汽车发动机发展百年，无论有什么黑科技，都是围绕着提高燃油（热）效率展开的。
柴油机接触的不多，所以主要还是讲汽油机的故事了。
1、涡轮增压技术
1905年，Alfred Buchi博士申请第一款涡轮增压器（动力驱动的轴向增压器）专利的时候，估计怎么都没有想到，他给汽车发动机领域带来的，是影响如此之大的一款黑科技。
涡轮增压技术，它已经有100多年历史了。到了1961年，小轿车开始试探性地安装增压器，但因为瞬间产生的巨大压力和热量，使安装后效果并不理想。而来自于北欧瑞典的Saab萨博公司则是第一家把涡轮增压器应用到汽车产品上的汽车制造商，1977年问世的Saab萨博99汽车，使汽车发动机在应用涡轮增压技术上，真正开始走向成熟，它的到来同时宣告了汽车产业一个新时代的诞生。涡轮增压技术改写了“排量大小决定功率”的传统概念。
2、阿特金森循环
传统的曲柄连杆形式的发动机在一个循环内，有进气-压缩-做功-排气四个冲程，这种循环的发动机是奥托在1876年发明的，而这种发动机的循环方式则被命名为奥托循环。
由英国工程师詹姆士·阿特金森（James Atkinson）于1882年发明了阿特金森循环形式。阿特金森循环发动机提高了效率，但降低了功率密度，其缺点是在低转速时效率低、扭力较差。阿特金森循环发动机现阶段用在某些混合动力车辆上。
阿特金森的核心理念：要提高热效率（也就是省油），必须要让做功行程大于压缩行程（也就是点火后推动活塞往回走的路程要大于点火前活塞压缩混合气的路程）。
阿特金森循环（米勒循环）从1940年提出后，不断有厂商对其进行研发，从理论上讲，并不是逆天的黑科技。由于其发动机的动力特点，在早些年没有被大家关注，而随着新能源车的发展趋势，现在慢慢的被各大媒体的厂商宣传，出现在大家眼前。
3、FSI缸内分层喷射技术
该种技术是在缸内直喷的基础上进行了更详细的喷油逻辑判定。从原理上讲，发动机内部燃烧需要空气和燃油，而二者最理想的配比为14.7:1，考虑到传统发动机的混合气是在进气道内形成，空气与燃油的比例受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的燃油颗粒会吸附在管道壁上，因此传统的多点电喷是很难接近14.7:1这个比例的，而直喷则将燃油提供给位于气缸里的喷油嘴，然后通过电脑控制喷射燃油的最恰当时间，相对于传统电喷显然技术有了进步，这也是目前很多国产发动机所应用的技术。
而FSI发动机则是利用一个高压泵，使燃油通过一个分流轨道到达电磁控制的高压喷油器。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围，如果空气燃油的比例达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式，通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，外层逐渐稀薄，浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层，这样不但能够使气缸内燃烧更充分同时可以提高发动机的动力响应并节省燃油。
4、奥迪AVS可变气门升程技术
VVT可变气门正时技术可以简单理解为AVS的初级版本，现在几乎所有的发动机都采用了四气门的配置，也就是说每个气缸上分别有两个进排气门，通过气门开启的时间来不断变化气缸内的空气量，在发动机高速运转时，每秒钟气门的开闭就要数十次，因此如果将进气门开启的时间与规则固定不变那么很容易造成高工况时进气量不够而怠速时进气量又太多，为了缓和这个矛盾工程师们研发出VVT可变正时技术，即通过在不同工况的条件来改变进排气门的开启、关闭时间，但由于凸轮轴只有一个，无法改变凸轮的角度，因此再如何调整其调整的范围也十分有限。
而AVS可变气门升程技术则解决了VVT无法解决的问题：首先为每个进气门设计了两组不同角度的凸轮，同时在凸轮轴上安装有螺旋沟槽套筒，螺旋沟槽套筒由电磁驱动器加以控制，用以切换两组不同的凸轮，从而改变进气门的升程，这样就可以保证发动机在低负荷、低转速时切换到较小的凸轮以达到缩短气门升程的目的；而在发动机高负荷、高转速时切换到较大凸轮，此时凸轮行程较长相应的进气时间更长进气量也就更多了。
5、马自达压燃汽油发动机
虽然奔驰和通用很早以前就有采用HCCI汽油压燃技术的发动机，但这里我要说的是马自达SKYACTIV-X压燃汽油发动机。SPCCI（Spark Controlled Compression Ignition）火花控制压缩点火技术。马自达的SKYACTIV-X压燃发动机，能够在油气混合气体中空气达到理论空燃比2倍以上的条件下实现超稀薄燃烧，从而提高热效率。
对于超稀薄的混合气而言，常规的火花塞点火是难以实现燃烧的，马自达在SKYACTIV-X压燃发动机上使用火花塞更多是进行辅助点火。研究表明，被发射出的电火花会慢慢出现火焰并且不断扩展，就像一个膨胀的火焰球。通过膨胀火焰球，再配合活塞的上下运动压缩混合气体，就能使超稀薄的混合气产生稳定的自燃。这个辅助点火产生的火焰球，既提升了缸内温度，又给缸内施加了一个新的压力，更有助于汽油的压燃。
此外，当压燃点火无法满足发动机的运行工况时，这款发动机还可以自动切换为火花塞点火。这时，混合气会变浓，发动机能提供更大的动力。
有汽油压燃这项黑科技的加持，汽油发动机的压缩比将做到史无前例的18:1（目前压缩比最大的是马自达的SKYACTIV-G，压缩比为14:1——但这不是真正的发动机压缩比，而是通过配气技术实现的）。压缩比提高意味着燃油效率高，动力性能更好。并且一般采用压燃技术的车用柴油发动机热效率都在40%以上，由此我们也可以预估，采用同样点火方式的SKYACTIV-X汽油发动机热效率也能轻松做到40%以上。
6、进气歧管水喷射系统
这套系统来自于博世，而水喷射也不是博世的独创，早在二战时期各国空军的轰炸机中就有使用过此项技术。后来在赛车运动当中这也是很多赛车的必备装备，所以这项目技术早已是一套成熟的机制。
涡轮增压发动机功率输出的最大限制在于进气系统高温，过高的进气温度极易导致发动机爆震，降低功率。通常这种情况下发动机会在温度过高时多喷油利用汽油蒸发降温，用油降温这事想想就够费油够奢侈。
水喷射系统将车载的一个贮水箱中的水以高压水雾方式喷入进气歧管中，高压水雾遇到高温后汽化蒸发来带走进气歧管中空气的部分热量，而经由高压水雾冷却的空气将会温度更低、密度更大，从而输出更高的动力。
目前，发动机喷水技术出现在了BMW M4 GTS车型上。
7、颗粒捕集器
颗粒捕集器，为排放和环保而生，是一种安装在发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它可以在微粒排放物质进入大气之前将其捕捉。其中柴油机颗粒捕集器：DPF（Diesel Particulate Filter），汽油机颗粒捕集器：GPF（Gasoline Particulate Filter）。
发动机的污染主要来自4个组成部分—— 微粒排放物质（PM）、碳氢化合物（HCx）、氮氧化物（NOx）和一氧化碳（CO）。其中微粒排放物质（烟灰）大部分是由碳或碳化物的微小颗粒（尺寸小于4-20 μ m）所组成的。
颗粒捕集器能够减少发动机所产生的烟灰达90%以上。捕捉到的微粒排放物质随后在车辆运转过程中燃烧殆尽。它的工作基本原理是： 如柴油微粒过滤器喷涂上金属铂、铑、钯，柴油发动机排出的含有炭粒的黑烟，通过专门的管道进入发动机尾气微粒捕集器，经过其内部密集设置的袋式过滤器，将炭烟微粒吸附在金属纤维毡制成的过滤器上； 当微粒的吸附量达到一定程度后，尾端的燃烧器自动点火燃烧，将吸附在上面的炭烟微粒烧掉，变成对人体无害的二氧化碳排出。为了做到这一点，排气后处理系统应用了先进的电控系统、催化涂层和燃料添加型催化剂（FBC）。这种燃料添加型催化剂包含诸如铈、铁和铂等金属。这些材料按比例加入到燃料中，在发动机控制系统的帮助下不仅控制微粒排放物质的数量，而且还控制碳氢化合物和污染气体等污染物的排放量。 捕捉器的再生或净化功能必须在可控的基础上完成，以保持捕集器不被烟灰堵塞。在净化周期结束以后，任何残留灰尘或滤渣最终都将在日常维护中被人为地清除。
这个黑科技比较晦涩难懂，而且并不是为了提高燃烧效率，但却是非常重要的技术。
8、丰田热处理薄膜工艺
这主要是运用在丰田全新GD系列柴油机上的技术，对于该系列柴油机，丰田并没有效仿汽油机将EGR限值作为优化对象（所谓EGR限值，其实就是废气所占缸内气体总量百分比的上限，如果废气浓度过高，则会大幅减缓缸内气体的燃烧速度，引发混合气燃烧不充分，甚至是发动机缺缸。因此，要想进一步提升这一限值，就必须先消除由于废气过多所造成的燃烧过缓之弊病），而是把热处理薄膜工艺视为提升燃效的不二法门。理论上讲，内燃机的燃效之所以会长期以来处于低位，其根本原因在于热量会自行向低温区域传递。如果能找到一种方法，既能抑制热量向外扩散，又能保证缸内温度处于合理区间，不引发氮氧化物浓度上升等负面效应，那就等于拿到了开启燃效大门的金钥匙。
丰田长期研究发现，通过对铝铸造合金的活塞顶面进行阳极氧化处理，会在活塞顶面形成一层多孔质氧化铝薄膜（丰田将其命名为“SiRPA”）。该薄膜不仅导热率低，而且比热容也很低，通俗点说就是“导热性很差，散热能力却很出色。”。
将经过薄膜处理的活塞置于气缸后，神奇的一幕出现了。当气体燃烧使缸内温度升高时，覆盖有薄膜的活塞顶面温度也会随之一并快速上升，进而缩减与缸内气体间的温差，降低由此所导致的能量损失；而当燃烧过后缸内温度开始下降时，薄膜上的多孔结构又会迅速将活塞表面的热量散发出去，以避免缸内温度过高对进气及NOx的控制所造成不利影响，这种物理特性恰好与提升燃效相对应。
可变气门升程技术（VVL）。传统的汽油发动机的气门升程是固定不可变的。也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种。这就造成了该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应。传统汽油机发动机的气门升程——凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择。其结果是发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工况下最平衡的性能。VVL的采用，使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的气门升程。从而改善发动机高速功率和低速扭矩。
为了实现可变气门升程（VVL），各个主机厂的工程师们脑洞大开的奇思妙想。
