Er zijn twee manieren om meer vermogen uit de motor van een auto te halen. De eerste (en tot voor kort de meest populaire) is het vergroten van de capaciteit van de motor. De tweede is om de hoeveelheid brandstof/luchtmengsel die in de cilinder gaat te vergroten.
Over het algemeen geldt dat hoe meer brandstof/luchtmengsel de cilinders ingaat, hoe meer vermogen de motor zal produceren. Een deel van de oplossing is dus om de carburateur, cilinderkop en spruitstukken af te stemmen zodat de motor vrijer kan 'ademen', maar er zijn grenzen aan hoeveel vermogen op deze manier uit een motor kan worden gehaald, terwijl tegelijkertijd de betrouwbaarheid en flexibiliteit van de motor behouden blijft. .
Een alternatieve manier om meer brandstof/luchtmengsel in de cilinders te krijgen is met een turbolader.
Een turbocompressor is in feite een pomp die wordt aangedreven door de uitlaatgassen die uit het uitlaatspruitstuk komen. De unit bestaat uit een wiel met schoepen - de turbine - dat in een behuizing in het uitlaatsysteem past. Van deze turbine loopt een korte centrale aandrijfas naar een soortgelijk schoepenwiel, de compressor genaamd, dat de luchtinlaat van de motor voedt.
van de motor laten ze de turbine draaien, die op zijn beurt de aandrijfas laat draaien om de compressor te laten draaien. Dus als de motor draait, drijven de uitlaatgassen de turbine aan, waardoor de compressor lucht in de motor pompt.
Als de motor een carburateur heeft, wordt automatisch een vaste hoeveelheid brandstof met de lucht aangezogen. Als de motor brandstofinjectie heeft, is de computerregeleenheid geprogrammeerd om te passen bij de vuldruk.
Hoe sneller de motor draait, of hoe groter de gasklepopening of beide, hoe sneller de turbocompressor zal draaien. Hoe sneller de turbo draait, hoe meer druk of boost hij ontwikkelt en hoe meer lucht hij in de motor duwt om meer vermogen te creëren.
Motor stationair
Turbobooster 
Overboost 
Hoewel de turbo is ontworpen om het mengsel dat naar de motor gaat onder druk te zetten, zou te veel druk gevaarlijk zijn omdat dit kan leiden tot 'kloppen' (voorontsteking) en de interne onderdelen van de motor te zwaar belasten. Daarom moet de maximale vuldruk die de turbocompressor kan produceren, worden beperkt door een klep die bekend staat als een wastegate.
De wastegate is een ontlastklep die zich in de turbocompressor bevindt en die wordt geopend om een deel van de uitlaatgassen de turbine te laten passeren en rechtstreeks in het uitlaatsysteem te laten stromen. Als de vuldruk te hoog wordt, wordt de wastegate geactiveerd door een drukgevoelige actuator die de druk detecteert die door de compressor wordt geproduceerd.
Het comprimeren van de lucht veroorzaakt zijn eigen problemen. Wanneer de lucht wordt gecomprimeerd, warmt het op, waardoor het de neiging heeft om uit te zetten. Omdat het doel van de turbo is om zoveel mogelijk brandstof/luchtmengsel in de cilinder te krijgen, moet deze hete lucht worden afgekoeld.
Om dit te doen, zijn de meeste auto's met turbocompressor uitgerust met een intercooler. Dit ziet eruit als een kleine radiator en koelt de samengeperste lucht die de turbocompressor verlaat. Naarmate de lucht afkoelt, krimpt het volume, waardoor de hoeveelheid brandstof/luchtmengsel die naar de motor wordt gevoerd - en dus het vermogen - toeneemt.
De turbo-eenheid wordt zo dicht mogelijk bij de motor in het uitlaatsysteem gestoken. Dit helpt om het compact te houden en helpt ook om turbolag te voorkomen. Als er een lange uitlaatpijp tussen de motor en de turbo zit, zou er een tijdsvertraging zijn tussen het gaspedaal indrukken, het verhogen van het motortoerental en het accelereren van de turbo. Het effect zou zijn als het hebben van een elastische gaskabel.
Daarom wordt de turbo vaak rechtstreeks op het uitlaatspruitstuk vastgeschroefd. De uitlaat bevindt zich in het midden van het turbinehuis en leidt naar de uitlaatpijp.
Aan de inlaatzijde verlaat de perslucht het compressorhuis via een grote buis. Deze loopt door de intercooler (indien aanwezig) en vervolgens naar het inlaatspruitstuk, of soms de plenumkamer, waar de brandstof wordt toegevoegd door injectie voordat de lucht de motor binnenkomt.
De hoge snelheden waarmee de turbine kan draaien zorgen voor smeer- en koelingsproblemen. In sommige turboladers kan de turbine tot 200.000 tpm draaien, en de heetste delen van de turbo zullen ongeveer 900°C of bijna de temperatuur van het uitlaatgas hebben.
De meeste turbo-eenheden hebben het centrale aandrijfaslager dat wordt gevoed met olie uit de motor. Het smeersysteem van de turbocompressor is speciaal ontworpen om hoge temperaturen aan te kunnen.
De olieaftapleiding heeft een grote diameter om ervoor te zorgen dat de olie, die na het passeren van de turbocompressor een romige consistentie ontwikkelt, onder zwaartekracht terugvloeit naar het carter. Als er een beperkte stroming in deze leiding zou zijn, zou dit een drukopbouw rond het lager in het middelste huis veroorzaken, wat zou resulteren in olielekkage op de turbocompressor.
Sommige turbo's hebben een watergekoelde middenlager om de warmte nog verder te verminderen. Het voordeel is dat, omdat het water nog steeds door de motor wordt opgewarmd, het blijft circuleren en een paar minuten warmte van het lager wegneemt nadat de motor is gestopt.
Vroege kritieken op turbomotoren waren hun slechte prestaties bij off-boost - wanneer de motor niet snel genoeg draaide om de turbine snel te laten draaien - en de hoeveelheid tijd die nodig was voordat de turbocompressor begon te stimuleren zodra het gaspedaal werd ingedrukt.
De slechte off-boost-prestaties waren te wijten aan het feit dat turbomotoren op de weg gewoonlijk geen erg hoge compressieverhouding hebben. Het forceren van veel druk in de cilinders staat gelijk aan het verhogen van de compressieverhouding, dus als de motor start met hoge compressie, kan de druk in de motor bij hoge boost detonatieproblemen of 'kloppen' veroorzaken, wat kan resulteren in ernstige motorschade.
Als een ruwe richtlijn staat elke drie pond boost gelijk aan het verhogen van de compressieverhouding met een factor één. Dus als een motor met een compressieverhouding van 8:1 een turbo zou hebben die negen pond boost zou kunnen leveren, zou de effectieve compressieverhouding ongeveer 11:1 zijn. Een gemiddelde gezinsauto heeft een compressieverhouding van 9:1.
Betere motor- en turbocontrole is het antwoord - bijna alle turbosystemen gebruiken nu een of andere vorm van motormanagement dat zorgt voor de elektronische ontsteking en brandstofinjectiesystemen, waarbij de ontsteking iets wordt vertraagd als de motor begint te kloppen. Saab's APC (automatisch
Performance Control) systeem gaat nog een stap verder. Het reduceert niet alleen de boostdruk tot een veilig niveau, maar zorgt er ook voor dat de motor op elke brandstofsoort kan draaien, omdat het managementsysteem automatisch compenseert, hoewel u alleen de beste prestaties krijgt met de hoogste kwaliteit.
Vroege turbomotoren hadden last van turbovertraging, deels door slecht motormanagement en deels omdat het ontbreken van geschikte turbo-eenheden er vaak voor zorgde dat de motoren en turbo's niet optimaal op elkaar waren afgestemd - een grote turboon een kleine motor zal een goed topvermogen geven maar zal ontbreken flexibiliteit. Lagis is bijna onvermijdelijk omdat een kleine motor tijd nodig heeft om een grote turbo-eenheid te `spinnen'. Een kleine turbo op een grote motor geeft een goed vermogen in het middenbereik met weinig of geen vertraging, maar het ultieme vermogen komt in gevaar.
Deze problemen zijn geminimaliseerd door een betere afstemming van de turbo- en motorafmetingen en door het gebruik van lichtere materialen zoals keramiek en nieuwe ontwerpen zoals sproeiers met variabel debiet (zie zijlijn aan de ommezijde).
Het voor de hand liggende voordeel van een turbomotor is dat er betere prestaties worden gecombineerd met zuinigheid - een tweelitermotor met turbocompressor levert vergelijkbare prestaties als een drielitermotor zonder turbo, zonder veel meer brandstof te verbruiken dan een tweelitermotor.
Het is voor een fabrikant vaak eenvoudiger om een bestaande motor turbo op te laden dan om een nieuwe, grotere te ontwerpen en te ontwikkelen. Het toevoegen van een turbo aan een motor leidt doorgaans niet tot een aanzienlijk hoger brandstofverbruik, tenzij de verbeterde prestaties ten volle worden benut.
