Atkinsonov ciklus predstavlja posebnu varijantu rada motora koja značajno povećava iskoristivost goriva, a najčešće se koristi u hibridnim automobilima gdje elektromotor nadopunjuje njegove slabije performanse.
Dok klasični benzinski motori rade prema Ottovom ciklusu, britanski inženjer James Atkinson krajem 19. vijeka osmislio je alternativni pristup usmjeren na povećanje toplotne efikasnosti. Iako njegova mehanička izvedba nije odmah uspjela, osnovno načelo pokazalo se vrijednim decenijama kasnije.
Kod Atkinsonovog ciklusa usisni ventil ostaje otvoren i tokom dijela kompresijskog takta, što omogućuje da se dio smjese vrati u usisnu granu. Ključna razlika je u tome što je omjer ekspanzije znatno veći od omjera kompresije, za razliku od Ottovog ciklusa gdje su ti omjeri jednaki.
Ovakav princip rada omogućuje motoru da „štedi“ dio usisane smjese za sljedeći ciklus sagorijevanja, što poboljšava iskoristivost goriva i smanjuje emisije. Međutim, cijena toga je slabiji obrtni moment.
Upravo zbog slabijeg obrtnog momenta, proizvođači poput Toyote i Honde Atkinsonov ciklus najčešće primjenjuju u hibridnim vozilima. Elektromotor preuzima opterećenje pri kretanju i vožnji pri niskim brzinama (gdje je benzinskom motoru potreban veliki moment), dok benzinski motor s Atkinsonovim ciklusom izuzetno efikasno radi pri konstantnim brzinama.
Neki savremeni motori mogu se čak prebacivati između Ottovog i Atkinsonovog ciklusa u stvarnom vremenu, ovisno o uslovima vožnje, čime se dodatno optimizira potrošnja goriva i snaga vozila.