تُعد دورة أوتو، التي ابتكرها المهندس الألماني نيكولاوس أوتو في القرن التاسع عشر، الأساس لمعظم سيارات البنزين التقليدية والرياضية:

• تساوي نسب الانضغاط والتمدد: في النموذج المثالي لدورة أوتو، تتساوى نسبة انضغاط خليط الهواء والوقود مع نسبة تمدد الغازات بعد الاحتراق.
• الأولوية الميكانيكية: تركز هذه الدورة على توليد أقصى قدرة حصانية واستجابة فورية من السعة اللترية للمحرك، دون الحاجة لتعقيدات ميكانيكية إضافية في نظام الصمامات.

ابتكر المهندس البريطاني جيمس أتكينسون هذه الدورة عام 1882 لاستخلاص أكبر قدر ممكن من الطاقة المفيدة من كل قطرة وقود محترقة:

• التحكم المتغير بالصمامات (VVT): تعتمد المحركات الحديثة على إبقاء صمام السحب مفتوحاً لفترة أطول أثناء بداية شوط الانضغاط، مما يدفع جزءاً من خليط الهواء والوقود للعودة إلى مجمع السحب.
• نسبة تمدد أعلى من الانضغاط: يؤدي هذا الإجراء إلى تقليل نسبة الانضغاط الفعلية مع الحفاظ على شوط تمدد طويل، مما يسمح للغازات المتمددة بدفع المكبس لفترة أطول واستخراج طاقة حرارية أكبر قبل خروج العادم.
• التكامل مع الأنظمة الهجينة: نظراً لأن كمية الهواء الداخلة للأسطوانة أقل، ينخفض عزم الدوران عند السرعات المنخفضة؛ لذا تُعد هذه الدورة الخيار المثالي للسيارات الهجينة (مثل طرازات تويوتا وهوندا) حيث يتولى المحرك الكهربائي تعويض العزم الابتدائي.

طور المهندس الأمريكي رالف ميلر هذه الدورة عام 1957 كحل وسط يجمع بين كفاءة أتكينسون وقوة أوتو:

• دمج التيربو أو السوبرتشارجر: تستخدم دورة ميلر توقيت إغلاق مبكر أو متأخر لصمام السحب لتقليل نسبة الانضغاط الفعلية ورفع الكفاءة الحرارية، لكنها تعوّض نقص الهواء الداخل للأسطوانة عبر الشحن الجبري (Turbocharger أو Supercharger).
• النتيجة الهندسية: يضمن ضغط الهواء الإضافي الحفاظ على القدرة الحصانية العالية للمحرك مع تقليل استهلاك الوقود وتفادي ظاهرة الصفع الميكانيكي (Knocking).

تُثبت المقارنة الهندسية بين دورات أوتو وأتكينسون وميلر أن تصميم محركات الاحتراق الداخلي لا يخضع لقالب واحد؛ حيث تتفوق دورة أوتو في الأداء المباشر، وتتصدر أتكينسون مشهد الكفاءة في السيارات الهجينة، بينما تمنح ميلر الصانعين مرونة الجمع بين القوة الشاحنية والاقتصاد في استهلاك الوقود.