Polttomoottoreiden lämpöhyötysuhteen parantaminen on erittäin haastavaa useiden perustavanlaatuisten ja käytännön rajoitusten vuoksi:
Termodynaamiset rajat:
Polttomoottoreita sitovat termodynamiikan lait-erityisesti Carnotin hyötysuhderaja. Ihanteellisissakin olosuhteissa vain osa polttoaineen lämmöstä voidaan muuttaa hyödylliseksi työksi. Suuri osa energiasta häviää väistämättä hukkalämmönä pako- ja jäähdytysjärjestelmien kautta.
Mekaaniset ja kitkahäviöt:
Kun tehokkuus kasvaa, lisäparannuksista tulee marginaalisia, koska kitka, pumppaushäviöt ja loishäviöt (komponenteista, kuten vesipumpusta tai laturista) on jo minimoitu nykyaikaisissa moottoreissa.
Materiaalirajoitukset:
Korkeampi lämpötehokkuus vaatii yleensä korkeampia palamislämpötiloja ja -paineita, mikä vaatii kehittyneitä materiaaleja, jotka kestävät äärimmäisiä olosuhteita. Nämä materiaalit voivat olla kalliita tai eivät vielä kaupallisesti kannattavia.
Päästöjen vaihto-:
Tehokkuutta parantavat tekniikat-kuten laiha-poltto-voivat johtaa korkeampiin typen oksidien (NOx) päästöihin. Tiukemmat päästömääräykset pakottavat valmistajat usein asettamaan puhtaamman palamisen etusijalle maksimaalisen hyötysuhteen sijaan.
Pienentyvä tuotto:
Nykyaikaisilla moottoreilla saavutetaan jo suhteellisen korkea hyötysuhde (jopa 40–45 % joissakin hybrideissä). Lisäparannuksista tulee yhä monimutkaisempia, kalliimpia ja vähemmän vaikuttavia todellisessa-autoilussa.
Tämän seurauksena monet valmistajat ovat siirtymässä kohti sähköistystä, jossa energian muuntaminen voi olla yleisesti ottaen tehokkaampaa.
