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有两冲程的，很多船用柴油机就是两冲程的。两冲程的柴油机机械效率好，转速低。
在二冲程柴油机中，曲轴每转一转，即活塞每两个冲程就完成一个工作循环，而进气和排气过程是利用压缩及工作过程的一部分来完成的，所以二冲程柴油机的活塞没有空气泵的作用，为了排除燃烧后的废气，并把新鲜空气充满气缸，必须在柴油机上安装专用的扫气泵(增压器)。
二冲程发动机的工作原理如下：
第一冲程——活塞从下止点向上止点运动。
当活塞处于下止点时，排气阀和进气孔早已打开，贮气室l中的压缩空气便进入气缸内，并冲向排气阀，这动产生清除废气的作用，同时也使气缸内充满新空气。当活塞由下止点向上止点运动时，进气孔首先由活塞关闭，然后排气阀也关闭；空气在气缸内受到压缩。
第二冲程——活塞从上止点向下止点运动。
活塞行至上止点前，喷油器将燃油喷入燃烧室中，压缩空气所产生的高温，立刻点燃雾化的燃油，燃烧所产生的压力，推动活塞下行，直到排气阀再打开时为止。燃烧后的废气在内外压力差的作用下，自行从排气阀排出。当进气孔被活塞打开后，气缸内又进行扫气过程。曲轴每转一转，活塞走了两个冲程就完成一个循环，因此叫二冲程柴油机。
当活塞在其行程顶端时，气缸会储满高压气体。用喷油器将柴油喷入气缸，缸体内的高温和高压使得柴油立即点燃。该过程与柴油机工作原理中所描述的过程相同。 燃料燃烧所产生的压力驱动活塞向下运动。这就是动力冲程。 当活塞接近冲程底端时，所有的排气门都打开。废气排出缸体，气压降低。 当活塞到达行程底端时，就打开了进气口。受压空气填充气缸，并排出剩余废气。 关闭排气门，活塞上移，重新关闭进气口并且压缩新充入的空气。这就是压缩冲程。 当活塞接近缸顶时，该循环将重复步骤1。 根据本说明，可以看出二冲程柴油机和二冲程汽油机之间的巨大差异：在柴油机中，向气缸注入的只有空气，而不是油气混合体。这意味着二冲程柴油机不会产生困扰二冲程汽油发动机的环境问题。另外，二冲程柴油机必须有涡轮增压器或增压器，这意味着在链锯中不会安装二冲程柴油机，因为那样太昂贵了。
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