Καταφέρνει και παίρνει το μέγιστο από τη βενζίνη: 38,5% είναι ο θερμικός βαθμός απόδοσης

Το παραπάνω νούμερο είναι εντυπωσιακό. Όμως πως κατάφερε ο Ιάπωνας κατασκευαστής να φτάσει σε αυτό, ιδιαίτερα χωρίς την χρήση υπερπλήρωσης (turbo); Ας τα δούμε ένα-ένα. Καταρχήν, ο κινητήρας αυτός χρησιμοποιεί διπλό κύκλο λειτουργίας Otto-Atkinson. Ο κύκλος Otto χρησιμοποιείται για υψηλά φορτία, ενώ ο κύκλος Atkinson για τα χαμηλά και τα μεσαία. Ο κύκλος Atkinson επιτρέπει στους μηχανικούς στο να χρησιμοποιήσουν υψηλότερη γεωμετρική συμπίεση που στον εν λόγω κινητήρα είναι στο 13,5:1. Η υψηλή γεωμετρική συμπίεση αυξάνει τον βαθμό απόδοσης του κινητήρα, αλλά βελτιώνει και την ανάπτυξη της ροπής. Το κακό με την υψηλή γεωμετρική συμπίεση, όπως ίσως θα γνωρίζετε και από τους κινητήρες πετρελαίου είναι η δημιουργία NOx, δηλαδή οξειδίων του αζώτου. Ο λόγος που τα οξείδια του αζώτου αναπτύσσονται όταν έχουμε μεγάλη συμπίεση, χωρίς να επεκταθούμε ιδιαίτερα σε όρους θερμοδυναμικής, έχει να κάνει με τον νόμο της φύσης που μας λέει ότι όσο πιο πολύ συμπιέσουμε ένα αέριο, αντίστοιχα αυξάνεται και η θερμοκρασία του. Όμως μεγάλη πίεση και θερμοκρασία στην περίπτωση του ατμοσφαιρικού αέρα οδηγεί στην δημιουργία NΟx. Η Toyota, λοιπόν, αντιμετωπίζει αυτό το φαινόμενο με δύο τρόπους (με κυκλοφορία καυσαερίων και υδρόψυξη της πολλαπλής εξαγωγής). 
 

Ο πρώτος τρόπος που αντιμετωπίζονται τα NOx είναι μέσω της ανακυκλοφορίας καυσαερίων χαμηλής πίεσης όπου ψυχθέντα καυσαέρια επιστρέφουν στον θάλαμο καύσης και έτσι μειώνουν την θερμοκρασία του κυλίνδρου, αλλά αποτρέπουν και το φαινόμενο της κρουστικής καύσης που είναι απολύτως ανεπιθύμητη σε οποιονδήποτε κινητήρα βενζίνης. 
 

Ο δεύτερος είναι μέσω της υδρόψυξης της πολλαπλής εξαγωγής. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την μείωση της ανάγκης για εμπλουτισμό του μείγματος, αφού οι θερμοκρασίες μειώνονται και έτσι δεν απαιτείται να σπαταλούμε βενζίνη η οποία δεν καίγεται και δεν παράγει έργο, μόνο και μόνο για να ψύξουμε τον κύλινδρο. 

Ο κύκλος Aτκινσον
Επιστρέφοντας στους δύο διαφορετικούς κύκλος λειτουργίας του κινητήρα και στον κύκλο Atkinson, αυτός υλοποιείται ως εξής: Η βαλβίδα εισαγωγής παραμένει ανοιχτή για περισσότερη ώρα μειώνοντας τον χρόνο του κύκλου συμπίεσης αλλά και επιτρέποντας ένα μέρος του αέρα που έχει μπει στον κύλινδρο να «δραπετεύσει». Λόγω του μικρότερου χρόνου συμπίεσης, αυτό σημαίνει ότι ο κύκλος της εκτόνωσης διαρκεί περισσότερο και έτσι εξάγεται περισσότερο μηχανικό έργο από τον κινητήρα και έχουμε λιγότερες θερμικές απώλειες. Δυστυχώς, ο συνδυασμός της ανακυκλοφορίας καυσαερίων χαμηλής πίεσης, με τον κύκλο Atkinson, συνεπάγεται ότι υπάρχει λιγότερος φρέσκος αέρας μέσα στον κύλινδρο, κάτι που αναπόφευκτα σημαίνει λιγότερο καύσιμο και τελικά μειωμένη συγκέντρωση ισχύος. Στην περίπτωση του κινητήρα της Toyota, η απόδοση είναι στους 111 ίππους στις 6.000 σ.α.λ. και η ροπή στρέψης στα 136 Nm στις 4.400 σ.α.λ. με το 87% της ροπής ωστόσο να αποδίδεται ήδη από τις 2000 σ.α.λ. Τα ανωτέρω νούμερα είναι μέτρια για καινούργιας κοπής κινητήρες αυτής της χωρητικότητας, ωστόσο αποτελεί συνειδητή επιλογή των Ιαπώνων μηχανικών, αφού αυτός ο κινητήρας δεν είναι φτιαγμένος για υψηλές επιδόσεις, αλλά για υψηλές «αποδόσεις».