Padidinti vidaus degimo variklių šiluminį efektyvumą yra labai sudėtinga dėl kelių esminių ir praktinių apribojimų:
Termodinaminės ribos:
Vidaus degimo varikliai yra saistomi termodinamikos dėsnių,{0}}ypač Carnot efektyvumo ribos. Net ir idealiomis sąlygomis tik dalis kuro šilumos gali būti paversta naudingu darbu. Didelė dalis energijos neišvengiamai prarandama kaip atliekinė šiluma per išmetimo ir aušinimo sistemas.
Mechaniniai ir trinties nuostoliai:
Didėjant efektyvumui, tolesni patobulinimai tampa nežymūs, nes šiuolaikiniuose varikliuose trintis, siurbimo nuostoliai ir parazitiniai nuostoliai (dėl tokių komponentų kaip vandens siurblys ar generatorius) jau yra labai sumažinti.
Medžiagos apribojimai:
Didesniam šiluminiam efektyvumui paprastai reikia aukštesnės degimo temperatūros ir slėgio, todėl reikia pažangių medžiagų, kurios gali atlaikyti ekstremalias sąlygas. Šios medžiagos gali būti brangios arba dar nenaudingos komerciškai.
Išmetamųjų teršalų{0}}kompromisai:
Metodai, gerinantys efektyvumą-pvz., liesas-deginimas-, gali padidinti azoto oksido (NOx) emisiją. Griežtesnės emisijos taisyklės dažnai verčia gamintojus teikti pirmenybę švaresniam degimui, o ne maksimaliam efektyvumui.
Mažėjanti grąža:
Šiuolaikiniai varikliai jau pasiekia gana aukštą efektyvumą (kai kuriuose hibriduose iki 40–45 %). Tolesni patobulinimai tampa vis sudėtingesni, brangesni ir mažiau paveikūs vairuojant realiame pasaulyje.
Todėl daugelis gamintojų perkelia dėmesį į elektrifikavimą, kur energijos konversija gali būti efektyvesnė.
