在勒努瓦的内燃机发明后，人们为提高它的效率做了许多尝试。1861年，奥托制成一台煤气发动机，1864年与德国工业家欧根·兰根共同研制并改进了一台发动机，并在1867年的巴黎博览会上获得金质奖章。1876年，奥托利用法国工程师罗沙的内燃机原理，设计制造了一台以煤气为燃料、火花点火、单缸卧式的四冲程内燃机，成为内燃机的真正发明者。
1877年，奥托获得这一发明专利权，而且这种内燃机很快就得到了广泛应用。他逝世时，人们为纪念这位有重大贡献的发明家，就将四冲程循环系统称为“奥托系统。”
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