各地群眾喜迎油價下跌，油價重回“6時代”的當下，似乎很多人已經淡忘了化石燃料緊缺的現實。然而戰爭仍然因為能源而打響，政權依舊因為環境在更替。各國日益嚴苛的排放標準，帝都厚重綿柔的濃霧厚霾，讓各大汽車廠商在節能減排的道路上如履薄冰，不敢有絲毫懈怠。寶馬在新世紀伊始就開始大力宣傳其“高效動力戰略”，搶先在媒體噱頭上站上了制高點，當然此言非虛，寶馬在這方面確實有一手。
圖：寶馬高效動力戰略。
人們對駕駛樂趣日益增長的需求和落後的燃油效率已然成了當下整個汽車業界的主要矛盾。好在聰明的汽車工程師們足智多謀，一點點的推高動力效能，一點點的吊著消費者的胃口。其實回首過往，在升功率（發動機每升排量產生的功率）方面的進步，還真的不止一點點呢。
上世紀初這個星球上最暢銷的車型福特T型車搭載了一臺排量為2.9升的直列四缸引擎，其總功率只有區區20匹約14.7KW，升功率僅為5KW。同時代創下陸地極速202.648km/h的奔馳傳奇跑車Blitzen-Benz，是在配備了驚人的21.5L排量的直列四缸發動機的情況下才完成了這一壯舉的。而這臺現在看起來排量大的難以置信的發動機僅僅能產生200匹約147kw的最大功率，相比於其驚人的排量，升功率也只有6.83KW。
圖：奔馳Blitzen-Benz。
到了20世紀中葉，航天工程師們已經可以將宇航員送上月球了。更接地氣的汽車工程師們當然不願意在與同時代大學校友的競爭中敗下陣來。1965年推出的第一代福特野馬搭載了一臺4.7升的V8發動機，這臺發動機已經可以產生與50年前其排量四倍多的發動機相同的峰值功率，升功率達到了31KW。得益於這臺粗獷的V8發動機，在崇尚肌肉車的60年代福特野馬被打造成了一個時代符號。
圖：福特野馬1967。
而在大西洋的另一端，更加精緻細膩的歐洲跑車，則已經達到了難以置信的跨時代的高度，入選20世紀最美跑車的捷豹E-TYPE，不僅以其驚豔時代的外形，更以其撼動時間的強大力量銘刻在人們心中。E-TYPE所搭載的可產生269匹馬力約198KW的直列六缸3.8L發動機幾乎代表了那個時代發動機技術水平的最前沿，其升功率達到了52KW，這幾乎已經達到了現代發動機的標準。
圖：捷豹E-TYPE 1961。
二戰後暴發的財大氣粗的美國人依然在粗放的製造者他們的汽車，秉承著“動力不夠加排量”的宗旨，誕生了各種排量動輒8L的美式肌肉死胖子，直到70年代第一次石油危機的爆發。石油的價格幾乎瞬間翻了兩倍，那些還在酣然大睡的死胖子一個激靈摔下床，突然意識到自己的衣食安危掌握在別人手中。“這是天真夢想的終結”，這句刊載在《打破美國汽車工業獨佔鰲頭的鉅變》一文中的感嘆，準確的反映了當時美國各大汽車製造商的絕望與震驚。工程師們不得不面對無數個不眠夜來保住自己的飯碗。
效果是顯著的，巨大的美式肌肉車在僅僅兩年後便推出了向緊湊節能的日系汽車靠攏的車款。雪弗蘭caprice的排量從1974年的7.2L V8逐漸下降到1976年的5.7L V8，1977年的4.1L直六，動力也一路從270馬力降到110馬力，並一直延續到之後的80-90年代。儘管在升功率上並沒有進步，但動力的降低以及車身尺寸的減小依然立竿見影的降低了單位里程燃油消耗，即我們常說的百公里油耗云云。
圖：雪佛蘭1965款 Caprice（上） 與1985款Caprice（下）的尺寸對比。
80年代後期到90年代初，汽車開始進入了普通中國人民的視野。早早進入中國的德系三巨頭前瞻性的在人們心中釘入了“坐奔馳、開寶馬、領導進奧迪”的觀念，使得他們日後在華順風順水羨煞旁人。當然這些名頭可都不是信手瞎編來的。奔馳的確有著出色的乘坐舒適性，港片裡的黑幫老大都坐它；奧迪則有著不可一世的江湖地位，出巡的領導車隊少不了它；而寶馬則時常在影片裡承擔著各種高性能車的角色，各種追車鏡頭不能沒有它。他們仨都不負其名。
寶馬的高性能是融入血液的，這個由飛機發動機制造廠轉型而來的車企，天生就擅長折騰發動機。同樣是1965年，BMW推出的2000cs型雙門跑車，搭載了一臺1.99L的直列四缸發動機，峰值功率為122ps即89KW，升功率達到了45KW。雖然在升功率上依然略遜於E-TYPE，但峰值功率轉速較低，單位里程燃油消耗較少。
圖：1965 BMW 2000CS。
一臺發動機的燃油經濟性其實與其排量的關係並不十分大，根據能量守恆定律，發動機的輸出功率主要取決於缸內燃油燃燒所產生的功率。燃料充分燃燒與否很大程度上決定了一臺發動機燃油效率的高低。日常生活中我們會將煤塊敲碎來使其更快更好的燃燒，石油燃料也是同樣的道理，將燃料變成小液滴，擴大其與空氣的接觸面積便可以得到更加快而充分的燃燒。早期的發動機供油系統使用化油器來完成這一任務，化油器的原理如下圖所示。
圖：化油器原理。
化油器利用簡單的伯努利原理，即流速越高壓力越低，在進氣管處設置一喉管提升空氣速度，使得與油箱相連的燃料噴口處壓力下降，吸出燃油，並在高速空氣的作用下將燃料打散成小液滴。燃油量的控制由節氣門開合度所控制的空氣量決定，這一控制系統的精度並不高，受氣候條件的影響較大，而且進氣管內喉管及節氣門的設置提升了進氣阻力，使得進入氣缸內的新鮮空氣相應的不足，不充足的空氣以及不精確的燃料量使得采用化油器的發動機很難實現理想的燃燒。直到缸內直噴技術的日趨成熟，才逐漸解決了這一問題。
圖：缸內直噴技術。
發動機缸內直噴技術顧名思義就是將燃油直接噴入氣缸內與空氣混合，取消了喉管等進氣管內多餘的機構，減小了進氣阻力，使得更多的空氣得以進入氣缸。現代汽車發動機的燃油噴嘴壓力很高，可以使燃料充分霧化，一般液滴直徑可小至髮絲直徑的20%，並在發動機控制單元的控制下根據車輛行駛狀況精確的確定噴油的時間及數量，輔之以同樣精確可調的空氣進氣量，使得燃油的燃燒充分、高效。
各大車廠都有自己的燃油直噴技術，技術指標及構造上大同小異，但名字各有不同，如大眾的FSI、奔馳的CGI、通用的SIDI等。寶馬集團的燃油直噴系統稱為HPI（High Precision Injection），即高精度直噴系統，該系統所採用的高精度壓電噴油嘴每次噴油的時間僅為0.14ms，相當於人眨眼一次的時間內就可以完成多達1400次的噴油(人眨眼時間約為0.2-0.4s)。得益於如此高效的噴油嘴，系統可以控制發動機在高轉速下實現每工作循環多次噴油，實現分層燃燒以及過量空氣下的稀薄燃燒，使得燃料的燃燒更加充分，燃燒過程更加理想，燃料所釋放出來的能量更多的傳遞到曲柄連桿機構上。
寶馬在旗下735i、535i、335i等車型上便應用了搭載有該項技術的發動機，這臺代號為N55B30的發動機是寶馬的明星機，搭載了一系列先進的技術用來提升整車的燃油效能。不僅是輕量化的鎂合金機體，直列六缸機與生俱來的完美平順性，N55還是BMW第一臺融合了渦輪增壓、缸內直噴及電子氣門技術的發動機，可謂精工細作。
圖：BMW N55B30發動機。
為了實現燃油的充分燃燒，充足的空氣供給是必須的，然而傳統的發動機在高轉速工作的情況下往往因為進氣時間過短而造成進氣不足，導致高轉時動力乏力。眼看著這種情況光靠發動機自己吸氣是不行了，工程師們想到了給發動機做“人工呼吸”，強制性的增加發動機進氣量。當然這種事靠人力是不行的，於是開發出了發動機進氣增壓技術。一般而言，發動機增壓技術分為三種，分別是渦輪增壓、機械增壓和氣波增壓。
渦輪增壓是大家最熟悉的增壓方式，利用發動機排出的依然高溫高壓的廢氣來驅動渦輪，渦輪帶動氣泵來提升進氣壓力，迫使更多的空氣進入氣缸。但渦輪需要在轉速提升到一定高度後才能正常工作，且渦輪的提速取決於發動機的轉速，渦輪加速所用的時間會導致所謂的渦輪遲滯，渦輪遲滯會導致發動機的輸出不夠線性，出現突如奇來、有時甚至不合時宜的動力波，由此也限制了渦輪技術的應用，儘管近年來在電子技術的幫助下消除了渦輪遲滯的影響，高級跑車仍然更願意使用大排量的自然吸氣發動機。
圖：渦輪增壓技術。
N55的的渦輪增壓技術也是來頭不小，其單渦輪雙蝸管的創新設計，不但簡化了進排氣機構，而且使得發動機在極寬的轉速區間都可以輸出峰值扭矩，低點低至1200轉每分，使得汽車擁有出色的加速性能。輔之以電子氣門，高精度噴油嘴等附件，這臺發動機在絕大多是工況下都能呼吸順暢，充分的利用每一滴燃油，有著優異的燃油經濟性。其升功率已經達到74.7KW的高度，每升排量輸出超過100馬力。
圖：單渦輪雙蝸管渦輪增壓器。
不同於渦輪增壓，機械增壓則是使用一部分的發動機動力來驅動壓氣機進行增壓。機械增壓的壓氣機通過皮帶連接在發動機上，這使得機械增壓器的轉速與發動機轉速保持了固定的正比關係，壓氣機的泵氣量相應的也與發動機轉速成正比，這使得機械增壓發動機有著和自然吸氣發動機幾乎一樣的線性動力輸出，但相較於後者有著更好的燃油效率。但由於機械增壓需要耗費發動機的能量，且本身受限於體積，增壓效果並不如渦輪增壓顯著，且渦輪增壓器在電子設備的輔助下已經基本解決了渦輪遲滯問題，因故機械增壓器在新款汽車上一般很少採用。常見的機械增壓器有螺旋式增壓器（上圖）和離心式增壓器（下圖）。
圖：常見機械增壓器類型。
氣波增壓的原理同樣是利用廢氣來增加進氣壓力，但不同於渦輪增壓，氣波增壓氣需要耗費發動機功率。氣波增壓器由空氣定子、燃氣定子和轉子組成。空氣定子與內燃機進氣管聯通，燃氣定子與排氣管聯通。工作時，由發動機帶動轉子，經過精巧的設計使得燃氣短暫通過部分進氣道形成負壓，使得更多的空氣進入發動機。這種增壓器的增壓效率極其穩定，但由於體積和噪音較大，僅應用在大型柴油機上。
圖：汽波增壓器。
除了上述主流的增壓技術，還有一種稱之為諧波增壓的增壓方式。名字聽起來很是唬人，實際上只是通過優化進氣管的結構，有些甚至只是擴大進氣管口的尺寸，使得在車輛高速行駛的的情況下，利用空氣相對壓力使發動機進入更多空氣，增壓效果並不顯著。
圖：諧波增壓。
有著上述技術的支持，發動機內燃油的燃燒度已經接近理想水平了，很難再提升，然而內燃機的整體效率仍然只有30%出頭，剩餘動力的挖掘依然任重道遠，工程師們不得不另闢蹊徑。受制於內燃機的先天缺陷，研究進一步提升內燃機的效率費效比太低，工程師們開始著眼於攜帶大量能量的發動機廢熱以及車輛在制動過程中由動能轉化而來的熱能。將熱能轉化為機械能的方式一般有兩種，或是直接利用蒸汽機的原理，或是以電能為中間媒介驅動電動機。蒸汽機體型很大，在空間十分有限的乘用車上顯然無法施展，將熱能先轉化為電能成了不二之選。
發動機排出的廢氣包含了燃料燃燒的約1/3的能量，如何轉化這部分能量顯然十分誘人，雖然早在1960年人類就發明了溫差發電器，它沒有轉動部件，體積小、壽命長、工作時無噪聲，而且無須維護，但至今成本高昂，僅僅應用在不計成本航天領域，工程師們不得不暫時擱置這個念頭。制動能量雖然並不多，但在頻繁堵車大大城市裡應用制動能量回收系統依然可以節約不少燃油。顧名思義，制動能量回收系統就是回收車輛車輛制動時的動能損失，將這部分能量轉化為電能儲存在車載電池中，用來做車量照明電源或由電池驅動電動機作為輔助動力來降低綜合油耗。配備了輔助電動機的車輛一般被稱為混合動力車，然而混合動力車遠遠不只是配備了用能量回饋系統而已。
圖：制動力回饋系統。
混合動力一般根據電動機對驅動的參與深度分為微混合（Micro Hybrid）、輕混合（Mild Hybrid）和全混合（Full Hybrid），又有根據電動機連接方式分為串聯混合和並聯混合的。配備瞭如前述制動力回饋系統的車輛一般歸為微混合類別，輔助的電動機一般僅在車輛加速是提供輔助動力，電動機的工作和發動機的工作彼此互不干擾相互獨立，因此也屬於並聯混合。輕度混合動力車輛則配備了更大的車載電池，可以在車輛起步、加速、爬坡等情況下提供助力，保正發動機運行在最加轉速，從而降低油耗。輕度混合動力一般也屬於並聯混合。全混合動力車輛還有個大家更熟悉的名字，即增程式混合動力車。這種車輛在一般工況下僅使用電動機驅動，在電池電能耗盡的時候，啟動內燃機為電池充電，增加車輛的續駛里程。由於內燃機的作用僅僅是帶動發電機運轉，小巧的發動機就可以滿足要求，且可以保證發動機一直保持在經濟轉速區間內，因此油耗極低。寶馬的最新混合動力跑車i8就採用了這種混合動力方式，使得百公里油耗僅為2.1L。
圖：寶馬I8。
相較於略顯科幻的i8，作為寶馬高效動力計劃代表車型的寶馬7系Active Hybrid車款則更為實際。採用輕度混合動力的Active Hybrid 7由BMW 750Li為基礎打造而來，由電動機為車輛提供輔助動力，改善高油耗工況下的發動機運行狀況。這臺車還配有發動機啟停技術，在等紅燈、堵車等短時不需要動力的情況下，駕駛員將車輛切換到空檔（N檔）或駐車檔（P檔）時由系統自動關閉發動機，重新切回行車檔（D檔）自動啟動發動機，減少了發動機怠速時的油耗，使發動機油耗降低了3%。一些列舉措使得這臺配備了4.0L v8發動機，車重超過2噸的大型豪華車的百公里綜合油耗僅有9.4L。
圖：寶馬高效動力計劃代表車型Active Hybrid 7。
寶馬高效混合動力計劃雖然是在21世紀才提出的，然而實際上早在1995年這項計劃便已經付諸了實踐。近20年來，這項計劃已經使得寶馬旗下車型降低了30%的二氧化碳排放，到2020年還將進一步降低25%。當然不僅僅是寶馬，世界各大廠商在節能減排的道路上都貢獻著自己不可取代的力量，為了節省寶貴的化石能源，也為了一個更清潔的地球。
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