Poboljšanje toplinske učinkovitosti motora s unutarnjim izgaranjem iznimno je izazovno zbog nekoliko temeljnih i praktičnih ograničenja:
Termodinamičke granice:
Motori s unutarnjim izgaranjem vezani su zakonima termodinamike-posebno Carnotovom granicom učinkovitosti. Čak iu idealnim uvjetima samo se dio topline iz goriva može pretvoriti u koristan rad. Velik dio energije neizbježno se gubi kao otpadna toplina kroz ispušne i rashladne sustave.
Mehanički gubici i gubici trenjem:
Kako se učinkovitost povećava, daljnja poboljšanja postaju marginalna jer su trenje, gubici pumpanja i parazitski gubici (od komponenti poput vodene pumpe ili alternatora) već u velikoj mjeri minimizirani u modernim motorima.
Materijalna ograničenja:
Veća toplinska učinkovitost obično zahtijeva više temperature i pritiske izgaranja, što zahtijeva napredne materijale koji mogu izdržati ekstremne uvjete. Ovi materijali mogu biti skupi ili još nisu komercijalno održivi.
Kompromis-za emisije:
Tehnike koje poboljšavaju učinkovitost-kao što je-izgaranje-mogu dovesti do većih emisija dušikovih oksida (NOx). Stroži propisi o emisiji često prisiljavaju proizvođače da daju prednost čistijem izgaranju u odnosu na maksimalnu učinkovitost.
Opadajući prinosi:
Moderni motori već postižu relativno visoku učinkovitost (do 40–45% u nekim hibridima). Daljnja poboljšanja postaju sve složenija, skuplja i manje utjecajna u-stvarnoj vožnji.
Kao rezultat toga, mnogi proizvođači pomiču fokus prema elektrifikaciji, gdje pretvorba energije može biti učinkovitija u cjelini.
