1764年，英国的仪器修理工詹姆斯·瓦特于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利。
初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。
瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展，他使原来只能提水的机械，成为了可以普遍应用的蒸汽机，并使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽机的改良者。
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在早期试验中，瓦特独立发现了蒸汽冷凝过程中的潜热（水蒸气变成液态水过程中释放的热量）。后来，根据英国化学家布莱克的潜热学说，瓦特又重新做起相关的实验。在这些实验中，他多次用到了水壶和其他一些家用器具，甚至包括平底锅。
这些实验帮助他找到了纽克曼气压机耗能大的原因：纽克曼的机器需要将冷水灌入汽缸中，冷凝其中的水蒸气。但在蒸汽冷凝过程中，汽缸本身也被降温了。这就需要更多燃料来反复加热汽缸，造成巨大的能耗。
瓦特在回忆录中写道：“要制造出完美的蒸汽发动机，就要保持汽缸和蒸汽的温度始终一致。但为了充分发挥其威力，蒸汽的温度需要降到100摄氏度之下。”于是，瓦特产生了将冷凝过程分离出来的想法。
1765年，瓦特发明了分离式冷凝器，这一改良在蒸汽机的发展中起到了关键作用。他设计改良的蒸汽驱动机产煤的动力是纽特曼气压机的4倍，而且能在各种矿井中使用。
同时，他的蒸汽驱动机进一步提高了钢铁产量，从而降低钢铁价格。到1830年，英国的煤产量占世界的4/5，而铁产量远超世界上其他国家的铁产总量。这从根本上改变了工业规模，使得工厂代替传统的手工业，英国也由此快速走上了现代工业化的道路。
-蒸汽机
缸内直喷又称FSI(Fuel Stratified Injection)，即燃料分层喷射技术，将燃油由喷嘴直接喷入缸内。该技术可以进一步提高汽油机热效率与降低汽油机排放。这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用。
FSI技术采用了两种不同的燃烧模式,即均质然烧模式和分层燃烧模式。均质燃烧模式是指在进气行程后期向燃烧室内喷入燃油，在进气行程与压缩行程中完成与空气的充分混合，并在点火时刻使缸内形成较为均匀的混合气，确保稳定点火。分层燃烧模式是指在压缩行程喷入燃油，随着压缩行程的进行，燃油与空气混合，直至点火时刻，从火花塞处至缸壁，燃油浓度由浓到稀，保证有效点火，火焰传播也正常，从而提高燃油经济性。
直喷发动机燃油和空气混合主要有三种方式,即喷射引导、壁面引导和气流引导,具体见图中a、b、c 所示。发动机的喷油器设计在缸盖顶部,火花塞设计在发动机的侧面,此种方式称为喷射式引导,在火花塞周围易形成较浓的混合气,这种布置方式比较适合于分层稀薄燃烧,具有较好的燃油经济性。壁面引导方式是喷油器侧置,火花塞顶置,通过活塞顶部的特殊形状引导油束运动并与空气混合,此种方式可以在火花塞周围形成较大面积的可燃区域。气流引导方式同样采用喷油器侧置、火花塞顶置的形式,利用进气时形成的滚流强化油气混合。壁面引导方式和气流引导方式结构形式相似,多用于均质燃烧模式,可以由传统的 PFI 发动机转化而来,可以实现与 PFI 发动机共用燃烧室及缸盖毛坯,进而实现发动机的平台化和模块化。[1]?
