在1860年，奥托听说艾蒂安•勒努瓦最近发明了燃气机──第一台可使用的内燃机。他开始认识到如果勒努瓦燃气机能够使用液体燃料来开动，它的用途就会大大地增多，因为在这种情况下它不必与一个煤气管道相连接。他很快就发明出一种汽化器，但是他的专利申请却被专利局否决了，因为已经有一个法国人发明出了类似的装置。但奥托并没有因此而灰心丧气，而是竭尽全力改革努勒瓦燃气机。早在1861年，他就设想要制造一台基本上全新型的发动机，一种使用四冲程的发动机（与使用两部冲程的努勒瓦原型发动机不同）。1862年2月，奥托制造出一台四部冲程发动机工作样机。他在把这台新发动机变得实用的过程中遇到了困难，特别是在点火装置方面的困难，不久便把它搁置一旁。但是他又发明了“常压发动机”，一种革新的二部冲程发动机，靠煤气做动力。1863年他获得该项革新的专利权。