18世纪后半叶，瓦特发明了蒸汽机，这是一个具有划时代意义的发明。
不过，由于它的效率极低、需要配有体积庞大的锅炉且锅炉随时有爆炸的危险，因此人们强烈地希望能有一种高效率、体积小且安全可靠的机器来取代它。
19世纪50年代中期，不少有识之士都开始投身于此顷研究。
其中最具代表性的人物，当属法国工程师莱诺尔及罗夏，此外，还有一位默默无闻的研究者，他就是德国的奥托(1852～1891)。
与上述两位工程师相比，时年22岁的奥托可以说是最没有资格从事这项研究的人。
他出身于德国一个贫困的钟表匠家庭，少年时即辍学到德国科隆一家小店做学徒工。
结果很快出来了：1860年，莱诺尔首先制造出了一台以煤气为燃料的内燃机。这种新型内燃机不仅造型小巧，而且比老式的蒸汽机安全得多，可它产生的热效率并不高。
接下来，罗夏于1862年提出了内燃机的动力应采取四冲程方式。这是一个极富创意的设想，不过，遗憾的是，不知出于什么样的原因，罗夏却迟迟没有制造出样机。
几乎同时，奥托也提出了四冲程循环设想。
和罗夏不同的是，奥托的设想从一开始就以实践运用为目的，因此在完成初步设计不久，就制造出了世界上第一台四冲程循环内燃机。
“奥托循环”因其高效实用，被当时的人们誉为“理想的循环”。
一个小工匠竟打败了两位大工程师，这让年轻的奥托名声大振。不过奥托并没有被成功冲昏头脑。他立即拿出销售内燃机样机的收入，添置了新型实验设备，继续投入研究工作。
1875年，奥托终于完成了四冲程内燃机的全套设计工作。他的努力再一次为他赢得了无数荣誉，包括他最为看重的柏林大学授予的荣誉工程学博士学位。
此后，奥托仍没有放弃对四冲程内燃机的研究、改进工作，直到1891年于德国科隆病逝。
