什么是阿特金森循环？

众所周知，发动机是一个把燃油化学能转换为机械能的装置，中间还会有一个热能的转换，其工作原理简单来说就是要经过：吸气-压缩-做功-排气这四个步骤，从发动机的发明到现在，大多数都是采用一开始的奥托循环。

所谓奥托循环就是四个步骤的活动行程相同，结构上相对而言是最简单的，随着对发动机的深入研究，人们发展如果压缩行程（压缩比）小于做功行程（膨胀比），那么就会起到省油的作用，于是在1882年一位英国的工程师詹姆士·阿特金森发明了新的循环，那就是阿特金斯循环，来了解一下具体的工作原理。

阿特金森循环是在奥托循环的基础上进行了改进，吸气-压缩-做功-排气四个过程大体不变，通过一套复杂的曲轴、连杆结构实现了做功行程大于压缩行程，这样一来吸入和压缩的空气变少，排量不变的情况下更少的燃油就可以达到最佳空燃比，而做功行程相对更长，简单点来说就是消耗更少的燃油干了更多的活，从而达到了省油的目的，热效率也随之提高，像之前普通发动机热效率一般在30%左右，通过可变气门正时、缸内直喷、分层燃烧等技术可以提高到32-34%，而阿特金森循环则能达到38%，现像在丰田最高的41%同样也是在阿特金森循环技术上进一步升级的结果。

其实现在的阿特金森循环并非真正的阿特金森

由于阿特金森循环发动机在结构上相对比较复杂，无论是对技术要求还是生产成本、后期维修费用等都非常高，而且复杂了以后能在一定程度上降低可靠性，所以真正的阿特金森循环发动机并没有得到青睐，并且被逐步的放弃了。

在1940年一位美国的工程师罗尔夫·米勒取得了名为米勒循环的发明专利（后来被马自达买下），这代表着对现在发动机非常重要的米勒循环正式出现了，只是在早期并没有被真正利用起来，直到1990年马自达才应用到其大型房车上，这才算是进入了广大消费者的视野。

什么是米勒循环？

如果说阿特金森是奥托循环的升级改进，那米勒循环就是对阿特金森循环的进一步简化，两者都是以奥托循环为基础，通过压缩行程小于做功行程来降低油耗，只是在结构和工作原理上有所不同。

米勒循环过程中，活塞由下而上的行程与做功行程相同，就活塞而言还是一个完整的奥托循环，但是采用延迟关闭进气门的方式来实现了减小压缩行程的目的，因为进气门关闭的晚了，吸入的空气会有一部分被排出，所以实际压缩的空气量还是少的，因此在本质上和阿特金森循环没有什么太大区别，但是胜在结构简单，也就没有因为复杂而带来的缺点了，这才是现在所谓的“阿特金森循环发动机”真正采用的循环方式，因为之前马自达掌握专利的原因，只是在叫法上有所区别，虽然2008年专利已经解除但已经习惯了这种叫法，所以就一直保持到了现在。

阿特金森（米勒）循环真的好吗？

比起奥托循环虽然在油耗上更省了、米勒循环也解决了结构复杂的问题，但是这种发动机本身也有着明显的缺点，那就是动力不足，毕竟其本质还是用了更少的燃油来做更多的功，而且高膨胀比不利于发动机的高转速输出，最常见的形容词就是“低扭不足”，其实高转速动力表现也不怎么样，只是没有低速时那么明显，虽然对于一辆车而言油耗的经济性很重要，但动力同样也是不能忽略的因素，对车企而言有动力再降油耗难度还低一些，毕竟不是谁都像马自达对技术的执着那样，因此综合对比下来普通的奥托循环相对更全面，成为了现在的主流，所以丰田或其他品牌的燃油车不采用就很好理解了。

为什么丰田混动用阿特金森循环发动机？

其实看完上面的介绍这个问题的答案已经很明确了，因为更加经济省油，低扭不足的缺点可以通过电机来弥补，况且低速主要就是通过电机来驱动，速度快了以后用发动机驱动还有着油耗上的优势，因此阿特金森循环发动机对于丰田的混动来说是一个很好的选择。

总结：阿特金森（米勒）循环虽然看起来更先进，但有着省油优势的同时也有着动力上的不足，属于优缺点都比较明显的类型，因此并不能直接用“好”来形容，只能是很好的满足某些特定需求，比如非插电式混动车型，对于普通燃油车型来说并不太合适。

首先要说阿特金森循环并没有您想象的那么好；其次丰田已经将阿特金森循环用在了燃油车上；再其次阿特金森循环不能单独存在，至少以目前的技术来看无法单独存在，要么在燃油车上与奥托组成双循环形式、要么配合电机组成混动，因为阿特金森循环（米勒循环）的功率密度有些太差，单独存在会令驾驶者很头疼！

阿特金身循环是个很古老的技术，如果它全方位的好，早就取代奥托循环了；丰田或者其它主机厂所搞的阿特金森循环的确做到了膨胀行程大于压缩行程，但并没有改变几何的膨胀行程、压缩行程，只是通过更加成熟、完善的可变气门技术模拟出了阿特金森循环的效果，但活塞的几何膨胀行程依然等于压缩行程，只是利用进气门延迟关闭（压缩冲程进行了一部分之后，进气门才会关闭），将可用空气利用晚关的进气门压出一部分，之后进气门关闭、已经上行一部分行程的活塞才真正意义上进入压缩冲程，简单点说纯正的阿特金森循环的物理膨胀行程的确大于物理压缩行程，但由于结构太过于复杂、易出故障而被雪藏；而现如今的所谓阿特金森循环只是通过可变气门技术将实际的压缩行程缩小（物理压缩行程不变），而模拟出了压缩行程小于膨胀行程的效果，而省油的原理在于同样的压缩行程下、谁的膨胀行程更大，那么谁就可以做更多的功，别问鄙人为什么，工程热力学上就是这么写的，所以阿特金森循环下烧更少的油、可以换来更多的功没问题，但“功”的质量就与奥托存在明显的不同了。。。

阿特金森循环可以看作有五个冲程

传统奥托循环发动机有进气、压缩、做功、排气四个冲程，而阿特金森循环可以有进气、晚关进气门的压缩排气、压缩、做功、排气五个冲程（比喻），因为当活塞上行开始压缩气体的时候，进气门还没有关闭，所以一部分气体被顺着打开的进气门压出，所以这个过程并不属于真正意义的压缩冲程，而当活塞上行了一段行程后，进气门彻底关闭，此时才算真正意义上进入压缩冲程，由于活塞上行已经走了一段路程，所以真正压缩冲程距离变短，所以这样就缩短了压缩冲程，同时由于压缩行程的变短，导致等效压缩比也同时降低（正如下图所示，实际压缩行程变短，导致缸内最大容积变小，所以最大缸内容积与燃烧室容积的比值同时变小，所以压缩比变小）。。。

阿特金森循环的致命缺点

阿特金森循环是存在缺点的，而这个缺点非常的致命！还是那句话，如果阿特金森循环既省油、又能保证动力，那么它早就取代奥托循环而成为内燃机首选循环方式了，之所以不能单独存在就是因为其功率密度太低，单独使用就等同于降排量一样，而且阿特金森循环还没有办法配合增压技术，道理也很简单怎么增压也扛不住阿特金森的晚关进气门往出吐啊，可用空气都给吐出去了，还增什么压？而动力弱也同样是由于其在真正进入压缩冲程之前，将可用空气吐出了一部分，空气少了、燃烧还能保证么？

发动机产生更强动力的本质是什么？说到底就是在每一个循环、烧掉更多的燃油、单位时间内获得更大的能量而已；比如一台2.0L自然吸气发动机，每个气缸0.5L，按照理想的空燃比14.7来计算，每个循环可以烧掉约0.034L的燃油，如果想增强动力，要么增加排量、要么上增增压（不改变物理容积，而强行向气缸内压入空气），这两种方式都可以让每个循环的进气量增加、从而烧掉更多的油、获得更大的动力。。。

我们再来看看发动机在阿特金森循环状态下都做了些什么；还是用上文中2.0L自然吸气发动机为例（阿循环配不了增压，前文已经有提到过），每个气缸0.5L，也就是说每个气缸可以吸入最大为0.5L的空气，结果由于进入假压缩冲程时（上文提到的第五循环），吸入的0.5L空气被压出去一部分（进气门没关），假设压出去0.2L（实际没有这么多），这个时候缸内的可用空气变成了0.3L，如果还是按照理想空燃比14.7来计算，此时能喷出的燃油只能达到0.020L，可以烧的混合气体变少了，每循环产生的动力自然就低了，发动机的功率、扭矩自然都上不去了（不要去较真功率或扭矩，无论功率还是扭矩，都是靠烧更多的油获得的，每循环可用混合气量降低，功率、扭矩自然都会降低）；如果上文例子中的2.0L全时阿特金森循环化发动机，它的实际排量相当于奥托循环的1.2L（当然这只是个例子，但实际上2.0L纯阿特金森发动机的动力至少赶不上1.6L的奥托循环发动机），这样我们就有了一个比较准确的答案，我们花2.0L发动机的价格，买回了一个只有1.2L排量动力的发动机，换做是您能同意么？愿意买么？

所以单独存在的阿特金森循环化发动机是不存在的，换句话说是没有存在价值的，奥托循环发动机的排量是实打实的，说2.0L的排量就是2.0L的排量；而2.0L的阿特金森循环化发动机最多也就是1.4-1.6L排量的实际水平，这样的产品谁会买？涡轮增压技术之所以能得到广泛推广在于其以小博大，而阿特金森循环则完全是大不如小，所以丰田也好、其它主机厂也罢都不会令其单独存在，单独存在就完全是个废品，所以阿特金森循环是会用在燃油车上，但不会单独存在，而是和奥托组成了双循环的方式，通过成熟的VVT技术，让发动机在部分工况下，实现阿特金森化，比如车子在匀速行驶的时候，对功率、扭矩都无过大需求，这个时候就可以切阿特金森循环，而车子需要给油加速的时候，立刻切回奥托循环。。。传统的阿特金身循环发动机有两大缺点，其一就是结构复杂（如上图）、其二就是动力变现太疲软；不过以现有技术倒是扫清了障碍，比如通过更加成熟的VVT（可变气门正时）缩短了压缩行程，从而在不改变发动机常规结构的情况下模拟出了阿特金森循环；又通过配合电机组成混动、配合奥托组成双循环的方式来弥补动力不足的问题，加速工况用电机、或者是奥托循环，而阿特金森则用于匀速的工况，这样一来阿特金森的短处就被弥补，而可以发挥省油的长处了；所以说阿特金森循环已经被丰田用在了燃油车上，只不过不是单独存在，而是与奥托组成了双循环，实际上单阿特金森循环循环的发动机没有存在意义。。

我来分享一下，丰田其实在非混动的发动机上也使用了阿特金森循环技术，下面我来简单介绍一下：

一、简单介绍一下阿特金森循环

阿特金森循环的很早就提出了，不过最近一些年随着可变气门正时技术的发展才使得阿特金森循环可以摆脱复杂的机械结构，靠VVT来实现。

最早的阿特金森循环需要复杂的机械结构

当前所谓的阿特金森循环的过程都是靠可变气门正时VVT控制来实现的。

简单的说就是采用进气门晚关的方法，把进入汽缸的空气再压回进气管一部分，这样给活塞加速做功的冲程就长于实际用于压缩的冲程，也就是膨胀比大于压缩比。因此，阿特金森可以允许使用非常高的物理压缩比，从而提高热效率。阿特金森循环发动机大多选择了高达13～14的压缩比。同时，在部分负荷下阿特金森循环还可以显著降低泵气损失，进一步提高热效率。阿特金森循环也有缺点，就是性能不高。

二、丰田对于阿特金森循环技术的应用

1、混合动力发动机

丰田在是最早量产的阿特金森循环发动机的公司。由于早期阿特金森循环发动机的性能普遍比较低，因此丰田最早把改技术用到了混合动力发动机上，因为可以利用阿特金森循环的高效率，同时混动电机又可以弥补发动机性能不足的缺陷。丰田在1997年发布的第一代普锐斯1.5L混动发动机就采用了丰田最早量产的可变气门正时VVT技术来实现了阿特金森循环。

2、丰田将阿特金森循环从混动发动机扩展到普通发动机版本

阿特金森循环技术在丰田混动发动机上一直在进行不断的研发改进至今。增加了比如电动VVT，EGR等一系列先进技术，逐步客服了阿特金森循环发动机功率偏低的问题。最新丰田混动的Dynamic Force 2.5L混动发动机的热效率达到了41%，普通版本的Dynamic Force 2.5L发动机由于有阿特金森循环的加入，热效率也能达到40%。

电动VVT技术

Dynamic Force发动机上使用的EGR废气再循环

与此同时，普通版本Dynamic Force 2.5L发动机最大功率151kW，的升功率可以达到60Kw/L以上，这对于自然吸气发动机是非常高的数值了。

2019年沃德十佳发动机丰田获奖的是最新的2.0L Dynamic Force Engine混合动力发动机，也是丰田阿特金森循环高效率发动机的代表。

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题主这个问题本身不够恰当。首先，阿特金森循环（下简称A循环）发动机不是万能的，否则早就全线取代奥托循环了。其次，丰田的燃油车也有A循环发动机。下面分别解释：

A循环发动机，优点是在很宽泛的工况范围内达到极高的热效率。我们都知道，现在的车用发动机都是4冲程内燃机——吸气、压缩、做功、排气。传统奥托循环（下简称O循环）发动机在吸气冲程完成后，就会立即关闭进气门，并且在压缩冲程保持所有气门关闭。这种发动机的压缩比和膨胀比是一样的。A循环通过VVT（可变气门正时）技术可以控制进气门晚关，这样吸气冲程进入气缸的空气在压缩冲程会排出一部分，真正用于膨胀的气体并没有一整缸，但做功膨胀后还是能让活塞拉到最大行程，保持体积仍然是一整缸，相当于压缩比小于膨胀比。这样就比O循环更充分地利用了气体点燃膨胀的动能，从而提高了发动机的热效率。

这样的副作用就是降低了发动机的充气效率（2.5L排量每次只有2.0L左右能用于做功），也就牺牲了绝对动力性，所以A循环发动机的升功率明显低于O循环发动机。当然了，和同动力水平的O循环发动机比，A循环无疑更省油。比如丰田用在混动上的全域A循环发动机，1.8L排量只能输出99马力的最大功率，动力相当于1.3-1.4L O循环发动机的水平，但油耗可以媲美1.0L O循环发动机；2.5L最大输出178马力，动力只相当于2.0L O循环发动机，但油耗和1.5L O循环发动机差不多。换言之，油耗降幅比动力的降幅要大得多。

传统燃油车的变速箱只能从转速维度调节发动机的工况，而发动机要想始终在最佳工况运转需要同时从转速和负载率两个维度调节。所以全域A循环发动机装在燃油车上，并不能持续以最高燃效运转，效果就跟降排量没什么区别。从厂商角度，车企费老大劲造出一款热效率高百分之几的A循环发动机，用在燃油车上和直接换装更小排量的O循环发动机效果差不多，不划算啊。从消费者角度，花2.5排量的价格和税费买一辆只有2.0动力的车，谁愿意啊。

所以，你会看到，A循环发动机只有两种存在形式。

一是全域A循环发动机，只适合匹配混合动力。在丰田THS混动系统中，发动机与两台电动机组成一套名为E-CVT的传动系统用来协调三者的动力输出，这套装置可以同时调节发动机的转速和负载率，使其保持最佳燃效工作，而电机恰恰可以弥补A循环动力弱的缺陷。二者可以说是天作之合。

二是能在双循环之间自动切换的发动机（低负载时使用A循环、高负载时回归O循环），用于传统燃油车。这种模式不止丰田的2.0T在用，马自达的创驰蓝天、大众2.0T 330TSI车型的发动机都采用了这种技术。

阿特金森循环发动机是由英国工程师詹姆士·阿特金森于1882年发明的内燃机形式，这款发动机最大的特点是压缩形成低于膨胀行程，这样的设计可以降低发动机的油耗，提高热效率。

由于德国人奥托发明四冲程发动机的时候注册了很多专利，其中就包含了气门凸轮轴系统的专利，所以阿特金森发动机不能通过气门来控制发动机的压缩行程，所以只能使用复杂的曲轴连杆结构来实现压缩比低于膨胀比这个功能。
虽然阿特金森循环发动机有它的优点，但缺点也是比较明显的，比如阿特金森循环发动机只有在比较窄的转速区间才能达到最佳状态，在低速或高速运转时会出现动力不足的问题，油耗也会比较高，同时阿特金森循环发动机复杂的连杆结构也限制了在汽车领驭的使用。
我们现在所使用的阿特金森发动机其实不是真正的阿特金森循环发动机，而是美国人米勒在1947年研发的，由于德国人奥托的专利期已经过了，所以米勒可以直接通过控制气门开关来实现阿特金森循环发动机的功能，这样也就不需要复杂的连杆结构了，普通发动机只要改变一下进气门开关的时间就可以实现，所以我们现在使用的阿特金森循环发动机其实是米勒循环，只不过由于专利费的问题大家都不说而已。阿特金森发动机为什么普通车不能直接用呢？就是因为阿特金森循环发动机有低速动力不足，油耗高等弊端，不能用来单独驱动车辆，所以更适合在油电混合车型上使用，发动机只要在最佳转速区间运转就可以了，低速和急加速等工况条件下由电机提供辅助，这样就可以弥补阿特金森循环发动机的不足，实现降低油耗的作用。
不过随着科技的进步，现在有很多车型使用的发动机已经同时有阿特金森＋奥托双循环了，这样发动机可以在不同的工况条件下采用最佳循环方式，从而达到提高发动机热效率，降低油耗的效果，比如八代凯美瑞使用的发动机，汉兰达使用的2.0T发动机，马自达的创驰蓝天发动机，大众EA888低功率2.0T发动机都有这个双循环技术，单独使用阿特金森循环发动机驱动车辆是不行的。

由丰田控股的大发汽车早就把阿特金森循环内燃机直接用在燃油汽车上，以突出发挥它的燃油效率高的特性。

阿特金森循环发动机丰田早就用了，丰田本田的混动发动机都是阿特金森循环，马自达在90年代也弄过一款2.3V6带涡轮的阿特金森循环发动机，那是唯一在量产车上单独用阿特金森循环发动机的，马自达叫它“米勒循环”。。。说回正题，在古代，柴油机压缩比是17-24，汽油机是7-11，这是物理特性，压缩比20就是把20份的油气混合物压缩成1份的体积，柴油发动机不需要火花塞，直接压燃，汽油机超过12压缩比也会压燃，但是工作粗暴，不适合家用车，所以柴油机和汽油机泾渭分明，但是压缩比高就效率高省油，所以同扭矩柴油机油耗只有汽油机一半，然后工程师发明了阿特金森循环发动机，对于发动机制造商而言，这个很难，但是原理非常简单，假设压缩比14的阿特金森循环发动机，就是提前打开排气门，压缩比提高了，但是实际上混合气并没有真的被压缩14倍，所以汽油还是被火花塞点燃的，不是压燃。设计完美的阿特金森循环发动机热效率高，但是扭矩很小，例如2.0发动机，普通的扭矩会在190n-200n，而阿特金森循环大概只有160n左右，所以不加涡轮的话目前没有单独使用的案例，目前量产的都是配合混动使用，用电机弥补扭矩不足的问题，除了马自达那款带涡轮的，不过马自达就弄了一代，没有后续产品，估计经济性不理想

谁说没用啊？现在的8ar系发动机都是双循环双喷射的。油混的发动机都是阿特金森循环发动机，低扭靠电

可变压缩比循环和可变正时气门和可变进气压力直喷加多点电喷

这玩意是燃烧值高，扭矩低加速慢，你感觉车太肉呀