阿特金森循環引擎的運作方式

阿特金森循環引擎是內燃機，其四衝程循環幾乎與奧托循環相同，不過其缺點是輸出功率較低。優點在於能更有效地利用燃油，因此可獲得較佳的油耗表現。

最初，與目前的運作方式不同，阿特金森循環引擎在曲軸的一次旋轉中完成四個行程（進氣、壓縮、膨脹與排氣）。而奧托循環引擎則需要曲軸旋轉兩圈才能完成相同的行程。

如今，此概念已有所改變，奧托循環與阿特金森循環引擎的主要差異在於：在壓縮行程的一部分（約一半）期間，壓縮行程中，進氣閥仍保持開啟。這是透過修改凸輪軸的進氣凸輪來實現的，其優點是大幅降低了因混合氣壓縮而造成的引擎損耗。

阿特金森循環引擎的運作方式

阿特金森循環引擎同樣具備汽油引擎的四個行程，包括進氣、壓縮、爆發與排氣。然而，這類引擎在壓縮過程中會延後關閉進氣閥，因此實際壓縮比降低，因為真正的壓縮要等到進氣閥關閉後才有效開始，這可能使壓縮比甚至只有一般先關閉進氣閥的傳統四衝程奧托循環的一半。

由於這項改變，在壓縮行程中（即壓縮先前吸入的空氣與燃油混合氣時），進氣閥保持開啟，部分混合氣會被送回進氣歧管。

引擎的壓縮比是指壓縮行程的空氣體積加上燃燒室的空氣體積，再除以燃燒室的空氣體積。

在壓縮行程中，此壓縮比為8:1，因為計算始於進氣閥關閉之時；而在膨脹行程中則為13:1，即活塞在閥門關閉下向下移動的行程（唯一做功的行程）。

由於這種不對稱性，當工作循環結束、排氣閥準備開啟時，汽缸內部壓力大約等於大氣壓力，而傳統汽油引擎則略高於此，也就是說，推動活塞向下的力量並未被完全利用。

另一方面，活塞在上行行程中會將進氣歧管充填（請記得進氣閥會保持開啟直到行程約一半），使其內部壓力上升（因為此處的壓力總是低於大氣壓力），這有利於其他汽缸的充填，並減少廢氣回流所造成的損失。

阿特金森循環引擎的機械負荷低於奧托循環引擎，因為其壓縮比較低，使機構的使用壽命更長。

此外，其生產成本與一般汽油引擎相近，重量、噪音與有害廢氣排放也相近，遠低於柴油引擎的高成本、重量與噪音。

阿特金森引擎的缺點

目前我們只說明了這類引擎的優點。接下來要說明為何這些引擎並未裝備於非混合動力車型。

最主要的缺點在於：由於壓縮的混合氣較少，火花塞點火時作用於活塞頂部的推力低於傳統引擎，導致引擎功率較小。例如第三代Toyota Prius的1.8公升（1,800 cm§h40Fordh41§）引擎，其輸出功率僅有100 CV。

由於行程的配置，此類引擎的最高轉速大約被限制在5,000 rpm，且比功率（由排量得出的功率）偏低，這意味著這些引擎所提供的功率等同於排量較小的引擎，使駕駛人感覺車輛動力不足。

然而，在混合動力車輛中，這種感覺並不會出現，因為動力感主要來自電動馬達，以及一種CVT無段變速箱（Transmisión por Variador Continuo，無段變速傳動），它負責讓引擎維持在最佳轉速。

簡單來說，混合動力車中內燃機的功能，僅是在停止加速後維持其慣性，其餘的工作則由電動馬達負責。

為何採用阿特金森循環

阿特金森循環引擎是隨著混合動力車輛的推出與商業化而普及的，所謂混合動力，即內燃機與電動馬達共同運作。

阿特金森循環以奧托循環為基礎，廣泛應用於混合動力汽車，因為它能提升整體效率，從而達到低油耗。然而，隨著更先進技術的出現，氣門正時被修改，使其運作方式與詹姆斯·阿特金森（James Atkinson）於1882年所開發的機構相同。

由此可知，它具有較高的壓縮比，使混合氣的爆發比奧托循環早得多，從而提高熱效率。如前所述，這是透過延後進氣閥關閉來實現的，使廢氣能夠重新流回燃燒室，從而允許更高的壓縮比。

目前採用此動力總成配置的車款包括：Toyota Prius、Ford Escape、Lexus RX 450h、Hyundai Sonata、Chevrolet Volt、KIA Niro、Hyundai Elantra 與 KIA Forte，等等，其中韓國車廠堅定地將這項技術納入其愈來愈多的車款之中。