又称四冲程循环。内燃机热力循环的一种，为定容加热的理想热力循环。1862年法国一位工程师首先提出四冲程循环原理，1876年德国工程师尼古拉斯·奥托利用这个原理发明了发动机，因这种发动机具有转动平稳、噪声小等优良性能，对工业影响很大，故把这种循环命名为奥托循环。

雷诺尔发明的煤气内燃机，与当时蒸汽机的原理完全不同，它从外部燃烧改为了内部燃烧，更加有效地利用了热能。但由于这台内燃机必须连接在煤气管中，而且功率过小，因此这台机器实用性为零。正因如此，才让奥托有了着手研制四冲程内燃发动机的想法。

但研发过程并不顺利，最主要的原因是如何增加燃料让燃烧更加地充分，从而获得更大的功率。在某次吃饭的时候，奥托突然想到了“压缩”，因为经过压缩，同样体积的气体，容量却多出了好几倍。这也就意味着，最后输出的功率，也将增大好几倍。

从图纸到成功，耗费了奥托14年的时间，同时它的资产也逐渐的消耗殆尽。最终，他在1874年，研制成了具有“体积小”“重量轻”“功率大”这几个特点的四冲程发动机。其中，这台四冲程发动机的工作原理被称为“奥托循环”。

奥托循环又称四冲程循环，内燃机热力循环的一种，为定容加热的理想热力循环。基于这种循环而制造的煤气机和汽油机是最早的活塞式内燃机。1876年德国工程师尼古拉斯·奥托利用这个原理发明了发动机，因这种发动机具有转动平稳、噪声小等优良性能，对工业影响很大，故把这种循环命名为奥托循环，采用奥托循环的发动机即为奥拓循环发动机。奥托循环主要分为进气，压缩，作功，以及排气这四个行程。

在进气行程中，进气门开启，排气门关闭。活塞从上止点往下止点运动的过程中，活塞上部的容积逐渐增大，气缸内部的压力随之减小。当气缸内部的压力逐渐低于大气压时，气缸内部就产生了真空。此时，可燃混合气就从进气门中直接吸入了气缸。从示功图中也可以看出，当活塞下行时，曲线ra在大气压线以下。在进气行程中，缸内压力为0.075-0.09MPa，温度在100-130℃。

在整个压缩行程中，进排气门均关闭，活塞从下止点往上止点运动的过程中，活塞上部的容积逐渐减小，混合气被压缩，缸内压力逐渐升高，最后达到了0.6-1.2MPa，温度升高至300-400℃。示功图中，曲线ac表示压缩过程。

在这个行程中，进排气门仍然处于关闭状态，当活塞将要接近上止点时，火花塞放出电火花，从而点燃气缸内的压缩混合气。被点燃的混合气，释放出了大量的能量以及热能，使得缸内的压力以及温度迅速增加。

从示功图中可以看出，活塞离开上止点的初段，压力从c点增加到z点，此时的压力大约为3-5MPa，温度为1900-2500℃。活塞从上止点向下止点运动的过程中，随着缸内容积增加，气体和温度也随之下降，最终到达了作功终了b点，此时缸内的压力为0.3-0.5MPa，温度为1000-1300℃。

进气门关闭，排气门开启。当活塞由下止点往上止点运动时，气缸内的废气强制被活塞排到了气缸之外。当活塞接近上止点时，排气门关闭。此时，大气压力约为0.105-0.115MPa（略高于标准大气压），温度为600-900℃。这一过程，在示功图中由曲线br表示。

奥托循环是理想化的循环，因为在理论分析和计算时，认为循环由绝热、等容、等压等过程组成，并且系统的组成、性质和质量都保持不变，而实际上因为发生了燃烧和爆炸，系统的组成和性质必然发生变化，因此实际汽油发动机的效率要比奥托理想循环的效率低很多，只有一半或更小约25%左右。

现代的汽车、卡车等使用的内燃机中大多都是采用奥托循环的。

奥托循环的热效率为 η

式中W为输出的净功；Q1为输入的热量。这个公式说明，η仅与压缩比和比热容比γ（取决于工质的性质）有关。ε越高，ηt也越高,但实际上ε受可燃气体混合物爆震特性的限制，而且随着ε的提高，它对η的影响越来越小，所以ε值不能取得过高，一般在6～10之间。此外，γ越大，η也越高。