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从汽车诞生至今，汽车工业取得了飞速的发展，各国的汽车保有量也随之不断增长，汽车作为一种日常的交通工具在人们的生活中变得越来越不可或缺。然而，随着全球石油资源的逐渐紧缺和环境问题的日益加重，人们对汽车的节能环保性能提出了更高的要求，汽车必需在具备理想的动力性能的同时尽可能地降低燃油消耗率、减少有害物质的排放，以满足可持续发展的需要。米勒循环发动机的设想就是在这样的背景下提出的。25161
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通常认为传统的奥托循环发动机是在等容放热模式下工作的，其p-V图如1.1所示。但若能将图中表示绝热膨胀的曲线zb延伸至zb'，再沿着b'a曲线进行等压放热直至压缩始点a，就能实现发动机在等压放热模式下工作，从而增加了发动机的有效功率，使发动机的指示热效率提高。上述的循环是一种超膨胀循环，被称为阿特斯金循环[7]。论文网
Atkinson循环的p-V图
但是阿特斯金循环的膨胀冲程增加过大，难以在实际的运用当中实现，因此R.H. Miller在此基础上进行改进，于1947年提出了可以让发动机按照混合放热模式工作的超膨胀米勒循环。它的原理是将发动机绝热膨胀的过程延长至b”后就开始进行等容放热，然后再沿着a”a曲线进行等压放热直至压缩始点a。将米勒循环运用在发动机中可以实现发动机的膨胀比大于有效压缩比，从而增加了发动机的有效功率，发动机的指示热效率也得以提高。米勒循环的实现只需根据实际要求灵活地控制进气的终点，即需要有可变进气门技术作为支撑。
最初工程师们采用了进气门提早关闭（EIVC，Early Intake Valve Closure）的方法在柴油机上实现了米勒循环，同时通过在膨胀过程中降低缸内温度以产生内部冷却效应的方法，达到既降低发动机的热负荷又减少发动机的压缩功的目的。20 世纪 60 年代，Miller 和 Nordberg 公司的工程师通过改变进气门关闭时刻，在使膨胀比文持在较高的水平上的同时减少了发动机的有效压缩比。他们将这种技术在气体机上使用，在保证气体机不发生爆震的前提下改善了发动机的热效率。20世纪 80 年代，工程师们开始尝试将米勒循环在自然吸气或微增压当量燃烧的汽油机上运用，他们发现这一技术不仅可以增大发动机的膨胀比，使发动机的热效率上升，而且能够降低发动机在部分负荷时的泵气损失，有利于改善发动机的燃油经济性。但是采用米勒循环后发动机的动力性能会有所下降，因此需要提高进气压力以保证发动机的动力性，而受当时压气机压比和涡轮机效率的制约，米勒循环在汽车发动机领域并没有获得较为广泛的应用[6]。然而近几十年来，随着发动机增压技术的不断改进以及外界对汽车降低能耗减少排放要求的不断提高，以可变气门技术为依托的米勒循环以其在发动机燃油经济性上的优势越来越多地应用于混合动力汽车和新能源汽车