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寶馬745Li采用了全新的前置V型8缸32氣門雙頂置凸輪軸可變氣門正時多點式電噴汽油機，采取了前置后驅的驅動模式。發動機總排量4398cc，最大功率245kw/6000rpm，最大扭矩450Nm/3600rpm。 由于一系列新技術的應用，該V8發動機的最大輸出功率增加約14%，與此同時油耗降低14%。在獲得最大功率的同時降低油耗得益于創新的Valvetronic(電子氣門)寶馬專利技術，其應用使油門直接作用于發動機管理系統，而摒棄了傳統的主節氣門。這種全變量氣門升程控制可以根據發動機轉速和負荷情況，為汽缸提供最佳進氣量。
和這臺強勁發動機相匹配的，是寶馬獨創的Steptronic智慧型六速手自排兩用變速箱。該變速箱體積比舊款5前速自動變速器小，短了5毫米，輕了14公斤，應用Shift－By－Wire技術，可用按鈕及撥桿方式變擋位。強勁的發動機和智慧型變速箱的完美結合，使745Li擁有了驚人的加速性能，從靜止加速到100Km/h，只要短短的6.3秒，而最高極速則達250Km/h。
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