在严峻的国际经济形势以及日益突出的能源短缺和环境污染的三重压力下，混合动力汽车以其低油耗、低排放、易于实用化的优势已成为当今汽车行业发展的最佳选择之一。采用传统的Otto循环汽油机存在部分负荷泵气损失较大、燃油消耗率高的弊端，已经不能满足混合动力汽车的需求。在这种形势下，Atkinson循环发动机以其堪比柴油机的高热效率成为混合动力汽车用发动机发展的新方向。　　 详细论述了Atkinson循环发动机的研究进展和发展现状，以及其在混合动力汽车上的应用情况。对Atkinson循环进行了热力学分析，从原理上系统阐述了其优势和存在难题，并提出了Atkinson循环发动机的具体实现方法。利用某配气机构专业分析软件分别建立了4G18汽油机配气机构的运动学和动力学模型，并在此基础上，通过计算分析，优化设计了几组新的适用于Atkinson循环发动机的进排气凸轮型线。　　 为了研究Atkinson循环发动机的工作过程，首先应用BOOST软件建立了4G18原机仿真模型，并通过试验验证了模型的准确性，在此基础上，通过修改某些特定参数，并分别导入新设计的不同持续期的进排气凸轮型线，仿真其对发动机性能的影响，通过结果对比分析，选定最佳进排气凸轮型线；其次，重点分析了排气提前角和进气迟闭角对发动机性能的影响，总结了在不同工况下，发动机动力性、经济性等随配气相位的变化规律，并通过优化，确定了Atkinson循环发动机的最佳配气相位和VVT相位区间；最后，在分析Prius发动机配气相位及VVT控制策略的基础上，针对自主研发混合动力汽车的系统性能及控制策略，从车用汽油机的实际应用角度出发，分别对Atkinson循环发动机在全负荷和部分负荷工况的性能和缸内工作过程进行了仿真分析。　　 仿真结果表明，新设计的进排气凸轮型线能够满足Atkinson循环发动机性能的要求。采用进气门晚关并增大几何压缩比的Atkinson循环方案可行。与传统节气门发动机相比，Atkinson循环能够在动力性无大幅降低的前提下，有效降低部分负荷时的泵气损失，较大提高了发动机在整个运行范围内的热效率和燃油经济性，达到了较好的效果。可为Atkinson循环发动机的优化改造和试验提供理论依据和指导。