Migliorare l’efficienza termica dei motori a combustione interna è estremamente impegnativo a causa di diverse limitazioni fondamentali e pratiche:
Limiti termodinamici:
I motori a combustione interna sono vincolati dalle leggi della termodinamica-in particolare dal limite di efficienza di Carnot. Anche in condizioni ideali, solo una parte del calore del combustibile può essere convertita in lavoro utile. Gran parte dell’energia viene inevitabilmente persa come calore disperso attraverso i sistemi di scarico e di raffreddamento.
Perdite meccaniche e per attrito:
Con l’aumento dell’efficienza, ulteriori miglioramenti diventano marginali perché l’attrito, le perdite di pompaggio e le perdite parassite (da componenti come la pompa dell’acqua o l’alternatore) sono già in larga misura ridotti al minimo nei motori moderni.
Vincoli materiali:
Una maggiore efficienza termica richiede solitamente temperature e pressioni di combustione più elevate, che richiedono materiali avanzati in grado di resistere a condizioni estreme. Questi materiali possono essere costosi o non ancora commercialmente validi.
Compro- emissioni:
Le tecniche che migliorano l'efficienza-come la combustione-a combustione magra-possono portare a maggiori emissioni di ossido di azoto (NOx). Norme più severe sulle emissioni spesso costringono i produttori a dare priorità a una combustione più pulita rispetto alla massima efficienza.
Rendimenti decrescenti:
I motori moderni raggiungono già efficienze relativamente elevate (fino al 40–45% in alcuni ibridi). Ulteriori miglioramenti diventano sempre più complessi, costosi e meno impattanti nella guida del mondo reale-.
Di conseguenza, molti produttori stanno spostando l’attenzione verso l’elettrificazione, dove la conversione dell’energia può essere complessivamente più efficiente.
