複合式發動機

往復活塞式內燃機的燃燒過程是間歇進行的，受熱零件冷卻方便，便於提高循環的最高温度和壓力，故熱效率較高。燃氣輪機是連續供氣，可以作得輕小。複合式發動機就是將兩者的優點結合起來，其功率可以全部由活塞式內燃機輸出，也可以由燃氣透平輸出。1905年，瑞士的A.比希就提出了柴油機-壓氣機-渦輪（即透平）複合裝置的方案，並在1911～1914年間進行了樣機試驗。但是，經過幾十年的研究，除廢氣渦輪增壓柴油機已獲得廣泛應用外，其他各類複合式發動機僅在特定的使用場合得到有限的發展。複合方案可按活塞式內燃機、壓氣機和燃氣透平之間的聯繫方式分類（見圖1）。

燃氣聯繫的複合式發動機即通常的廢氣渦輪增壓內燃機（圖1中a）。這時燃氣透平的功率完全用於驅動壓氣機。它的優點是結構簡單緊湊，燃氣透平效率較高。缺點是冷起動性、低負荷性能、加速性能均較差（見內燃機增壓、廢氣渦輪增壓）。

燃氣聯繫的複合式發動機

機械聯繫的複合式發動機燃氣透平和壓氣機通過齒輪傳動與活塞式內燃機形成機械聯繫(圖1中b)。燃氣透平發出的功率全部傳給曲軸,壓氣機所需的功率由曲軸提供。這種方案的優點是可以回收除驅動壓氣機外燃氣透平所多餘的功率，在所有工況下充分利用廢氣能量。壓氣機的流量、壓力比與燃氣透平發出的功率無關，完全取決於活塞式內燃機的轉速，因此它的起動、低負荷、加速性能均較好。但這種發動機結構複雜,機械傳動需要消耗一部分有用功,在非設計工況下，燃氣透平效率比較低。對機械聯繫的中、高速複合式發動機所作的多種方案的計算和試驗表明，它比一般廢氣渦輪高增壓柴油機的有效熱效率高2～4.7%，但由於結構複雜，尚未應用。70年代以來，由於絕熱式柴油機研究的進展，冷卻損失大大減少，排氣温度急劇升高,排氣能量大幅度地增加，渦輪機除驅動壓氣機外,還有更多的剩餘功率。因此，絕熱式柴油機必將採用機械聯繫的複合方案，其有效熱效率可高達50%。

機械聯繫的複合式發動機

液力聯繫的複合式發動機燃氣透平和壓氣機與活塞式內燃機的傳動中裝有液力偶合器(圖1中c), 可使活塞式內燃機與壓氣機之間呈無級變速，從而增大活塞式發動機的扭矩儲備係數，並使起動、加速快而平穩，傳動系的隔振減振性好；但結構複雜，液力傳動有損失，偶合器用油需要冷卻。

液力聯繫的複合式發動機

複合聯繫的複合式發動機採用兩台壓氣機，或者串聯(圖1中d)，或者並聯（圖1中e）。其中一台壓氣機與燃氣透平組成渦輪增壓器,另一台壓氣機由活塞式內燃機曲軸驅動,這就是複合增壓的二衝程柴油機。

複合聯繫的複合式發動機

燃氣發生器式複合式發動機它又分為兩種。一種是用通常的曲柄連桿機構柴油機作為燃氣發生器（圖1中f）, 壓氣機作為機械增壓器向柴油機提供增壓空氣。而柴油機對外不輸出功率，只用來驅動壓氣機，並向渦輪機提供燃氣，由燃氣透平輸出功率。另一種是自由活塞式發氣機（見自由活塞式發動機）。

燃氣發生器式複合式發動機