Het verbeteren van de thermische efficiëntie van verbrandingsmotoren is een enorme uitdaging vanwege verschillende fundamentele en praktische beperkingen:
Thermodynamische grenzen:
Verbrandingsmotoren zijn gebonden aan de wetten van de thermodynamica-vooral de Carnot-efficiëntielimiet. Zelfs onder ideale omstandigheden kan slechts een deel van de warmte uit brandstof worden omgezet in nuttige arbeid. Een groot deel van de energie gaat onvermijdelijk verloren als afvalwarmte via uitlaat- en koelsystemen.
Mechanische verliezen en wrijvingsverliezen:
Naarmate de efficiëntie toeneemt, worden verdere verbeteringen marginaal omdat wrijving, pompverliezen en parasitaire verliezen (van componenten zoals de waterpomp of dynamo) in moderne motoren al voor een groot deel worden geminimaliseerd.
Materiaalbeperkingen:
Een hoger thermisch rendement vereist doorgaans hogere verbrandingstemperaturen en -drukken, waarvoor geavanceerde materialen nodig zijn die bestand zijn tegen extreme omstandigheden. Deze materialen kunnen duur zijn of nog niet commercieel levensvatbaar.
Emissie-afwegingen-:
Technieken die de efficiëntie verbeteren-zoals arme-verbranding-kunnen leiden tot een hogere uitstoot van stikstofoxide (NOx). Strengere emissievoorschriften dwingen fabrikanten vaak om voorrang te geven aan een schonere verbranding boven maximale efficiëntie.
Afnemende rendementen:
Moderne motoren behalen al een relatief hoog rendement (tot 40-45% bij sommige hybrides). Verdere verbeteringen worden steeds complexer, duurder en minder impactvol in het echte- rijden.
Als gevolg hiervan verleggen veel fabrikanten hun focus naar elektrificatie, waarbij energieconversie over het algemeen efficiënter kan zijn.
