活塞式內燃機自19世紀60年代問世以來,經過不斷改進和發展,已是比較完善的機械。它熱效率高、功率和轉速範圍寬、配套方便、機動性好,所以獲得了廣泛的應用。
全世界各種類型的汽車、拖拉機、農業機械、工程機械、小型移動電站和戰車等都以內燃機為動力。海上商船、內河船舶和常規艦艇,以及某些小型飛機也都由內燃機來推進。世界上內燃機的保有量在動力機械中居首位,它在人類活動中佔有非常重要的地位。 活塞式內燃機起源於用火藥爆炸獲取動力,但因火藥燃燒難以控制而未獲成功。1794年,英國人斯特里特提出從燃料的燃燒中獲取動力,並且第一次提出了燃料與空氣混合的概念。
1833年,英國人賴特提出了直接利用燃燒壓力推動活塞作功的設計。 之後人們又提出過各種各樣的內燃機方案,但在十九世紀中葉以前均未付諸實用。直到1860年,法國的勒努瓦模仿蒸汽機的結構,設計製造出第一臺實用的煤氣機。這是一種無壓縮、電點火、使用照明煤氣的內燃機。勒努瓦首先在內燃機中採用了彈力活塞環。這臺煤氣機的熱效率為4%左右。
英國的巴尼特曾提倡將可燃混合氣在點火之前進行壓縮,隨後又有人著文論述對可燃混合氣進行壓縮的重要作用,並且指出壓縮可以大大提高勒努瓦內燃機的效率。1862年,法國科學家羅沙對內燃機熱力過程進行理論分析之後,提出提高內燃機效率的要求,這就是最早的四衝程工作循環。
1876年,德國發明家奧托運用羅沙的原理,創制成功第一臺往復活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦(4.4馬力)的四衝程內燃機,仍以煤氣為燃料,採用火焰點火,轉速為156.7轉/分,壓縮比為2.66,熱效率達到14%,運轉平穩。在當時,無論是功率還是熱效率,它都是最高的。