2ストローク機関
戦前の大日本帝國では第一次世界大戦以降、欧米の2ストロークおよび4ストロークディーゼルエンジン技術を移入する形で船舶用ディーゼルエンジンの研究開発が行われた。特に大日本帝國海軍では艦政本部が主導し、2ストロークディーゼル機関の研究および導入が非常に盛んに行われた。戦前型の潜水艦の多くに2ストローク複動型ディーゼルエンジンが搭載されていたが、2ストローク複動ディーゼルは高出力ではあるものの、騒音が大きく、排気圧力が低い為シュノーケルを用いた主機関での水中連続航行に不向きだった為、第二次世界大戦が始まると低出力であるが騒音が低めで燃費が良く、排気圧力が高いので主機での水中連続航行に適した4ストローク単動式へと移行していった。
陸上車両では数としては少ないが戦後の陸上自衛隊の74式戦車、90式戦車のエンジンに2ストロークディーゼル機関が採用されている。ディーゼルエンジンは戦車の機関としてはガソリンエンジンに比べ、同一の排気量の場合の出力は低いが、燃料が引火しにくい為、燃料タンクに防弾処理を施さなくても安全性が高いという利点がある。
スズキの軽自動車アルトは、トルクコンバータ式2速ATの運転性確保のためAUTOMATICのみ1981年まで、キャリイ及びエブリイは1985年まで、ジムニー(SJ30系)は、雪道や不整地での運転性を確保するため1987年まで、トルクが強い2ストロークエンジン車が併売されていた。SJ30系ジムニーはマイクロカーを除くと日本最後の2ストロークエンジン車となった。いずれの車種も軽商用車に当たる為、排ガス規制は昭和50年規制が適用された。軽乗用車のエンジンでは酸化触媒を二重に配置し、エアポンプ式二次空気導入装置も併設されたスズキ・TC (Twin Catalyst) システムの導入で昭和53年規制に適合していた。より排ガス規制の厳しい軽乗用車ではフロンテが1981年まで、セルボが1984年まで2ストロークを継続した。
世界的には本格的な四輪自動車では、1990年代初頭に東ドイツのトラバントが製造終了されたことでほぼ絶滅したと言える。それ以降も東南アジアでは三輪タクシーなどには採用例があるが、欧州車・日本車共に2ストロークエンジン搭載の四輪車は製造されていない(光岡自動車は排気量50ccの強制空冷2ストロークエンジンを搭載したマイクロカーを1998年~2007年に販売したが、これは法規的には原動機付自転車であった)。
しかしその後も新たな2ストロークガソリンエンジンの模索は続いている。
モーターショーにおいて、BMWやトヨタは何度か2ストロークエンジンを搭載した自動車(ときにはエンジンのみ)を出品している。
加えて運動部品数が多いことから振動と騒音も酷く、さらに、整備をするにもイギリス国鉄の整備士では手に負えず、ネイピア社の技術者を一々呼ばないといけない事や、オーバーホールの間隔が他のエンジンよりも短かったことなどから運用コストもかさんだ。最終的には、4ストローク機関搭載でより信頼性が高くかつ高性能なインターシティー125の登場もあり、早期に現役を引退した。
デルティックエンジンのアニメーション模式図緑色は吸気、紫色は排気を示す。
ネイピア デルティックカットビューナショナル・レールウェイ・ミュージアム
BR クラス55 デルティックナショナル・レールウェイ・ミュージアム
KMDB 6TD-2
ウクライナのKMDB (Kharkiv Morozov Machine Building Design Bureau) の6気筒(12ピストン)水平対向ピストンエンジンの6TD-2は、排気量16.3リットル・ターボチャージャー付きで1200hp/2600rpmの最高出力を発生するマルチフューエル直噴ディーゼルエンジンであり、自社で生産しているオプロートやT-84などの戦車に搭載されて、それらの世界最高と言われる機動力を支えている。なおKMDBでは他にも3TD(ウクライナ語版)(3気筒、6ピストン)や5TD(ウクライナ語版)(5気筒、10ピストン)など、用途は戦車(T-64やT-80UDに限られる)を含む特殊車両やモーターボートに限られるが、対向ピストンエンジンを生産している。
ユニフロー掃気とは、新気(空気もしくは混合気)をシリンダーの根元から吸気しながら、シリンダ先端から燃焼ガスを排気することで、掃気を反転せず、一方向にしたものである。ユニフロー式にもいくつか種類があるが、頭上排気弁とシリンダ下部の掃気ポートを併用することでユニフローを実現した型が唯一生産中であり、大型船舶などの低速ディーゼルエンジンに使用される。ユニフロー掃気では新気と燃焼ガスが混ざりにくく、掃気効率が高くなる。掃気孔を等間隔で大きく取ることができ、シリンダの温度分布を均一にできることから熱歪みが発生しにくくなる。ロングストロークにするほど、これらの利点が生かせ、高効率エンジンを実現できる。
頭上弁式ユニフロー掃気2ストロークはディーゼルエンジンだけで実用化されており、大型舶用ディーゼルは単体の熱機関で最高の熱効率50%を誇っている。また過給機による掃気となっておりガソリンエンジンのようなクランクケース圧縮は行われたことがない。
ガソリンエンジンにおいては高価な過給機と頭上排気弁が必要なユニフロー掃気2ストロークエンジンは実用化しなかった。
シリンダ内が負圧になると開くリード弁により吸気を行う。ピストン弁より多くの回転域に於いて良好な出力特性を示す。ピストン弁式のように混合気をクランクケースから排出しない。リードバルブ式とも呼ばれる。
通常のリードバルブ式2ストロークエンジンはポペットバルブを持つ4ストロークエンジンと異なり、逆回転が可能である。模型飛行機用ではプロペラのねじりがどちらでも使える。多くの初期の小型の船舶用2ストロークエンジンではシリンダ内が負圧になると開くポペットバルブが使用されており、その慣性質量の為、低回転域に於いてのみ逆回転が可能であった。
メッサーシュミットのKR200(英語版)は前進用と後退用の2つのコンタクト・ブレーカー(英語版)を切り替えて、エンジンを逆回転させることにより後進した。KR200はエンジンを一度停止した後、点火スイッチを通常よりも深く押し込む事で後退用の点火時期が選択されて逆回転が開始された。KR200には「ダイナスタート」と呼ばれる電動発電機(スターター・ジェネレータ(ドイツ語版))が搭載されており、セルモーターの回転を容易に逆転する事ができた。
一方、リードバルブ式2ストロークエンジン搭載の日本の軽自動車では、点火時期の調整の不備からエンジンが逆回転したことによる事故があり、スズキ・アルトなどはこの事が遠因となり2ストロークエンジンの採用継続を諦めたとされている。
なお、ユニフロー掃気方式とは本来は後述のクロス掃気方式やループ掃気方式に対する用語であるため、上記の頭上弁通常ピストン式の2ストロークディーゼルのみをユニフロー掃気方式と称するのは本来正しいものではない。単にユニフロー掃気を用いる2ストロークディーゼルという分類で言えば、前述の対向ピストン方式も吸排気の方向が一方向で掃気が確実になるという意味において、広義のユニフロー掃気方式に含まれる為である。
バルブレス式
ユニフロー掃気ディーゼルエンジンと同じく、掃気用ルーツブロアを持つ2ストロークディーゼルエンジンの中には、頭上弁を廃してシリンダー側面の排気ポート方式とし、クロス掃気もしくはループ掃気を行うバルブレス式2ストロークディーゼルエンジンとされたものがごく少数存在した。多くはデトロイトディーゼル・シリーズ53エンジン(頭上弁式ユニフローディーゼル)に対するシリーズ51エンジン(バルブレス式)のような、単純にコストダウンや生産性向上を目的にした設計変更に因るものであったが、中にはイギリスのクロスリーが鉄道向けエンジンとして開発したHST Vee8エンジン等のように、掃気を敢えてループ掃気として排気管内の強い排気パルスによる排気ガスの押し戻しを誘発させた上で、ターボチャージャーによる大過給を掛ける事で、ユニフロー掃気ディーゼルエンジンのターボ仕様以上の出力向上を狙ったものも存在した。クロスリーのバルブレス式エンジンによる過給方式はen:Exhaust pulse pressure chargingと呼ばれている。
このため、排気ガスには大量の炭化水素が含まれるが、燃焼室の温度が低いために窒素酸化物は少ない。炭化水素は触媒で燃やすことが可能であり、もともと窒素酸化物は少なく対応が不要のため、当時の排気ガス規制は合格することができたが、将来的に窒素酸化物の規制が厳しくなると合格できる目処はたたなくなっていった。
その為、西ヨーロッパおよび日本の普通自動車及び小型自動車では4ストロークエンジンの性能が向上してきた1960年代後半にはほとんど姿を消しており、排気量が小さな日本の軽自動車においても1980年代に2ストロークエンジンは絶滅した。
世界保健機関 (WHO) は東南アジアと太平洋地域において大気汚染によって毎年、537,000人が死亡していると報告している。1億台に及ぶ2ストロークエンジンのタクシーとオートバイが要因である。
ただし現在でも比較的排ガス規制の緩いオートバイやチェーンソーなどでは、改良を重ねながら2ストロークガソリンエンジンが用いられている。また4ストロークの技術を応用したり、対抗ピストン型にすることで4ストロークガソリンエンジンの環境性能を凌ぐ可能性があるとも考えられており、実験開発は一部のメーカーで継続されている。