يعد تحسين الكفاءة الحرارية لمحركات الاحتراق الداخلي أمرًا صعبًا للغاية بسبب العديد من القيود الأساسية والعملية:
الحدود الديناميكية الحرارية:
تلتزم محركات الاحتراق الداخلي بقوانين الديناميكا الحرارية-خصوصًا حد كفاءة كارنو. وحتى في الظروف المثالية، يمكن تحويل جزء فقط من حرارة الوقود إلى عمل مفيد. يتم فقدان الكثير من الطاقة حتمًا على شكل حرارة مهدرة من خلال أنظمة العادم والتبريد.
الخسائر الميكانيكية والاحتكاك:
مع زيادة الكفاءة، تصبح التحسينات الإضافية هامشية لأن الاحتكاك، وفقدان الضخ، والخسائر الطفيلية (من مكونات مثل مضخة الماء أو المولد) تم تقليلها بالفعل إلى حد كبير في المحركات الحديثة.
القيود المادية:
تتطلب الكفاءة الحرارية الأعلى عادة درجات حرارة وضغوط احتراق أعلى، الأمر الذي يتطلب مواد متقدمة يمكنها تحمل الظروف القاسية. يمكن أن تكون هذه المواد باهظة الثمن أو غير قابلة للتطبيق تجاريًا بعد.
مقايضة الانبعاثات-بالمقايضات:
يمكن أن تؤدي التقنيات التي تعمل على تحسين الكفاءة-مثل-حرق الاحتراق-إلى ارتفاع انبعاثات أكسيد النيتروجين (NOx). غالبًا ما تجبر لوائح الانبعاثات الأكثر صرامة الشركات المصنعة على إعطاء الأولوية للاحتراق الأنظف على الكفاءة القصوى.
تناقص العوائد:
تحقق المحركات الحديثة بالفعل كفاءات عالية نسبيًا (تصل إلى 40-45% في بعض السيارات الهجينة). تصبح التحسينات الإضافية أكثر تعقيدًا ومكلفة وأقل تأثيرًا في القيادة-الواقعية.
ونتيجة لذلك، تحول العديد من الشركات المصنعة تركيزها نحو الكهرباء، حيث يمكن أن يكون تحويل الطاقة أكثر كفاءة بشكل عام.
