複合エンジン

複合エンジンとは、同一の作動流体からエネルギーを回収するために複数の段を備えたエンジンであり、第1段からの排気は第2段を通過し、場合によってはさらに次の段、あるいはそれ以上の段へと送られる。もともとは蒸気機関の効率を高める手段として考案された複合エンジンは、内燃機関にも応用され、現在もニッチな市場で一定の地位を維持している。

複合エンジンの各段階は、異なる技術または類似の技術で構成されている場合がある。例えば、以下の通りである。

• ターボコンパウンドエンジンでは、シリンダーからの排気ガスがタービンを通過し、回収されたエネルギーはコンプレッサーを駆動する代わりにクランクシャフトまたは補助システムに送り返されます。
• 複式蒸気機関車では、蒸気は高圧シリンダーから低圧シリンダーへと移動し、その2つの段階は類似している。
• 三段膨張式蒸気機関では、蒸気は大きさが徐々に大きくなり圧力が低下する3つのシリンダーを順に通過します。このような機関は、蒸気機関の黄金時代に最も一般的な船舶用機関でした。

これらの例と複式タービンは、エンジンにおける複式化の主な用途ですが、唯一の用途ではありません。詳細は下記をご覧ください。

複式エンジンは、複数の段階を経て出力を生み出す。

複数の段を使用するエンジンすべてが複合エンジンと呼ばれるわけではありません。特に、排気からエネルギーを取り出して他の目的（特にターボチャージャー）に利用するためだけに後段を使用するエンジンは、複合エンジンとは呼ばれません。同様に、フリーピストンエンジンを使用してタービンを駆動する提案されているエンジンは、出力を生み出すのは第2段のみであるため、複合エンジンとは呼ばれません。

しかし、航空機エンジンの一部のように、ターボコンパウンドエンジンがシャフト動力の一部をスーパーチャージャーにフィードバックして過給されている場合、それは依然としてコンパウンドエンジンです。スーパーチャージドとターボスーパーチャージドという用語の使用法は時代によって変化してきました。たとえば、ライトR-3350デュプレックスサイクロンコンパウンドエンジンの製造元は、当時それをターボスーパーチャージドと表現していました。しかし、それはコンパウンドエンジンであり、今日製造される同様のエンジンは、ターボチャージドではなくスーパーチャージドと表現されるでしょう。

「複合」 という用語は、 「複合エンジン」よりもやや限定的ではない。大型複合タービンは複合の応用例であり、多くのガスタービンで使用される複数列のブレードも同様であるが、どちらも通常は複合エンジンとは呼ばれない。単一のタービン内の複数のブレードセットは、原理的には複合よりも単流式蒸気機関に似ていると考える方が適切かもしれない。ニッチな用途にしか使われていない単流式蒸気機関とは異なり、多列式タービンは膨大な実用的応用例が見出されている。

複式化を行わないエンジンは、特に蒸気機関車の場合、単純エンジンと呼ばれ、より正確には、特に船舶用蒸気機関の場合、単純膨張エンジンと呼ばれます。

ただし、蒸気機関の場合、単純な機関とは、負圧を発生させて効率を向上させるための凝縮器を使用しない機関を指す場合もあることに注意してください。この目的のために独立した凝縮器を使用することは、1765年のワットの蒸気機関と1712年のニューコメンの蒸気機関を区別する重要な特徴の1つです。

蒸気機関車の場合、曖昧さは生じません。凝縮式蒸気機関車では、凝縮器は効率を高めるために設置されているのではなく、節水と排出ガス削減のために効率を低下させる場合さえあります。例えば、メトロポリタン鉄道のAクラスは、凝縮器を備えているにもかかわらず、あらゆる意味で単純な機関車です。また、蒸気機関車に適用される「単純機関」という用語は、実際には常に、凝縮器の使用の有無に関わらず、複式化を使用しない機関車を意味します。混乱を避けるために、 「単純膨張機関車」や「単純膨張エンジン」という用語が機関車に適用されることがあります。

• ターボコンパウンドエンジン
  • トラックおよび機械用エンジン
  • 航空機エンジン
    • ネイピア・ノマド
    • ライト R-3350 デュプレックス サイクロンは、単純型と複合型の両方が製造され、複合型は第二次世界大戦後の多くの航空機、ロッキード コンステレーションなどに搭載されました。このエンジンは、シリンダーに背圧をかけずに回収した排気動力をクランクシャフトに直接加えることで知られていました。^{[ 10 ] [ 7 ] [ 8 ]}
    • ドブリニン VD-4K航空機エンジン
• 複式蒸気機関
  • 複式機関車（カテゴリ:複式機関車も参照）
    • LMS化合物4-4-0
    • NZR Aクラス（1906年）
    • LMS 6399 フューリー
    • ヴュルテンベルクTSSD
    • バイエルンS 3/6
    • マレット機関車、特にオリジナルの設計のものは
    • ニルギリ山岳鉄道X級
  • クロスコンパウンド式蒸気駆動空気圧縮機、例えばウェスティングハウス 8 1/2" 150-D ^{[ 11 ]}は、多くの大型アメリカ製機関車で使用されている。
  • 多くの牽引機関車
  • ほとんどの往復動式船舶用蒸気機関
    • RMSタイタニック（1912年）を含むオリンピック級客船3隻には、それぞれ2基の3段膨張式蒸気機関が搭載され、翼のプロペラを駆動していた。これらの機関は当時の典型的なものであった。オリンピック級客船では、これらの機関からの排気蒸気を利用して低圧蒸気タービンを駆動し、中央の小型プロペラを回すことで、さらに効率を高めていた。この方式はSSローレンティック（1908年）で初めて採用されたものである。

• ロールスロイス R6 複合ヴァンケルエンジン^{[ 12 ]}