В двухтактных двигателях рабочий цикл завершается за два такта — два хода поршня — за один оборот коленчатого вала. Двухтактные двигатели имеют рабочий объем цилиндров от 75 до 350 см3, причем рабочий объем одного цилиндра не превышает 350 см3. Преимущество этих двигателей заключается в отсутствии у них сложного механизма распределения, а также в лучшем использовании объема цилиндров, чем у четырехтактного двигателя, так как за каждый оборот коленчатого вала совершается один рабочий ход. Следовательно, из каждых двух ходов поршня один ход будет рабочим и один вспомогательным.
При сравнении двухтактного и четырехтактного двигателей с одинаковым рабочим объемом цилиндров и одинаковым числом оборотов кажется, что мощность двухтактного двигателя должна быть вдвое больше, чем четырехтактного. Но в действительности при этих условиях мощность двухтактного двигателя несколько меньше или равна мощности четырехтактного двигателя. Это объясняется потерей части хода поршня на наполнение и выпуск. Кроме того, горючая смесь, выталкивая отработавшие газы из цилиндра, перемешивается с ними и частично уходит в выпускную трубу. Расход горючего при этом значительно возрастает, а наполнение цилиндров горючей смесью уменьшается.
По числу и расположению цилиндров двигатели делятся на одноцилиндровые, двухцилиндровые и четырехцилиндровые с вертикальным, наклонным и горизонтальным расположением цилиндров.
Вертикально цилиндр располагается в том случае, когда высота двигателя невелика и он не мешает расположению над ним бака для горючего. При вертикальном расположении цилиндра собственный вес поршня не оказывает давления на боковую стенку цилиндра и поэтому износ стенок цилиндра будет минимальным. Наклонное и особенно горизонтальное расположение цилиндра применяется для уменьшения общей высоты двигателя и понижения центра тяжести мотоцикла, но при этом несколько увеличивается износ стенок цилиндра за счет действия на них собственного веса поршня.
Продольное горизонтальное расположение цилиндра сильно увеличивает общую длину двигателя и вызывает удлинение рамы мотоцикла.
Увеличение числа цилиндров двигателя применяется для повышения мощности двигателя, а также для получения равномерности хода при сохранении общей высоты двигателя. Преимущество двигателей с V-образным расположением цилиндров заключается в том, что шатуны обоих цилиндров могут соединяться с общей для них шатунной шейкой кривошипа (рис. 4, а), но в этом случае чередование вспышек в цилиндрах двигателя будет неравномерным.
Рис. 4. Схемы расположения цилиндров мотоциклетных двигателей: А — V-образное расположение цилиндров: а — с неравномерным чередованием вспышек: б — с равномерным чередованием вспышек; Б — линейное расположение цилиндров: в — с общим коленчатым валом; г — с отдельными коленчатыми валами; В — оппозитное расположение цилиндров (д).
У некоторых V-образных двигателей равномерность чередования вспышек достигается путем расположения цилиндров и шатунных шеек кривошипа под одинаковым углом (рис. 4, б).
V-образные двигатели размещаются обычно продольно, что значительно ухудшает охлаждение заднего цилиндра. Поэтому на некоторых мотоциклах двигатель размещается поперек рамы, что значительно улучшает охлаждение двигателя.
Линейное вертикальное расположение цилиндров (рис. 4, в) обеспечивает компактность двигателя и равномерное чередование вспышек, однако при таком расположении цилиндров увеличивается неуравновешенность двигателя вследствие одностороннего движения поршней.
Для гоночных мотоциклов применяют линейное вертикальное расположение цилиндров с отдельными кривошипами на каждый цилиндр (рис. 4, г). Кривошипы имеют противовесы и соединены между собой шестернями. Такое расположение цилиндров обеспечивает хорошую устойчивость мотоцикла в движении.