Vastapaine
Neste virtaa putkiston läpi putkistossa putkiston molempien päiden välisen paine-eron vuoksi. Neste virtaa korkeapaineisesta päästä matalapaineiseen päähän. Tarkastellaan kahta järjestelmää seuraavan kuvan mukaisesti. Kummassakin tapauksessa virtaus johtuu paine-erosta P1:n ja P2:n välillä. Putkessa 2 on joitakin esteitä (hitsausjäänteitä, reduktori, pinta-alamuutoksia, jyrkkiä mutkia jne.), jotka aiheuttavat painehäviön, joka johtaa pienempään purkautumiseen ja pienempään virtausnopeuteen.
Painehäviön tai painehäviön katsottiin alun perin olevan seurausta paineesta, jota esteet aiheuttavat vastakkaiseen suuntaan ja joka siten kumoaa tai pienentää kohdistuvaa painetta. Tästä on peräisin termi vastapaine.
Yleinen esimerkki vastapaineesta on autojen nelitahtimoottorin pakokaasujärjestelmän (joka koostuu pakosarjasta, katalysaattorista, äänenvaimentimesta ja yhdysputkista) aiheuttama vastapaine, joka vaikuttaa negatiivisesti moottorin hyötysuhteeseen ja johtaa tehon vähenemiseen, joka on kompensoitava polttoaineen kulutusta lisäämällä.
Mäntämoottorilla varustetussa kaksitahtimoottorissa tilanne on kuitenkin monimutkaisempi, koska on estettävä palamattoman polttoaineen ja ilman seoksen kulkeutuminen suoraan sylintereiden läpi pakokaasuun. Syklin pakokaasuvaiheen aikana vastapaine on vielä epätoivottavampaa kuin nelitahtimoottorissa, koska pakokaasun poistamiseen on vähemmän aikaa ja koska mäntä ei pumppaa pakokaasua ulos sylinteristä. Koska pakokaasuaukko on kuitenkin pakko pitää auki jonkin aikaa sen jälkeen, kun huuhtelu on päättynyt, palamaton seos voi seurata pakokaasua ulos sylinteristä, jolloin polttoainetta kuluu hukkaan ja saastuminen lisääntyy. Tämä voidaan estää vain, jos pakoaukon paine on suurempi kuin sylinterissä oleva paine.
Nämä ristiriitaiset vaatimukset sovitetaan yhteen rakentamalla pakoputki, jossa on divergenttejä ja konvergentteja kartiomaisia osioita, jotka synnyttävät paineaaltoheijastuksia, jotka kulkevat takaisin ylöspäin putkessa ja näkyvät pakoaukossa. Pakoaukko aukeaa, kun sylinterissä on vielä huomattava paine, joka saa aikaan pakokaasun alkuvirtauksen. Kun pakokaasupulssin aiheuttama paineaalto kulkee putkea pitkin alaspäin, se törmää divergoivaan kartio-osaan; tämä aiheuttaa negatiivisen paineaallon heijastumisen takaisin putkea ylöspäin, joka saapuu pakokaasun poistoaukkoon pakokaasun poistovaiheen loppuvaiheessa, kun sylinterin paine on laskenut alhaiselle tasolle, ja auttaa vetämään jäljelle jääneen pakokaasun ulos sylinteristä. Kauempana pakoputkessa pakopaineaalto kohtaa konvergoituvan kartiomaisen osan, ja tämä heijastaa positiivisen paineaallon takaisin ylöspäin. Tämä aalto ajoitetaan niin, että se saapuu pakoaukkoon sen jälkeen, kun huuhtelu on päättynyt, jolloin se ”tukkii” pakoaukon estääkseen tuoreen latauksen vuotamisen, ja se voi myös työntää takaisin sylinteriin jo vuotaneen latauksen.
Koska tämän prosessin ajoitus määräytyy pääasiassa pakokaasujärjestelmän geometrian perusteella, jota on erittäin vaikea muuttaa, oikea ajoitus ja siten moottorin optimaalinen hyötysuhde voidaan tavallisesti saavuttaa vain pienellä osalla moottorin käyntinopeusaluetta.
Erittäin yksityiskohtainen kuvaus näistä ilmiöistä on kirjassa Design and Simulation of Two-Stroke Engines (Design and Simulation of Two-Stroke Engines) (1996), jonka on laatinut professori Gordon Blair, Queen’s University Belfast, pub. SAE International, ISBN 978-1-56091-685-7.