1876年，德国工程师尼古拉斯·奥托率先发明了使用四冲程循环的内燃机原型机，但是最初的发动机热效率和动力性很低，如何提高工作效率压榨更多动力？这个问题一直困扰着工程师。
提升发动机工作效率最直接的方法，便是提高压缩比。这能够使燃烧更加快速、充分，以提高发动机的功率和热效率。由于当时的技术条件限制，压缩比的提升有限，于是有工程师设想通过改变膨胀过程来提升工作效率。
英国工程师詹姆斯·阿特金森，通过增加作功时活塞行程的方式，来提高发动机的功率和热效率，这种发动机循环方式被称为阿特金森循环。但是由于专利的限制无法沿用奥托发动机的机构来设计新式的阿特金森发动机，阿特金森便设计了一套复杂的连杆机构来实现此功能，然而这种连杆结构复杂且占用空间大，可靠性和稳定性低，并没有广泛应用。
尽管阿特金森循环未能普及，但是随着现代发动机对于经济性和热效率的要求越来越高，阿特金森循环又被重新应用。为进一步提升发动机的热效率，进而提升经济性，新的阿特金森发动机舍弃了复杂的连杆设计，通过进气门延时关闭在压缩行程排出一部分混合气，利用减小实际压缩比的方式，达到膨胀比大于压缩比的效果。
在混合动力汽车上，电动机的特点是，在低速时有非常大扭矩，完全胜任起步和加速需求，可以弥补阿特金森发动机的不足。而在中高转速下，阿特金森发动机热效率更高，可以发挥经济性优势，这两种动力协调发挥作用，因此就比传统奥托发动机的节油效果更为出色。
混合动力汽车按照动力的混合关系：分为串联式、并联式和混联式。串联式混合动力汽车在行驶过程中，可以直接使用电动机驱动汽车，电池电量不足时由发动机带动发电机发电来驱动车辆并为蓄电池充电，发动机不直接参与驱动车辆。并联式混合动力汽车则有两套独立的动力系统，发动机和电动机均可以独立驱动车辆，同时也可以共同工作。混联式混合动力汽车兼备了串联式和并联式混合动力汽车的功能，节能效果更好，相对结构也更复杂。
混合动力技术目前已经发展的较为成熟，具备很好的节油效果。在很长一段时间内，像雷凌双擎这样的混合动力汽车会是兼顾节能和使用体验的较为均衡的选择。