T内燃机是一种倒退。这是蒸汽时代遗留下来的。它的细节得到了改进，材料得到了改进，产量成倍增加，但是它的基本结构——活塞在汽缸内上下运动——却在留声机和灯泡发明之前就已经发明了。
作为能源廉价而丰富时代的产物，内燃机也是公然的浪费。在一个四冲程的汽油发动机中——这种发动机很可能在你的汽车、摩托艇，甚至你的发电机里——一个活塞首先被向下驱动，把空气吸入汽缸。接下来，活塞向上冲程压缩空气;然后火花点燃了燃料-空气混合物，爆炸，推动活塞向下。最后向上冲程将废混合气排出。在四个活塞冲程的循环中，今天的汽油发动机通常能将储存在燃料中的能量的14%到30%转化为有用的工作。其余的以热量和摩擦的形式散失。
在车辆上安装那种发动机会增加废物。水泵和空调压缩机等附件在不推动向前运动的情况下吸收能量。轮胎的滚动阻力浪费燃料，轴承和传动齿轮的摩擦也是如此。空气动力阻力迫使发动机努力工作，只是为了保持稳定的高速公路速度。总而言之，你驾驶的汽车在路上行驶时会消耗大约20%的燃料能量。显然，这台吞噬石油的温室气体机器早该停产了。难怪每一辆新的电动汽车、电池化学方面的突破，或者燃料电池汽车的大规模生产，听起来都像是宣告内燃机的死亡。
电动汽车似乎要把最后一根钉子钉进棺材里了。由于几乎没有产生摩擦的运动部件，电动机的效率要高得多——将其消耗的高达96%的能量转化为有用的工作。它们产生的废热非常少，如果通过替代能源供给，就可以产生零排放的电力。此外，电动汽车具有明显的设计优势。它几乎平坦的扭矩曲线(磅英尺与发动机转速的图表)意味着它不需要复杂的传动系统，在降低成本的同时提高了效率。内燃机通常需要以每分钟几千转(rpm)的速度旋转才能产生最大扭矩，而电动发动机在轴转动的那一刻就会爆发出最大扭矩。这就是为什么电动汽车和混合动力汽车一停下来就能发出如此令人满意的声响。
由于所有这些原因，反对活塞发动机的理由是清楚的。它的日子似乎屈指可数了。但事实是，内燃不会很快消失。不要告诉埃隆·马斯克，但是热引擎(这是一个方便的绰号)可能至少在2050年之前都将统治道路。
内燃机的持续存在不能仅仅归咎于市场惯性或石油巨头的力量。它之所以经久不衰并占据主导地位，是因为它的适应性很强。微型动力庭院修剪机和链锯。巨大高效的模型驱动着推土机和货船。在汽车中，这种发动机可以配置为一个温和的汽油吸嘴或一个高速赛车装置。
它非常适合运输，因为它利用了一种极其便携和能量密集的燃料。“液态碳氢化合物是液态黄金，”麻省理工学院(mit)名誉教授、机械工程师约翰·b·海伍德(John B. Heywood)说。汽油引擎在几分钟内加满燃料，之后可以行驶400至500英里。燃料也具有适应性:在上个世纪，随着道路的改善和汽车的速度开始加快，汽油被重新设计，以帮助发动机提取其能量。
简而言之，汽油发动机漫长而丰富的寿命是古人类学家里克·波茨(Rick Potts)所称的变动性选择的结果:即在快速变化的环境中，只有多能者才能生存。波茨是史密森尼学会研究人类起源的专家，他认为早期的原始人占了上风，因为他们很灵活。在早更新世时期，我们的祖先所面临的气候变化剧烈，温度、水源、食物来源、植被和竞争频繁变化。波茨说，他们之所以能在动荡时期幸存下来，是因为他们是通才。由于四肢修长，它们可以在森林里爬树，也可以在大草原上行走数英里。有了大脑袋，他们就能知道如何适应不断变化的环境，并发明社会制度和技术来帮助他们应对。它们并不比其他生物更快、更强壮或更有效率——它们更能适应。
活塞发动机看起来像是另一个通过适应性生存的例子。它造价低廉，符合各种燃料和物理布局的要求，并与冶金和污染控制的发展同步前进。不断的改进意味着今天的内燃机排放的污染比上世纪60年代的前辈少了99%。汽车制造商提醒我们，在空气质量差的地区，今天的发动机通过排气管排出的空气实际上比它们吸收的空气更清洁。今天，面对减少二氧化碳排放和控制能源使用的任务，最了解发动机的工程师、行业专家和投资者远没有放弃内燃机。事实上，他们正在增加投资。这项老技术还有很长的路要走。
F今天的新机器就像内燃机一样不断发展。最早的版本是原始的工具，缓慢且不可靠。随着冶金技术的进步和对燃烧过程的更好理解而来。从手动曲柄到按钮式电动装置的起动器逐渐成熟;电火花塞保证更稳定和更平稳的运行。液冷技术的发明使设计师们从原始的单缸设计转向了主宰20世纪中期汽车工业的六缸和八缸发动机设计。最近，计算机引导的创新，如精确控制发动机中的燃料分配和改进阀门开启和关闭的时间，使高功率输出与平稳，甚至低速性能相结合成为可能。
对内燃机的新要求集中在排放上，密歇根大学能源研究所的研究教授约翰·m·迪克科认为，汽油发动机也能满足这些要求。DeCicco说:“在我们看来，有很多提高效率的机会，但这些机会总是会削弱替代能源。”“效率的地平线可以延伸到很远的未来。”为了应对这一新的挑战，制造商们正在对从燃烧室的设计到变速器的参数，再到燃料和空气进入发动机中心的方式进行微调。
在市场上已经很常见的是涡轮增压器，汽缸熄火，直接燃油喷射和无级变速器。通用汽车(General Motors)四缸汽油发动机全球总工程师迈克•安德森(Mike Anderson)表示，通过使用更小的内径和更长的曲轴冲程来降低缸内的表面积与体积比，已经提高了每加仑汽油的行驶里程。用计算机建模改进燃烧室设计也是如此。
安德森还解释说，发动机的运行方式至关重要，因为每一台内燃机都有其效率最佳点。他说:“我们希望尽可能扩大这个效率孤岛。”仅仅是控制摩擦力也能带来巨大的回报:减少8%的摩擦力就能增加1%的油耗。通用汽车的2升涡轮增压发动机的最新版本比上一代减少了16%的摩擦。
燃料输送方式也将发生变化。Ricardo, Inc.的总裁Thomas Apostolos，该公司是一家全球工程咨询公司的美国分公司，在发动机开发方面有近100年的历史记录，他预计将引入喷雾导向直接燃油喷射和稀薄分层装药，在这种情况下，燃料与空气的比例降低，但燃料恰恰集中在最需要的地方。
汽油发动机可能也即将与它的“亲兄弟”柴油发动机结合在一起。在研发界，这桩婚姻一直是讨论的话题。柴油得益于不节流:它们通过改变燃料供给来控制发动机速度，而不是通过机械节流来限制进气，这会产生阻力和摩擦。因为柴油是由内热而不是火花引起燃烧的，所以它们通常有非常高的压缩比——对气缸内空气的大量“挤压”。这些高压从储存在燃料中的化学能中提取出更多的功。梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)美国公司负责燃料、技术和监管事务的高级工程师比尔•沃肯伯格(Bill Woebkenberg)表示，随着工程师们尝试降低柴油发动机的压缩比以控制排放，以及提高汽油发动机的压缩比，这两项技术已经开始相互接近。
一个很有前途的例子是均匀电荷压缩点火(HCCI)发动机。在这种混合发动机中，由于计算机建模和发动机控制的改进，发动机内部的热量点燃了气缸内均匀分布的空气和燃料的混合物。通用汽车研究人员表示，这款发动机的运行效率可以达到柴油发动机的80%，而成本仅为柴油发动机的50%。
HCCI发动机在保持平稳运行方面存在问题，所以目前的计划是建立一个单发动机两种运行模式。传统燃烧模式将用于硬加速，而HCCI模式将用于轻负荷，如高速公路巡航。根据Woebkenberg的说法，梅赛德斯已经在欧洲的应用中取得了成功。
甚至更激进的想法正在酝酿之中。布置内燃机机械布置的新方法有望大大提高效率。例如，密歇根州的EcoMotors International正在开发一种对置活塞,opposed-cylinder引擎每磅引擎重量能产生1马力。其他公司正在开发双压缩、双膨胀发动机，将工作分散到额外的气缸上，将压缩和动力循环分开。
T汽油发动机是一个快速移动的目标。事实上，具有讽刺意味的是，它的发展速度比一些有可能取代它的技术还要快。DeCicco说，美国汽车的碳排放量正以每年2.1%的速度下降，而发电厂的排放量则以每年不到1%的预期速度下降。正是这些工厂为电动汽车提供动力，其中三分之二的工厂使用化石燃料。事实上，忧虑科学家联盟(Union of Concerned Scientists)在一份报告中指出，在严重依赖电动汽车的美国各州，电池驱动的汽车与最好的汽油或混合动力汽车相比，在温室效应方面并没有明显优势光伏电．
就每英里释放的二氧化碳克数而言，即使是普通的汽油发动机也可能很快接近它的电动竞争对手。阿珀斯特洛斯谈到里卡多时说:“我们没有借鉴《星际迷航》，而是开发了一个福特福克斯项目，每公里排放97克二氧化碳。”“在2040年的时间框架内，我们将达到30克，这将使内燃机与电动汽车竞争。”当然，还有成本问题:电池的价格需要降低10倍，能量密度需要提高100倍，才能与汽油相匹配。例如，雪佛兰伏特(Chevrolet Volt)插电式混合动力车配备了16千瓦时的电池，这款车的成本约为8,000美元。它储存的能量相当于一加仑汽油。“一个可扩展的商业案例还很遥远，”DeCicco说。
这并不是说电力和氢气开发项目不值得——它们显然值得。但是，在与汽油发动机的战斗中，他们要对付的不仅仅是一个出色的表演者:他们要打败一个真正的工程变色龙。
诺曼·梅尔松是《纽约时报》汽车版的编辑纽约时报。他的车队包括一辆普锐斯混合动力车(他们家的第七辆普锐斯)、一辆1967年的卡玛罗SS350、一辆经常使用的沃尔沃旅行车和两辆摩托车。他曾是一名短程赛车手和有机农民，他总是着迷于学习事物是如何运作的。
