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本文通过换装高几何压缩比的活塞和长进气持续期的进气凸轮轴，结合可变气门正时（VVT）技术在一台1.6L直列四缸进气道喷射自然吸气的汽油机上实现了进气门晚关的Atkinson循环，对Atkinson循环发动机与原机的性能进行了对比。加装外部EGR系统，研究了外部EGR对Atkinson循环发动机性能的影响，探索了Atkinson循环发动机进一步降低油耗的控制策略。利用模拟增压技术，研究了增压对Atkinson循环发动机动力性、燃油经济性以及燃烧特性的影响，为Atkinson循环结合增压小型化提供了数据支持。Atkinson循环发动机外特性进气门晚关幅度减小，在具有更好燃油经济性的同时达到了与原机相当的动力性。万有特性上，Atkinson循环发动机与原机相比所有转速与负荷工况有效燃油消耗率都大为改善，尤其是在中等转速低负荷区域和中高转速中高负荷区域以及高转速区域有效燃油消耗率改善幅度较大。其中250g/(kW h)等油耗线覆盖范围较原机扩大了一倍以上。有效压缩比与有效膨胀比的变化使Atkinson循环发动机指示热效率提高是有效燃油消耗率得到改善的主要原因。引入适量的EGR可以提高Atkinson循环发动机的指示热效率，进一步降低油耗。转速为2200r/min，BMEP（制动平均有效压力）为0.2MPa，0.4MPa，0.6MPa所对应的最佳EGR率分别为5%，10%，15%，有效燃油消耗率降幅分别为0.94%，1.34%和2.17%。在采用最佳点火提前角的前提下，随着负荷的增加，Atkinson循环发动机对EGR的容忍度逐渐提高，此时随着EGR率的提高，缸内最高爆发压力升高，瞬时放热率峰值降低，其对应曲轴转角均随EGR率的提高而提前。引入EGR后，着火落后期与燃烧持续期延长，缸内燃烧速率减缓，但是不同EGR率下CA50的位置变化不大。不同EGR率对不同负荷工况的排放特性影响不同。随着EGR率的提高，NOx排放出现明显的下降，HC排放逐渐增加，CO排放出现一定的波动。增压后由于进气量增加，泵气功为正值，且缸内燃烧得到改善，使Atkinson循环发动机外特性扭矩与功率得到提升，同时有效燃油消耗率降低，动力性与经济性均得到改善。虽然Atkinson循环发动机进气量略有降低，但是缸内燃烧得到一定程度的改善，同时增压后泵气功为正值，使得Atkinson循环发动机3000r/min负荷特性有效燃油消耗率有所降低。在BMEP为0.6MPa时，有效燃油消耗率降低幅度最大，增压压力为30kPa和40kPa时降幅分别为1.65%和2%。