زماني كه مردم درباره خودروهاي مسابقه اي يا موتورهايي با بازدهي و عملكرد بالا صحبت مي كنند معمولاً بحث توربوچارجرها مطرح مي شود. توربوچارجرها همچنين در موتورهاي ديزلي بزرگ نيز استفاده مي شوند. توربوچارجر يك كمپرسور مي باشد كه توان خروجي موتورهاي احتراق داخلي را در اثر افزايش ميزان جرم هوا و سوخت ورودي به موتور افزايش مي دهد. يكي از مزاياي بزرگ توربوچارجرها آن است كه افزايش قدرت خروجي موتور آنها در مقايسه با وزن آنها بسيار ناچيز است و اين يكي از دلايلي است كه باعث شده توربوچارجرها تا اين اندازه محبوب و معروف گردند.
توربوشارژر چيست؟ توربوشارژر نوعي سيستم دمنده است كه هوا را با فشار زياد به درون سيلندر مي دمد. همان طور كه مي دانيد، هنگامي كه پيستون در حالت عكسش قرار دارد، مخلوط هوا و سوخت (در موتور ديزلي، هوا) را به درون سيلندر مي مكد. هر چه فشار هوا بيشتر باشد مقدار مولكولهاي هوا بيشتر خواهد بود، و باتبع مخلوط هوا و سوخت بيشتري در سيلندر جاي خواهد گرفت. هر چه سوخت بيشتر باشد، قدرت ناشي از احتراق هم بيشتر خواهد بود. نحوه عملكرد توربوچارجر: يك توربوچارجر از يك كمپرسور و يك توربين گازي تشكيل شده است كه توربين گازي توسط پيچ به مانيفولد دود متصل مي شود و گازهاي خروجي از موتور باعث چرخش توربين گاز شده و به سبب آن كمپرسور كه توسط يك شفت به توربين گازي متصل است شروع به چرخش نموده و هواي محيط را مكش كرده و سپس آن را متراكم كرده و به طرف موتور مي فرستد و هواي ورودي بيشتر به موتور به معني سوخت بيشتر به داخل موتور و هوا و سوخت بيشتر به معني انرژي و قدرت خروجي موتور مي باشد..
سرعت چرخش توربين با توجه به استفاده توربوچارجر مي تواند متفاوت باشد و اكثراً داراي سرعتهاي چرخش بالا هستند به همين دليل بايد از ياتاقانهاي مخصوصي استفاده گردد كه بتواند نيروي حاصل از چرخش شفت را تحمل كند كه معمولاً از ياتاقانهاي سيال استفاده مي شود. در ياتاقانهاي سيال بين شفت و ياتاقان يك لايه روغن قرار دارد كه روغن فوق دو وظيفه مهم بر عهده دارد: ۱- باعث خنك شدن شفت و ساير قسمتهاي توربوچارجر مي شود ۲- باعث از بين رفتن اصطكاك بين شفت و ياتاقان هنگام چرخش مي شود نكاتي پيرامون توربوچارجر: ۱- تقويت بيش از اندازه: اگر فشار توليدي توربوچارجر خيلي زياد باشد همان طور كه مي دانيد اين امر باعث بالا رفتن درجه حرارت هواي ورودي به موتور شده و در نتيجه سوخت قبل از آن كه توسط شمع محترق شود دچار خودسوزي شده كه به پديده فوق ضربه مي گويند كه براي جلوگيري از پديده فوق مي بايست از بنزين با درجه اكتان بالاتر استفاده نموده و يا نسبت تراكم موتور را كاهش دهيم. ۲- پس افت (Lag): يكي از مشكلات توربوچارجر آن مي باشد كه توربوچارجرها نمي توانند يك قدرت فوري را زماني كه شما پدال گاز را فشار مي دهيد، ايجاد نمايند و مدت زماني طول مي كشد تا توربين گاز چرخيده و هواي متراكم شده را به داخل موتور بفرستد. به همين خاطر شما در اول حركت خودروي خود احساس يك حركت ناگهاني به طرف جلو مي كنيد. دليل اين موضوع نيروي اينرسي (واماندگي) قسمت چرخنده توربين گاز مي باشد. اما مي توانيم با تمهيداتي نيروي اينرسي را كاهش داده تا توربين گاز بتواند در مدت زمان كوتاهي شتاب گرفته و ديگر پديده پس افت ايجاد نشود، كه در زير به مواردي اشاره مي كنيم: الف) استفاده از توربوچارجرهاي كوچك به جاي توربوچارجرهاي بزرگ: يكي از راههاي كه مي توانيم نيروي اينرسي توربين گاز را كاهش دهيم آن است كه از توربوچارجرهاي كوچك استفاده نمائيم زيرا توربوچارجرهاي كوچك سريعتر شتاب گرفته و در دور پائين موتور تقويت بهتري ايجاد مي نمايند اما نمي توانند تقويت بيشتري را در دورهاي بالاي موتور كه ما نياز به وارد نمودن حجم بيشتري از هوا به موتور هستيم را توليد كنند و نيابد دور توربين گاز در آنها خيلي بالا رود در جاهائي كه ما نياز به شتاب بالا در توربين گاز و مقدار بيشتري از هواي ورودي به موتور داريم مي توانيم از دو توربو چارجر كوچك كه به صورت مجزا از يكديگر مي باشند، استفاده نمائيم كه شركتهاي خودروسازي همچون تويوتا، آئودي، مزدا اين نوع توربوچارجر را در برخي از توليدات خود به كار برده اند. به توربوچارجرهاي فوق توربوچارجرهاي دوقلونيز مي گويند ب) استفاده از توربين گاز با پره هاي سراميكي: همان طور كه مي دانيد توربين گاز با پره هاي سراميكي سبكتر از توربين گاز با پره هاي فولادي هستند در نتيجه اين امر باعث مي شود كه توربين گاز سريعتر شتاب گرفته و نيروي اينرسي كاهش يابد.
ج) استفاده از ياتاقانهاي توپي (Ball Bearing) به جاي ياتاقانهاي سيالي: برخي از توربوچارجرها از ياتاقانهاي توپي به جاي ياتاقانهاي سيالي استفاده مي كنند كه ياتاقانهاي فوق بسيار دقيق و از مواد پيشرفته و خاصي ساخته شده اند تا بتوانند سرعت و حرارت شفت را كنترل نمايند. ياتاقانهاي توپي باعث مي شوند كه شفت با اصطكاك كمتري بچرخد و همچنين اين نوع ياتاقانها به ما اجازه مي دهد تا از شفتهاي كوچكتر و سبكتر استفاده نمائيم كه امر فوق باعث مي شود تا توربين گاز با شتاب بيشتري چرخيده و نيروي اينرسي آن كاهش يابد. د) استفاده از توربوچارجرهاي ترتيبي (Sequential Turbocharger): برخي از موتورها از دو توربوچارجر با اندازه مختلف استفاده مي كنند كه توربوچارجر كوچكتر در دور پائين موتور تا پس افت را كاهش دهد استفاده دارد اما توربو چارجر بزرگتر در دورهاي بالاتر موتور كه نياز به تقويت و حجم بيشتري از هوا داريم كاربرد دارد. اين نوع توربوچارجر در ب.ام.و سري 5 مدل 535d استفاده شده است. 
مكانيزم كنترل توربين گاز بسياري از توربوچارجر خودروها يك سوپاپ بايپس يا گذرگاه فرعي دارد كه باعث مي شود در توربوچارجرهاي كوچك ميزان چرخش آنها از حد مجازي تجاوز نكند. در واقع سوپاپ بايپس فشار داخل توربين گاز را حس كرده و اگر فشار آن بالا باشد سوپاپ فوق باز شده و مقداري از گاز را به خارج از محفظه توربين گاز هدايت مي كند تا اين كه فشار به ميزان مطلوبي برسد. 
كولر داخلي همان طور كه مي دانيد زماني كه هوا فشرده مي شود آن گرم شده و منبسط مي شود اما هدف از استفاده توربوچارجرها افزايش ميزان چگالي ورودي به موتور (تعداد بيشتري از مولكولهاي هوا) مي باشد. به همين خاطر از كولرهاي داخي استفاده مي كنند تا هواي فشرده خروجي از كمپرسور را خنكتر كند تا ميزان چگالي آن افزايش يابد. 
بدين ترتيب موتور مجهز به توربوشارژر قدرت بيشتري نسبت به موتور معمولي توليد مي كند. توربوشارژر به سادگي مي تواند نسبت قدرت به وزن موتور را بهبود ببخشد، يعني با قدرت مساوي، خودروي مجهز به توربو شارژر از موتوري با وزن و حجم كمتر سود مي برد، در نتيجه حجم و وزن خودرو نيز كمتر مي شود و اين بدان معني است كه شتاب خودروي مجهز به توربوشارژر بيشتر است و سريع تر به سرعت مناسب دست پيدا مي كند اما توربوشارژر قدرت لازم براي فشرده كردن هواي ورودي را از كجا تأمين مي كند؟ در نوع ابتدايي توربوشارژر (كه سوپر شارژر نام دارد)، قدرت مورد نياز از ميل لنگ گرفته مي شد، يعني بخشي از توان توليدي خودرو صرف فشرده سازي هواي ورودي مي شد. ولي در نوع پيشرفته تر كه همان توربوشارژر است، از فشار گاز خروجي اگزوز استفاده مي شود. گازهاي خروجي اگزوز داغ هستند و مي توان از انرژي جنبشي، سرعت و فشار آنها براي چرخاندن يك توربين استفاده كرد. اين توربين هم يك پمپ هوا را مي گرداند و در نهايت، پمپ، هوا را فشرده كرده به درون سيلندر مي فرستد. توربين نصب شده در مسير گازهاي خروجي گاه به سرعت 150 هزار دور در دقيقه مي رسد كه بيش از 30 بار سريع ر از دور موتور اغلب خودروهاي امروزي است. دماي اين توربين هم به دليل تماس با گازهاي داغ خروجي بسيار بالاست. اين دو عامل موجب مي شوند توربين از فناوري پيشرفته اي برخوردار باشد تا بتواند كارآيي و دوام خود را تا مدت ها حفظ كند. يك نگاه آماري توربوشارژرهاي رايج مي توانند هوا را به فشار 40 تا 55 كيلوپاسكال بيشتر از هواي محيط برسانند. از آنجايي كه فشار هواي سطح دريا 100 كيلوپاسكال است، مشخص مي شود كه توربوشارژر تقريباً 50% هواي بيشتر وارد سيلندر مي كند. بنابراين انتظار مي رود كه قدرت هم تا پنجاه درصد افزايش يابد. ولي به دليل برخي تلفات، اين افزايش قدرت بين 30 تا 40 درصد خواهد بود يكي از دلايل اين اتلاف به اين موضوع باز مي گردد كه كار مورد نياز توربوشارژر رايگان نيست. هنگامي كه گاز خروجي اگزوز توربين را مي چرخاند، بدان معني است كه مقاومتي در برابر خروج گازها وجود دارد، پس پيستون بايد فشار بيشتري اعمال كند تا گاز تخليه شود و اين، بخشي از قدرت موتور را مصرف مي كند. . 
يكي ديگر از مزاياي توربوشارژر، قابليت بهبود كاركرد موتور در ارتفاعات است. در ارتفاعات، فشار هوا كمتر است و در نتيجه هواي كمتري در سيلندر وارد مي شود.آموزش مكانيك خودرو خودروهاي معمولي در چنين ارتفاعاتي با كاهش قدرت مواجه مي شوند، ولي خودروهاي مجهز به توربوشارژر عليرغم آنكه با كاهش قدرت مواجه مي شوند، ولي مقدار اين كاهش به مراتب كمتر است؛ چرا كه كار لازم براي فشرده كردن گاز رقيق كمتر است