阿特金森循环究竟是什么鬼呢？

要回答这个问题，首先得说一下现在汽油机普遍所采用的奥拓循环。1862年法国工程师首先提出四冲程循环原理，1876年德国工程师尼古拉斯·奥托利用这个原理发明了发动机，故把这种循环命名为奥托循环。

奥托循环为定容加热的理想热力循环，其一个周期是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程构成。现今路上行驶的大部分汽油车搭载的都是奥拓循环发动机。奥托循环使发动机的热效率从大气压力式发动机的11%提高到14%，而发动机的质量却降低了70%。

热效率是指发动机输出的机械功与燃烧燃油产生的化学能之间的比率。即评价有多少热量转化成有效功。发动机燃烧后产生的能量除了一小部分用来推动活塞做工外，大部分都以热能的形式白白散失掉，再加上摩擦和不完全燃烧的影响，导致发动机的热效率目前只有30%，也就是说每燃烧一升汽油只有其中3成用来推动汽车前进。提高热效率意味提高汽车燃油经济性。因为在发动机工作的四个冲程中只有做功冲程提供动力（压缩气体被点燃爆炸膨胀，推动活塞下行，带动曲轴连杆运动），所以做工冲程越长，发动机提供的动力就越大。即提高膨胀比是提高热效率的重要途径。

然而由于爆震的影响，不能一味通过把气缸做长做大来提高膨胀比，于是1882年，英国工程师詹姆斯·阿特金森在奥托循环内燃机的基础上，通过一套复杂的连杆机构，使得发动机的膨胀行程大于压缩行程，即使做工行程长于其他三个行程。这种巧妙的设计，使得发动机的膨胀比高于压缩比，有效地提高了发动机效率，这种发动机的工作原理被称为阿特金森循环。

但是由于阿特金森设计的连杆机构过于复杂，导致发动机体量太大，且故障率高，所以未能得到广泛应用。 1947 年美国工程师 R.H.米勒提出通过延迟进气门关闭时间的方法实现膨胀比大于压缩比的米勒循环。即吸气冲程中，气缸在运行至下止点时不关闭进气门（奥拓循环此时关闭进气门），压缩冲程开始，气缸上行一段距离，将吸入的可燃气体重新通过尚未关闭的进气门排出一部分，此时再关闭进气门。如此便实现了膨胀比大于压缩比的目的。

然而这样做有两个弊端，一是由于进气反流的影响，导致发动机在低转速区间充气效率（充气效率即充量系数，是指内燃机每个工作循环内，发动机气缸内实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气道状态下充满气缸工作容积的理论空气质量比值。内燃机的充气效率反映了进气过程的完善程度，是衡量发动机进气性能的重要指标。）下降。实际表现就是低转速区间扭矩不足；二是长活塞行程限制了转速的提高，实际表现为高转速区间加速性能下降。即米勒循环只能在较窄的转速区间内实现。

现在大多数厂家通过涡轮增压的方式来提高充气效率，但这种方式会与米勒循环的原理相冲突，在涡轮介入之后就不能实现阿特金森循环了。因此各大厂商纷纷采用其他方法来规避这种缺陷。

马自达通过可变气门正时技术，控制进气门的开闭时机，在低高转速区间正常关闭进气门，实现奥拓循环，在中间转速区间延迟关闭进气门，实现米勒循环。马自达不仅实现了大膨胀比，更是把压缩比做到了14:1（国内13:1），而且对油品的要求也只有93号这么低。既满足高压缩比的要求，又要做到抗爆震，马自达是如何做到的呢？按马自达自己的说法，这要归功于整套创驰蓝天技术，包括4-2-1排气、凹顶活塞、多孔喷射等技术的加持。PS：这里不得不提一下，由于马自达注册了米勒循环的专利，所以现今大多数采用米勒循环的发动机只能叫阿特金森循环了，以避免知识产权上的纠纷。

丰田通过油电混动技术，在低高转速区间采用电动机驱动，中间转速区间采用米勒循环发动机驱动（发动机大部分时间都处于中间经济转速区间运行，为电池充电），达到即保证动力，又节省燃油的目的。应该说阿特金森循环发动机和电动机是绝配，各自扬长避短。既发挥省油环保的特点，又避免了低高转速区间出力不足和续航里程短的弊端。这一点从丰田使用混动技术交换马自达的创驰蓝天技术就不难看出，丰田是希望借助阿特金森循环的技术进一步完善自己的混动技术，以便在混合动力领域抢占先机。