур і тиску згоряння, для чого потрібні сучасні матеріали, здатні витримувати екстремальні умови. Ці матеріали можуть бути дорогими або ще нерентабельними.
Компроміс-викидів:
Технології, які покращують ефективність-такі як-спалювання-збідненого горіння, можуть призвести до збільшення викидів оксиду азоту (NOx). Суворіші норми щодо викидів часто змушують виробників віддавати пріоритет чистішому спалюванню, а не максимальному ККД.
Зменшення прибутку:
Сучасні двигуни вже досягають відносно високого ККД (до 40–45% у деяких гібридів). Подальші вдосконалення стають дедалі складнішими, дорожчими та менш впливовими на реальні-водіння.
У результаті багато виробників зміщують увагу в бік електрифікації, де перетворення енергії в цілому може бути більш ефективним.
