通过回流行程可以对发动机有效排量（进气量）进行调节来控制缸内气体质量，从而调节发动机负荷。发动机有效排量（进气量）的调节主要利用可变气门正时技术（VVT），采取推迟进气门关闭时刻与加大节气门开度（理论上可以取消节气门）使一部分在进气行程中已经进入气缸的新鲜空气被压缩行程上行的活塞推回进气道，减少了缸内气体质量。在理想情况下，整个进气过程中进气道和缸内的压力基本可以保持在大气压力，因此，在进气过程中活塞移动不需要克服活塞两端压力差做功，这样就减少了发动机进气行程的泵气损失和压缩行程的压缩功，如图7所示。另外，在活塞压缩行程中，进气门推迟关闭时刻才是压缩行程的实际开始点，这就使有效压缩行程减小，而膨胀行程与奥托循环相似或稍长（调节排气门在下止点前延迟打开再进行等压放热，增加有效膨胀行程），形成膨胀比大于有效压缩比的效果，更大程度地将热能转化为机械能，提高发动机的指示热效率，降低燃油消耗。同时有效压缩比减小，使缸内燃烧温度降低，有利于降低发动机爆燃，可以提高发动机的几何压缩比（丰田第三代普锐斯2RZ-FXEQ可特金森循环发动机的几何压缩比提高到13:1），等于提高了膨胀比，使发动机指示热效率得到提高。
图8所示为1.6L奥托汽油发动机改装阿特金森发动机后的外特性图，阿特金森循环发动机与原机相比，在转速低于3 500r/min的中低转速范围内，动力性略有下降，外特性扭矩降幅为1.8％～4.3%，在转速高于3 500r/min的中高转速范围内，扭矩基本相同；功率与原机相比，只在低于3 500r/min的中低转速范围内功率略有降低，降幅不超过4.3%，在高于3 500r/min的中高转速范围内，功率基本相同，在5 500r/min工况点处，阿特金森循环发动机与原机相比功率升高3.2kW，增幅为3.9%;有效燃油消耗率对比，阿特金森循环发动机除5000r/min工况点处有效燃油消耗率比原机相比升高2.1％外，其余工况有效燃油消耗率均得到了明显改善，最大降幅在3 500r/min工况点处，达到了9.1，外特性不同转速下平均有效燃油消耗率改善率达到了4.5％以上。
对阿特金森循环发动机与原机万有特性有效燃油消耗率对比曲线如图9所示，阿特金森循环发动机与原机相比相同等油耗线更为平缓且覆盖面积更大。其中2508/（kw·h）等油耗线区域与原机相比扩大了一倍以上，其覆盖范围包括了1 250r/min到3 500r/min的转速范围与83N·m～130N·m的扭矩范围，几乎与原机2608/（kW·h）等油耗线覆盖区域重合，乘用车常用工况均在2508/（kw·h）等油耗线区域范围之内。而原机2508/（KW·h）等油耗线覆盖范围仅为2000r/min～3 250r/min的转速范围与110N·m～135N·m扭矩范围这块较小区域。
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