德国工程师尼古拉斯·奥托原来是一个商人，在他22岁时弃商，开始从事煤气发动机的试验工作。1861年奥托开始对E.勒努瓦的煤气机发生兴趣，制造了他的第一种煤气机。1862年，他试验成功了中压煤气机，并投入生产，一年销售了50台，并于1863年获得专利。1864年，他与德国工业家 E.朗根合作组成一个公司，制造和出售这种煤气机。1866年，奥托研制出具有划时代意义的立式活塞式四冲程奥托内燃机，转速达到80～100r/min。1876年，奥托对四冲程内燃机又作了改进，试制出第一台实用活塞式四冲程内燃机，转速提高到250 r/min，运转十分成功。1877年8月4日取得专利，并成批投入生产。1878年美国开始生产奥托的内燃机，在以后的十几年中，奥托共制造和出售了5万台这种内燃机，总马力达20万以上。1886年奥托内燃机的专利被宣布无效，因为竞争者们提出在奥托之前，法国的A.E.B.de罗沙已经获得过四冲程循环的发明专利。但罗沙并没有制成任何实际的四冲程循环内燃机，而奥托是第一个应用四冲程循环原理制成内燃机的人。
奥托还提出了内燃机的工作原理，即可燃气体先在气缸中压缩，在点燃压缩可燃气体时产生较强的爆发力，提高了内燃机的热效率和输出功率。同时，他利用活塞的四个冲程，把进气、压缩、作功及排气融为一体，使内燃机的结构紧凑和简化，从而推动了小型内燃机的实用化。奥托创建的内燃机工作原理，一直在现代汽车发动机上沿用至今。所以人们习惯上用“奥托循环”来称呼点燃式的四冲程内燃机循环。
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