與傳統(tǒng)的發(fā)動機循環(huán)相比，阿特金森循環(huán)的特點是作功沖程比壓縮沖程長，也就是我們常說的膨脹比大于壓縮比。更長的作功沖程可以更有效地利用燃燒后廢氣的殘余高壓，因此燃油效率比傳統(tǒng)發(fā)動機更高。只要明白這一點，阿特金森循環(huán)就明白了70%。

1882年，詹姆斯阿特金森發(fā)明了一種發(fā)動機。與當(dāng)時的奧托循環(huán)發(fā)動機不同，這種發(fā)動機的活塞排量在壓縮沖程和做功沖程時是不同的。眾所周知，發(fā)動機的工作過程分為四個階段：進氣、壓縮、做功和排氣。傳統(tǒng)發(fā)動機四個階段的活塞沖程是一樣的，但是阿特金森循環(huán)是如何在壓縮和做功階段實現(xiàn)不同的沖程的？

阿特金森發(fā)動機采用復(fù)雜的連桿作為活塞到曲軸的動力輸出，實際活塞行程如下圖所示(阿特金森發(fā)動機活塞行程較長，動畫中未顯示)。

這個設(shè)計很巧妙。不同的連桿機構(gòu)共同作用，使每個沖程范圍不同，不僅有效改善了進排氣情況，而且阿特金森發(fā)動機最大的特點就是膨脹比大于壓縮比。更長的膨脹沖程可以更有效地利用燃燒后廢氣中仍然存在的高壓，因此燃油效率高于奧托循環(huán)。

但是這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不容易實現(xiàn)，后期維護成本也高。但它的節(jié)油特性滿足了目前人們的需求，所以很多廠家用發(fā)動機氣門相位調(diào)節(jié)器來控制進氣門的延遲關(guān)閉，而不是用復(fù)雜的連桿機構(gòu)，讓發(fā)動機的進氣門在進氣沖程結(jié)束后保持開啟一段時間，從而把一部分吸入的混合氣吐出來，更簡單的實現(xiàn)膨脹比大于壓縮比的效果，模擬阿特金森循環(huán)工況，達到節(jié)油的效果。下圖是模擬阿特金森循環(huán)的示意圖。

然而，阿特金森發(fā)動機也有兩個突出的缺點：

一是低速時，進氣被向上的活塞推出，進氣不足，動力不足；

第二，在高速的情況下，相對較長的膨脹行程會影響速度的增加，加速不給力。

然而，這兩個"缺點"只能被混合動力車使用。這是因為混合動力汽車在車輛起步階段由電動機驅(qū)動，電動機低速扭矩大，使車輛加速迅速，以彌補阿特金森循環(huán)發(fā)動機的動力不足。中高速勻速行駛時，阿特金森循環(huán)發(fā)動機熱效率高，能提高燃油經(jīng)濟性，所以市面上的混合動力汽車都采用阿特金森循環(huán)發(fā)動機。