Động cơ hai thì xuất hiện cuối thế kỷ XIX (mẫu thành công sớm của Dugald Clerk, sau đó là thiết kế nén trong cácte của Joseph Day). Từ thập niên 1920, bố trí quét khí kiểu vòng (Schnürle loop scavenging) giúp tăng hiệu suất rõ rệt. Ở xe du lịch, 2T từng gắn với DKW/Auto Union, Saab, Trabant, Wartburg; còn mảng diesel 2T uniflow nổi bật với Detroit Diesel dùng máy thổi để quét khí. Đến kỷ nguyên tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt, 2T dần nhường chỗ cho 4T trên ô tô, nhưng vẫn thịnh hành ở mô tô thể thao, máy ngoài trời và động cơ tàu/thuyền nhờ mật độ công suất cao.
Khác 4T, động cơ 2T hoàn thành một chu trình công tác chỉ trong 1 vòng quay trục khuỷu:
- Cuối kỳ cháy–giãn nở, piston hạ xuống mở cửa xả rồi cửa nạp, hỗn hợp tươi (hoặc khí quét) tràn vào đẩy khí thải ra ngoài (quét khí).
- Piston đi lên đóng các cửa, đồng thời nén hòa khí trong xy lanh; bugi đánh lửa (xăng) hoặc tự cháy (diesel).
- Cơ chế quét có ba kiểu chính: crossflow, loop (Schnürle) và uniflow (thường dùng xupáp ở nắp hoặc piston đối đỉnh) với máy thổi/turbo để cấp khí.
- Xăng 2T: truyền thống dùng pha nhớt vào xăng (premix, tỉ lệ điển hình 1:25–1:50) hoặc bơm dầu tự trộn (autolube) để bôi trơn ổ trục và thành xy lanh. Bản hiện đại áp dụng phun xăng trực tiếp (DI) hoặc EFI nhiều điểm để giảm thất thoát nhiên liệu qua ống xả.
- Diesel 2T: phun nhiên liệu áp suất cao, bắt buộc có máy thổi (supercharger/blower) để quét khí; bôi trơn tuần hoàn như 4T.
- Trên mô tô/xe máy 2T: thường dùng hộp số tay tuần tự với tỉ số truyền sít để luôn giữ máy trong “powerband”; xe tay ga 2T dùng CVT và ly hợp ly tâm.
- Ô tô/ứng dụng hàng hải: hộp số tay/tự động hoặc cụm F–N–R trong chân vịt tàu.
- Điều khiển động cơ: bướm ga (xăng), CDI/ECU đánh lửa; nhiều máy 2T hiệu năng có van xả (exhaust power valve) điều khiển điện tử để tối ưu mô-men ở dải tua rộng; bơm dầu autolube đồng bộ theo góc mở ga/tốc độ.
- Ưu điểm: cấu tạo gọn, ít chi tiết chuyển động → nhẹ, rẻ, mật độ công suất cao, phản ứng ga nhanh, tự bôi trơn nên làm việc được ở mọi góc nghiêng (động cơ ngoài khơi, thiết bị cầm tay).
- Nhược điểm: thất thoát hòa khí trong pha quét → tiêu hao nhiên liệu lớn, khí thải HC/CO cao (với 2T xăng kiểu cổ điển), hao dầu, tuổi thọ và ổn định nhiệt kém hơn; kiểm soát tiếng ồn/khói khó; khó đạt chuẩn khí thải hiện đại nếu không có DI, xúc tác và điều khiển điện tử.
Các thông số môi trường quan trọng của 2T gồm:
- HC (hydrocacbon không cháy hết): cao do “short-circuiting” khi hòa khí tươi theo khí thải thoát ra;
- CO: tăng khi pha trộn giàu và cháy không hoàn toàn;
- NOx: thường thấp hơn 4T ở cấu hình cổ điển vì nhiệt độ cháy thấp hơn, nhưng có thể tăng ở bản hiệu suất cao;
- PM/khói: đáng chú ý với xăng 2T do cháy dầu bôi trơn và với diesel 2T khi phối khí kém;
- CO₂: tỷ lệ thuận với tiêu hao nhiên liệu;
- Tiếng ồn: đặc trưng âm cao, cần ống xả/“expansion chamber” tối ưu.
Để đáp ứng Euro/EPA hiện nay, giải pháp là phun trực tiếp (DI), xúc tác oxi hóa/3-way, điều khiển van xả, bôi trơn tách và hiệu chỉnh quét khí; khi triển khai đúng, nhiều nền tảng 2T hiện đại đạt mức phát thải tương đương hoặc gần với động cơ 4T cùng hạng mục ứng dụng chuyên biệt.
