阿特金森循环发动机虽然具有较高的热效率，但是，由于部分进入缸内的空气被上行活塞推回进气道，降低了充气系数，使发动机低速、小负荷时的输出转矩下降。而混合动力技术可以弥补这一缺陷，即在低速、小负荷工况下发动机不起动，可使用 “动力蓄电池＋电机”的纯电动驱动方式，充分发挥如图10所示的电机工作特性场的优势。避开阿特金森循环发动机低速、小负荷动力不足的缺陷。使发动机主要工作在中高速下，充分发挥了阿特金森循环发动机热效率高的优点，提高了整车的燃油经济性和排放性能。阿特金森循环发动机在大部分负荷范围内（小负荷除外），由于节气门开度加大，节流作用减小，不存在额外的泵气损失，高膨胀比又提高了燃油的做功能力。在需要提供大输出功率时，混合动力汽车通过电机和动力蓄电池组输出能量，辅助发动机提供动力，避免传统发动机使用过浓混合气提高输出功率的缺陷。由此说明阿特金森循环发动机是混合动力汽车的理想发动机。

3．优化混合动力汽车发动机万有特性曲线

    混合动力汽车驱动系统实现功率藕合，为得到动力与有效燃油消耗率更好的万有特性曲线，在其所限制的工况区域对发动机的动力匹配进行优化。例如，丰田1997年推出第一代普锐斯和2004年推出第二代普锐斯，都搭载1 NZ-FXE的1.5L汽油机，最大功率分别为53kW和57kW，最大转矩均为115N·m，压缩比为13:1，最低有效比油耗230g/kW·h，该发动机可以称为丰田第一代混合动力汽油机。2009年丰田又推出第三代普锐斯，搭载2ZR-FXE的汽油机，排量改为1.8L，最大功率73kW，最大转矩142N·m，最低有效比油耗220g/kW·h，压缩比仍然是13:1，该发动机可以称为丰田第二代混合动力汽油机。两代混合动力汽油机均采用了阿特金森循环。如图11所示为丰田两代混合动力汽油机的燃油消耗经济区对比，图中红色实线和蓝色实线分别代表丰田第一代1.5L混合动力和第二代1.8L混合动力汽油机运行的最佳油耗线。从图中可以看到：1.8L汽油机的230g/kW·h油耗区比1.5L汽油机更宽广；1.5L汽油机由于受到最大输出功率的限制，当整车需要输出大功率时，发动机工作点超出最佳油耗区，而采用1.8L汽油机，其工作点依然能保持在最佳油耗区域内，而转矩和功率都有很大的提高。

1．可变气门正时控制系统（vvT-i）

    阿特金森循环通过进气门晚关来实现。其一是对配气机构进行合理的设计以达到在不同的工况点实现合适可变的进气门关闭时刻，来控制缸内燃油混合气的量，从而控制发动机的负荷；其二是发动机的控制系统，控制系统要能够根据发动机的转速、负荷和排放等关键参数来控制进气门的配气正时量以及燃油喷射的量以达到对发动机的全面控制。因此对阿特金森循环发动机来说，关键是如何实现可变进排气定时，达到控制负荷和膨胀比。如图12所示是丰田2RZ-FXE（阿特金森发动机）和2RZ-FE（奥托发动机）发动机的配气相位图。可见阿特金森循环进气门从下止点后40°到102°的延迟关闭的范围。采用电子控制的WT-i系统利用油压来调整进气凸轮轴转角，对进气门配气正时进行调整，以获得最适合发动机工况的气门正时，WT-i系统控制如图13所示。