接下来，我们将深入探讨奥托循环、阿特金森循环以及米勒循环这三种循环方式的基本概念，并进行简要的性能对比。
奥托循环，作为最基础的四冲程循环方式，包含进气、压缩、做功和排气四个关键步骤。在这一循环中，活塞的运动轨迹保持一致，且压缩冲程与做功冲程的压缩比和膨胀比相一致。压缩比，即压缩行程结束时气缸容积与上止点时气缸容积的比值，是发动机性能的重要指标。而膨胀比，则衡量了做功冲程中气缸容积的变化。
许多汽车制造商都采用奥托循环作为发动机的基础设计。其优势在于结构简单、运转平稳，无论是在不同工况还是不同海拔条件下，都能保持稳定的性能。此外，奥托循环对配气机构无特殊要求，简化了动力调校的过程。然而，其热效率略低，经济性相对较差，是奥托循环的主要不足之处。
在发动机的四个冲程中，压缩冲程是能量消耗的主要环节，而做功冲程则是将能量转化为动能的环节。为了优化这一过程，一些研究人员致力于探索如何在压缩过程中减少能量消耗，同时增加做功冲程中的能量释放。他们尝试通过缩短压缩行程并延长做功行程来实现这一目标，从而使得膨胀比大于压缩比，这就是阿特金森循环的核心理念。
阿特金森循环的原型机由一位名叫阿特金森的人在1882年发明。其原理在于通过一套复杂的连杆机构，使做功行程的下止点低于压缩行程的下止点，从而延长了做功行程，提高了热效率。然而，这种复杂的连杆机构在实际应用中面临诸多挑战，搭载在发动机上存在诸多困难。
直到近年来，日产量产发动机才采用机械连杆结构实现了做功行程的灵活调整。目前，阿特金森循环则更多地采用另一种方式，即通过延迟进气门的关闭时机来提升热效率。在常规情况下，进气门在进气行程结束时即关闭，而阿特金森循环则允许进气门在压缩行程开始后的一段时间内保持开启。这样，部分混合气体在压缩过程中会再次通过进气门排出，从而缩短了有效进气行程（即从上止点到进气门关闭时活塞位置的距离）。尽管如此，做功行程（即从上止点到下止点的距离）并未改变，反而因为膨胀比大于压缩比而变得更长。这意味着燃烧产生的能量更多地转化为有效做功，进而提高了热效率。
然而，阿特金森循环也存在显著的缺点。由于部分混合气体在压缩过程中被排出，这导致燃烧时产生的能量减少，进而影响了车辆的动力性能。在早期，汽车制造商更注重动力性能而非经济性，因此阿特金森循环虽然历史悠久，却一直未得到广泛应用。但随着混合动力技术的崛起，电机驱动系统能够弥补阿特金森循环带来的动力损失，使得其省油优势得以凸显。例如，比亚迪的DMI混动系统就采用了阿特金森循环，使得发动机的热效率高达46%，远超市面上普遍的30%至35%的水平。
除了动力损失的问题外，阿特金森循环发动机还面临另一个挑战：难以与增压机协同工作。在增压过程中，高压气体被迅速喷入发动机缸内，而缸内同时又有气体被不断挤出。这种进出的气体相互冲击，可能会对双方都造成损害，因此阿特金森循环发动机与增压机的配合使用显得尤为困难。
这时，米勒循环便能够有效地解决这一问题。米勒循环与阿特金森循环有着共同的目标，即通过延长做功行程来增加压缩行程，从而提高发动机的热效率。然而，二者之间存在一个关键差异：在进气行程中，米勒循环会在活塞未到达下止点时便提前关闭进气门。这一策略与阿特金森循环的晚关进气门相比，更为直接：与其让气体在缸内反复进出造成冲击，不如在进气时就减少吸入量。这样的设计不仅避免了气体从进气门排出的问题，还能与增压机完美协同工作。增压机能够弥补动力损失的不足，同时保持低油耗的优点。值得一提的是，大众EA888发动机就成功应用了米勒循环技术。
接下来，我们来简要概括一下四冲程发动机的三种主要工作方式：奥托循环、阿特金森循环和米勒循环。在奥托循环中，进气门会在预定时间点准时开启和关闭。而阿特金森循环则采用进气门延迟关闭的策略。米勒循环则更为独特，它选择在活塞未到达下止点时便提前关闭进气门。
在动力性能方面，奥托循环能够提供更为强劲的发动机动力，相比之下，阿特金森循环和米勒循环的动力略显逊色。然而，在热效率方面，米勒循环却展现出了独特的优势，尤其是与增压机配合使用时，其效果更是显著优于阿特金森循环。
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