Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένας δίχρονος κινητήρας ολοκληρώνει έναν κύκλο ισχύος σε μόλις δύο κινήσεις εμβόλου. Σε σύγκριση με τους τετράχρονους κινητήρες, τα δίχρονα σχέδια προσφέρουν υψηλότερη απόδοση ισχύος σε ισοδύναμες μετατοπίσεις, καθιστώντας τα ιδανικά για εφαρμογές που απαιτούν ελαφριά κατασκευή και υψηλή απόδοση. Ωστόσο, η χαμηλότερη απόδοση καύσης και οι υψηλότερες εκπομπές τους έχουν περιορίσει την ευρεία υιοθέτησή τους σε σύγχρονα οχήματα.

Ο δίχρονος κινητήρας ανιχνεύει την προέλευσή του στα τέλη του 19ου αιώνα. Ο Σκωτσέζος μηχανικός Dugald Clerk σχεδίασε τον πρώτο λειτουργικό δίχρονο κινητήρα το 1879. Ο Γερμανός μηχανικός Karl Benz αργότερα βελτίωσε την ιδέα και την εφάρμοσε σε πρώιμα πρωτότυπα αυτοκινήτων. Ωστόσο, δεν ήταν μέχρι τις αρχές του 20ού αιώνα που οι δίχρονοι κινητήρες κέρδισαν δημοτικότητα σε εφαρμογές μοτοσυκλετών. Η απλή κατασκευή και το χαμηλό κόστος κατασκευής τους τα έκαναν την προτιμώμενη πηγή ενέργειας για ελαφριές και οικονομικές μοτοσυκλέτες.

Οι δίχρονοι κινητήρες λειτουργούν θεμελιωδώς διαφορετικά από τα τετράχρονα σχέδια. Ενώ οι τετράχρονοι κινητήρες απαιτούν τέσσερις κινήσεις εμβόλου για να ολοκληρώσουν τους κύκλους εισαγωγής, συμπίεσης, καύσης και εξαγωγής, οι δίχρονοι κινητήρες επιτυγχάνουν και τις τέσσερις διεργασίες σε μόλις δύο διαδρομές:

1. Πρώτη Διαδρομή (Κίνηση Εμβόλου προς τα πάνω):
   • Εισαγωγή: Το ανερχόμενο έμβολο δημιουργεί κενό στο στροφαλοθάλαμο, ανοίγοντας θύρες εισαγωγής για να τραβήξει φρέσκο ​​μείγμα αέρα-καυσίμου. Ορισμένα σχέδια ενσωματώνουν βαλβίδες καλαμιού ή περιστροφικές βαλβίδες για τη βελτίωση της απόδοσης εισαγωγής.
   • Συμπίεση: Η συνεχής ανοδική κίνηση συμπιέζει το μείγμα στο θάλαμο καύσης.
2. Δεύτερη Διαδρομή (Κίνηση Εμβόλου προς τα κάτω):
   • Καύση: Κοντά στο άνω νεκρό σημείο, το μπουζί αναφλέγει το συμπιεσμένο μείγμα, οδηγώντας το έμβολο προς τα κάτω.
   • Εξάτμιση: Το κατερχόμενο έμβολο ανοίγει πρώτα τις θύρες εξαγωγής, επιτρέποντας στα αέρια καύσης υψηλής πίεσης να διαφύγουν.
   • Σάρωση: Η περαιτέρω καθοδική κίνηση ανοίγει τις θύρες μεταφοράς, αναγκάζοντας το φρέσκο ​​μείγμα από το στροφαλοθάλαμο στον κύλινδρο για να καθαρίσει τα υπολειπόμενα αέρια εξαγωγής. Ο αποτελεσματικός σχεδιασμός σάρωσης είναι ζωτικής σημασίας για την απόδοση του κινητήρα.

Η σχετικά απλή αρχιτεκτονική των δίχρονων κινητήρων αποτελείται από αρκετά απαραίτητα εξαρτήματα:

• Κύλινδρος: Το βασικό περίβλημα όπου πραγματοποιείται η κίνηση του εμβόλου, με θύρες εισαγωγής, εξαγωγής και μεταφοράς.
• Έμβολο: Το παλινδρομικό εξάρτημα που μετατρέπει την ενέργεια καύσης σε μηχανική κίνηση.
• Κεφαλή Κυλίνδρου: Σχηματίζει το θάλαμο καύσης και στεγάζει το μπουζί.
• Στρόφαλος: Μετατρέπει την γραμμική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική δύναμη.
• Μπιέλα: Συνδέει το έμβολο με τον στροφαλοφόρο άξονα.
• Στροφαλοθάλαμος: Λειτουργεί ως δεξαμενή λίπανσης και εκτελεί λειτουργίες προ-συμπίεσης.
• Μπουζί: Αναφλέγει το συμπιεσμένο μείγμα.
• Σύστημα Παροχής Καυσίμου: Είτε καρμπυρατέρ είτε ψεκασμός καυσίμου για ανάμειξη αέρα-καυσίμου.
• Σύστημα Εξάτμισης: Διαχειρίζεται την εκπομπή αερίων και τη μείωση του θορύβου.

Σε αντίθεση με τους τετράχρονους κινητήρες με κάρτερ λαδιού, τα δίχρονα σχέδια χρησιμοποιούν εναλλακτικές προσεγγίσεις λίπανσης:

• Λίπανση Premix: Λάδι αναμεμειγμένο απευθείας με καύσιμο, απλούστερο αλλά λιγότερο αποτελεσματικό.
• Ξεχωριστή Λίπανση: Αφιερωμένο σύστημα έγχυσης λαδιού για βελτιωμένη λίπανση.

Πλεονεκτήματα:

• Υψηλότερη αναλογία ισχύος προς βάρος
• Απλούστερη μηχανική κατασκευή
• Ανώτερα χαρακτηριστικά επιτάχυνσης

Μειονεκτήματα:

• Κακή απόδοση καυσίμου
• Υψηλότερες εκπομπές
• Κατώτερη λίπανση
• Μικρότερη διάρκεια ζωής

Οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει αρκετές καινοτομίες για την αντιμετώπιση των περιορισμών των δίχρονων κινητήρων:

• Βαλβίδες Ισχύος: Μεταβλητός χρονισμός θυρών εξαγωγής για βελτιστοποιημένη απόδοση σε όλο το εύρος στροφών.
• Βαλβίδες Καλαμιού: Βελτιωμένος έλεγχος και απόδοση εισαγωγής.
• Άμεσος Ψεκασμός Καυσίμου: Ακριβής παροχή καυσίμου για καθαρότερη καύση.
• Στρωματοποιημένη Σάρωση: Μειωμένη μόλυνση φρέσκου φορτίου από αέρια εξαγωγής.

Παρά τις προκλήσεις, οι δίχρονοι κινητήρες επιμένουν σε εξειδικευμένες εφαρμογές:

• Μικρού κυβισμού μοτοσυκλέτες και σκούτερ
• Εξωλέμβιες μηχανές θαλάσσης
• Εξοπλισμός κηπουρικής
• Αγωνιστικά οχήματα

Οι εξελίξεις στον ψεκασμό καυσίμου, στις τεχνικές σάρωσης και στα εναλλακτικά καύσιμα μπορεί να διατηρήσουν τους δίχρονους κινητήρες σε εξειδικευμένες εφαρμογές όπου η πυκνότητα ισχύος και η απλότητά τους παραμένουν πλεονεκτικές.

Οι δίχρονοι κινητήρες αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό κεφάλαιο στην ιστορία της τεχνολογίας πρόωσης. Ενώ οι περιβαλλοντικές ανησυχίες έχουν μειώσει τον ρόλο τους, η συνεχής καινοτομία μπορεί να διατηρήσει τη συνάφειά τους σε εξειδικευμένους τομείς όπου τα μοναδικά τους πλεονεκτήματα υπερτερούν των περιορισμών τους.