在一些柴油機上，除了應用廢氣渦輪增壓器外，同時還應用機械增壓器，這種增壓系統(tǒng)稱為復合增壓系統(tǒng)。大型二沖程柴油機，常采用復合式增壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的機械驅(qū)動增壓器用于協(xié)助廢氣渦輪增壓器工作，以使在低負荷、低轉(zhuǎn)速時獲得較高的進氣壓力，從而保證二沖程柴油機在啟動、低速和低負荷時所必需的掃氣壓力。有時，對排氣背壓較高的水下運行的柴油機，要得到較高的增壓壓力也常采用這種系統(tǒng)。
復合增壓系統(tǒng)有兩種形式:一種是串聯(lián)增壓系統(tǒng)，柴油機的廢氣進人廢氣渦輪帶動離心式壓氣機，以提高空氣壓力，然后送入機械增壓器中再增壓，進一步提高空氣壓力后進入柴油機燃燒室中;另一種是并聯(lián)增壓系統(tǒng)，廢氣渦輪增壓器和機械增壓器分別將空氣壓力提高后，進入柴油機燃燒室中。
