עקרון העבודה של מדחס אוויר אילם נטול שמן: מדחס אוויר אילם נטול שמן הוא מדחס בוכנה מיניאטורי.כאשר המנוע ציר יחיד מניע את גל ארכובה המדחס להסתובב, הוא משמן את עצמו ללא הוספת חומר סיכה דרך העברת המוט המחבר.הבוכנה חוזרת.נפח העבודה שנוצר על ידי הדופן הפנימית של הגליל, ראש הצילינדר והמשטח העליון של הבוכנה ישתנה מעת לעת.

כאשר הבוכנה של מדחס הבוכנה מתחילה לנוע מראש הצילינדר, נפח העבודה בצילינדר גדל בהדרגה → הגז נמצא לאורך צינור היניקה, דוחף את שסתום היניקה לתוך הצילינדר, עד שנפח העבודה מגיע למקסימום, היניקה שסתום אוויר סגור → כאשר הבוכנה של מדחס הבוכנה נעה בכיוון ההפוך, נפח העבודה בצילינדר מתכווץ ולחץ הגז עולה.כאשר הלחץ בצילינדר מגיע וגבוה מעט מלחץ הפליטה, שסתום הפליטה נפתח והגז יוצא מהצילינדר עד לבוכנה.כאשר הבוכנה של מדחס הבוכנה נעה שוב בכיוון ההפוך, התהליך הנ"ל חוזר על עצמו.

כלומר, גל הארכובה של מדחס הבוכנה מסתובב פעם אחת, הבוכנה חוזרת פעם אחת, ותהליכי היניקה, הדחיסה והפליטה מתממשים ברציפות בצילינדר, כלומר, הושלם מחזור עבודה.עיצוב מבנה הצילינדר הכפול בעל פיר בודד גורם לזרימת גז המדחס כפולה מזו של צילינדר בודד כאשר המהירות המדורגת קבועה, והוא נשלט היטב בבקרת רעידות ורעש.