油价在继续飚升，汽油发动机似乎要承担起一切的责任，但作为最传统、运用最广泛的内燃机，它也一直在通过各种新技术的应用来提高效率。更省油却能释放出更高的功率是汽车生产商共同努力的方向。
近几年汽车发展所面临的问题，主要是油价的攀升和日趋严格的环保法规。所以生产商不得不加大在动力开发上的投资，这包括短期替代的油电混合动力和长期发展的燃料电池等等。不过，传统的内燃机已有近百年的历史，短时间内仍有不可取代的地位，其实汽油机还有着很强的进化能力，而高效率与节能正是进化的方向。
就全球的发展趋势来看，虽然乘用车引擎逐渐向燃费较低的柴油设计靠拢，但新一代的汽油引擎也更加省油，唯一的不利点只是油价略高而已。不过，如果把柴油车的差价也计算进去的话，开汽油车的总开销不见得会高出多少，所以未来汽油发动机的市场占有率仍然会高于柴油发动机。
首先汽油发动机的输出特性是高转速大功率，这意味着其具有速度上的优势，另外较高的后备功率也让汽油机可以随时随地的给你十足的“推背感”，这是柴油机难以达到的，因此高性能车辆一定得采用汽油机作为动力，此外低转速可产生大扭矩的柴油引擎，在小型车上并无法突显省油优势，所以A级以下的小排量车型也是汽油引擎的拥护者。
既然汽油引擎依旧是未来市场上的主力，这次我们就来谈谈有哪些新技术让它有更高的效能。从发展趋势来看，我们可以归纳为轻量化、可变机构控制、电子化、进气增压四大技术的运用。
材料革命 硅铝技术带来的低摩擦耗损与轻量化
谈到轻量化，大家一定会马上联想到铝合金缸体的普及化，铝合金的优点除了是重量轻以外，还有着绝佳的散热性。不过这里所说的轻量化，主要是活塞、连杆、曲轴这些往复式机件使用锻造品的减重措施，这样便能减轻运转时的转动惯量，使反应更直接、临界转速也变得更高，进而能发挥最大的输出功率，各大汽车商的新一代V8高性能汽油机便是得利于高转速，平均升功率都达到了70千瓦以上。
要让引擎的反应轻快、最高转速更高，活塞、连杆、曲轴的轻量化起到关键性作用
同时有越来越多的高级车在缸套融入硅铝技术，强调的重点有低摩擦、高强度、恒温性与轻量化（每缸可减轻约500克），像的AMG的6.2L V8发动机、宝马M系列V8发动机的缸体采用了低膨胀的全硅铝合金材质取代了缸套的设计，因此像前者的引擎净重仅199公斤，对于车身的平衡也有极大帮助。值得一提的是，在没有缸套的前提下，AMG 6.2是在缸壁采用TWAS的双金属丝弧形扩散覆盖加工，M-Power则是镀上一层硅晶材质，这样不但能大幅减少摩擦阻力，强度也达到了铸铁缸套的两倍，甚至可以媲美F1发动机的水平了。
发动机的轻量化当然必须对每个零件都斤斤计较，回转机构的减轻会反应在动力与油耗表现上，而整体的重量的控制则能使整车前后配重更理想，而提高车辆的操控性能，所以讲究者还会用上局部的镁合金。另外由于前中置设计与驾乘空间极大化的设计理念的盛行，发动机除了要轻之外体积也得小才行，这点又牵涉到发动机的高度及重心位置。
发动机的小型与轻量化除了利于车身、底盘设计外，对于前后轴荷的合理分配也有着莫大的帮助
一台发动机的大小牵涉到缸径与行程的设计，多缸的高性能引擎通常会以短行程的设计来达到高转速和低重心的优势，这样一来也必须克服缸体长度的问题，因此像前述的无缸套硅铝合金引擎，相对可使各缸间距更为紧凑。另外，搭载涡轮增压的发动机必须使用缸套来增加强度的，而缸壁离子覆盖法让缸套厚度仅0.15mm。
新M3的V8缸体为硅铝合金制且取消缸套，大大降低了热胀冷缩的现象
事实上更轻、更小不只是汽油引擎的发展趋势，目前连靠高压缩比的柴油发动机也向着全铝合金材质发展，且即便是铸铁本体皆衍生出CGI蠕墨工法，以此实现薄化缸壁与提高耐用性，所以材料技术绝对是引擎进化的关键之一。
控制革命 直喷的精准控制实现稀薄燃烧
汽油机的输出能力越来越大而油耗更低的另一大功臣当然是电子控制技术的日新月异。以发动机作功最重要的供油、点火来说，现在因为有了顺序喷射、独立点火系统的助阵，各缸是在排气门关、进气门开的上止点前开始喷油然后立即燃爆，相对燃油混合气可更充分燃烧产生最高效率。一些高性能车还采用了F1离子高压线圈与监控CPU，使点火更快、更准确，因此发动机的转速、压缩比就可以进行更高标定，从而榨出惊人的功率值。
F430采用F1离子高压线圈与监控CPU，点火因此更快、更准确
由于大众汽车FSI发动机实现国产，具备稀薄燃烧能力的缸内直喷也渐渐成了主流，但一般的缸内直喷受汽油含硫量与喷射特性的影响，普遍都无法做到完全的稀薄燃烧，不过运用新一代柴油科技的二代直喷已有大幅改良。这主要是Piezo高压震膜式喷油嘴的运用，相对喷油会变为混合、雾化效果更佳的伞状形式，故不论是燃烧、热效率都有了长足进步，据说除了油耗比以前可减少10%外，动力也有更好的表现。
汽油缸内直喷的稀薄燃烧特点，以往只能用在小负荷和低速状态，所以多半还要搭配传统的气埠喷油嘴，但Piezo喷油嘴的厉害之处是在高转速与超过120km/h的高速下仍能以理想空燃比运转（14.7：1）。事实上第一代直喷的喷射压力只有120bar左右，不过需要高压作动的Piezo燃压已达到200bar，值得一提的是汽油在如此高的压力下将相当不稳定，故其高压泵后方还连接有冷却装置以加强散热。
二代缸内直喷主要是换装Piezo喷油嘴，喷射压力提高到了200bar
内含Actuator Valve、为特殊陶瓷合金制成的Piezo喷油嘴，反应时间只需要百万分之一秒，因此喷射非常快速且喷油量精确。原理是在毫秒间发生电流脉冲使阀门向外开启，露出一个几微米宽的环状缺口，相形可带来等量的中空圆锥状喷射面，使每个动力冲程在抵达上止点前，都会送出精准的燃油和压缩过的空气完全混合，因此任何状态下均能实现稀薄燃烧。
另外，缸内直喷的特性非常适合搭配高压缩比或涡轮增压的设计，而且没有冷却不足的问题，唯一的要求是汽油辛烷值要到达98#，所以燃料的消耗量虽然节省，但油价却依然是高。最后，以往的缸内直喷引擎多半属于经济导向的设计，可是现今在高性能车上的比例已日渐增多，这便是与环保、油耗法规妥协的产物。
新RS6的V10双涡轮引擎也搭配有缸内直喷，因此动力强悍兼顾省油
可变革命 无级可调的配气机构让动力更充沛
汽油发动机在可变机构的运用上非常多样，大家所熟悉的有可变进气歧管、可变气门正时、可变气门升程与可变排气量等，其他旁支细节还有汽油泵、消音器与涡轮叶片几何，而奔驰汽车在去年IAA车展发布的Diesotto概念引擎，也是可变压缩比的设计进一步实践。可变进气歧管虽然发展已相当久远，但其效用却不容忽视，因为它能在搭配可变正时拉大重叠角时，增加不足的负压提供充沛扭矩输出，所以是扮演了提高运转顺畅度的角色。
可变进气歧管可以增加不足的负压提供充沛扭矩输出，所以是扮演了提高运转顺畅度的角色
至于对输出特性有关键影响的可变正时、升程，分类上前者是适度延长气门重叠时间而强化中低转扭矩输出，后者则为提高气门开启量来激发高转速下的功率，而现在将两者整合在一起的设计也日益增多，目的除了是带来更大、更顺的输出能力外，降低油耗才是本意。
可变气门正时搭配扬程控制已日渐普遍，这样的设计可让发动机的动力带更宽
结合可变正时与升程的发动机，近来针对省油控制是在轻负载状态下大开节气门，以后延进气门的关闭正时或运用气门升程直接控制进气量，相对吸气阻力与进气时间的迟滞就能减至最低，且活塞上下运动的效率也不致损失，燃烧效率自然有进一步的提升。目前的可变升程系统，最先进的当属宝马Valvetronic与英菲尼迪的VVEL系统，此两者均以电机驱动控制轴与摇臂，让凸轮轴挺举量能随时无级改变，这种无级可调设计也让动力不会有所落差，未来应能成主流。
采马达直接控制气门开启的Valvetronic，相对有更快、更顺且适当的进气量
再谈到可变排气量这项设计，目前主要是运用在V型汽缸的排列组合，功能则为车辆在高速公路巡航、处于轻负载的低转速状态，仅以部分汽缸运转达到省油目的。最常见的有克莱斯勒300C的5.7L HEMI V8发动机可以实现4缸与8缸的瞬间切换，八代雅阁的3.5L VCM V6发动机，可以实现3缸、4缸、6缸的瞬间切换。以5.7L HEMI V8发动机为例，4缸运转时另外的4个气缸将不供给燃油，只是相当于4个弹簧，进气、压缩空气、释放压缩空气的弹力、排气，动力无损失，也无燃油消耗。
行文至此，大家应能了解可变机构里最具效果的还是气门正时、升程的变化，且其不仅对小排气量的自然吸气发动机有极大帮助，在涡轮增压、高性能V8等汽油机都能见到它的踪影。
911 Turbo因搭载了VarioCam Plus，全转速域都能展现强劲动能
以涡轮引擎来说，可变气门正时能有效减轻涡轮迟滞现象，升程变化则能在高转速下强化过给压力，高性能V8汽油机要有每升突破70千瓦的实力更少不了它。再举个例子是以往跑车引擎必备的多喉直喷，现在只剩下M-Power还坚持这项传统，此独立节气门设计的没落，就在于可变气门正时、升程已能彻底提升了发动机的肺活量，同时不会有顾此失彼的动力落差现象。
增压革命 可变叶片几何涡轮带来全转速域的峰值扭矩
有了众多科技的帮助，新一代的汽油引擎多能在中低转速提供充沛扭力，不但使起步加速反应快捷，由于不用经常大脚油门拉高转速，日常行车的省油性也能兼顾。针对扭矩的要求，目前的引擎设计大致朝自然吸气多缸化与小排量搭配进气增压两大方向发展，其中后者的运用更是日益广泛，最近其突破则是柴油车常见的VTG排气叶片可变几何导流，成功运用在保时捷997 Turbo身上。
可变叶片几何涡轮的最大贡献，就是随时能保有最大增压值
VTG的优点是随时涌现最大增压，因此不但没有迟滞的问题，广泛的动力带更是带来畅快无比的加速性，保时捷997 Turbo的620Nm峰值扭力能在极低的1950转出现，并一直维持到5000转就是VTG的贡献。在此汽油引擎需要克服的问题是，其使用VTG时排气温度会上升到1000度，因此Porsche是和Borg Warner Turbo System（KKK）合作，运用Space Technology开发出耐高温的Turbine材质，实现了汽油发动机结合可变涡轮量产化的首例。
将涡轮与头段一体化的用意并非节省成本，主要还是为了提升热效率
此外，最近的汽油引擎用涡轮本体，已出现可承受1000度排温的技术，多数量产车也将Turbine、头段采一体化超耐钢材来维持高度热效率，相信继997 Turbo之后会有越来越多的Turbo车使用VTG设计，剩下就在于发动机强度与计算机控制的应对了。附带一提的是，在第三代共轨直喷的六缸柴油引擎上，运用大小串联双涡轮架构的宝马X5 3.0Sd，最大输出可达到202kW/580Nm，而2000bar的四代共轨直喷用于2.0四缸引擎，未来的趋势将是搭配序列双涡轮，标定功率、扭矩水平是150kW/400Nm，不难想见柴油动力的进步紧追在汽油之后，但两者的技术面却相通且环环相扣。
再者，大众的TSI双增压发动机也是让人欣赏的设计，其原理是以机械增压器实现低转速产生大扭矩，高转速则切换为涡轮增压器提升功率输出，所以全转速域都能提供高额动力输出且有低油耗表现。1.4TSI双增压可以达到2.5L NA发动机的输出水平，而油耗只相当于1.8L的水平。不过，这种互补式的强制进气虽然创意很好，但过高的制造成本未来并不会成为主流。
