ในเครื่องยนต์สันดาปภายในเทอร์โบชาร์จเจอร์ (หรือที่รู้จักกันในชื่อเทอร์โบหรือเทอร์โบซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ) เป็น อุปกรณ์ อัดอากาศที่อัดอากาศเข้า ทำให้มีอากาศเข้าไปในเครื่องยนต์มากขึ้นเพื่อผลิตกำลังมากขึ้นสำหรับปริมาตรกระบอกสูบ ที่กำหนด ^{[ 1 ] [ 2 ]}

เทอร์โบชาร์จเจอร์แตกต่างจากซูเปอร์ชาร์จเจอร์ตรงที่เทอร์โบชาร์จเจอร์ทำงานโดยใช้พลังงานจลน์ของก๊าซไอเสีย ในขณะที่ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ทำงานโดยใช้กลไก โดยปกติจะใช้สายพานจากเพลาข้อเหวี่ยงของ เครื่องยนต์ ^{[ 3 ]}อย่างไรก็ตาม จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 เทอร์โบชาร์จเจอร์ถูกเรียกว่า "เทอร์โบซูเปอร์ชาร์จเจอร์" และถือว่าเป็นซูเปอร์ชาร์จเจอร์ชนิดหนึ่ง^{[ 4 ]}

ก่อนการประดิษฐ์เทอร์โบชาร์จเจอร์การอัดอากาศแบบบังคับทำได้เฉพาะโดยใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกเท่านั้น การใช้ซูเปอร์ชาร์จเจอร์เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2421 เมื่อ มีการสร้างเครื่องยนต์แก๊ส สองจังหวะ แบบซูเปอร์ชาร์จหลายเครื่อง โดยใช้การออกแบบของวิศวกรชาวสก็อตDugald Clerk ^{[ 5 ]}จากนั้นในปี พ.ศ. 2428 Gottlieb Daimlerได้จดสิทธิบัตรเทคนิคการใช้ปั๊มที่ขับเคลื่อนด้วยเกียร์เพื่อบังคับอากาศเข้าไปในเครื่องยนต์สันดาปภายใน^{[ 6 ]}

สิทธิบัตรปี 1905 โดยAlfred Büchiวิศวกรชาวสวิสที่ทำงานอยู่ที่Sulzerมักถูกพิจารณาว่าเป็นจุดกำเนิดของเทอร์โบชาร์จเจอร์^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}สิทธิบัตรนี้เป็นของเครื่องยนต์แบบเรเดียล ผสมที่มีกังหันแบบไหลตาม แนวแกนที่ขับเคลื่อนด้วยไอเสียและคอมเพรสเซอร์ที่ติดตั้งบนเพลาเดียวกัน^{[ 10 ] [ 11 ]}ต้นแบบแรกเสร็จสมบูรณ์ในปี 1915 โดยมีเป้าหมายเพื่อเอาชนะการสูญเสียกำลังที่เกิดขึ้นกับเครื่องยนต์ของเครื่องบินเนื่องจากความหนาแน่นของอากาศลดลงที่ระดับความสูง^{[ 12 ] [ 13 ]}อย่างไรก็ตาม ต้นแบบนั้นไม่น่าเชื่อถือและไม่ได้เข้าสู่กระบวนการผลิต^{[ 12 ]} สิทธิบัตรแรกๆ อีกฉบับสำหรับเทอร์โบชาร์จเจอร์ได้รับการยื่นขอในปี 1916 โดย Auguste Rateauนักประดิษฐ์กังหันไอน้ำชาวฝรั่งเศสสำหรับการใช้งานที่ตั้งใจไว้กับเครื่องยนต์ Renault ที่ใช้ในเครื่องบินรบของฝรั่งเศส^{[ 10 ] [ 14 ]}การทดสอบแยกต่างหากในปี พ.ศ. 2460 โดยคณะกรรมการที่ปรึกษาแห่งชาติเพื่อการบิน (NACA) และแซนฟอร์ด อเล็กซานเดอร์ มอสแสดงให้เห็นว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถทำให้เครื่องยนต์หลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงาน (เมื่อเทียบกับพลังงานที่ผลิตที่ระดับน้ำทะเล) ที่ระดับความสูงถึง 4,250 เมตร (13,944 ฟุต) เหนือระดับน้ำทะเล^{[ 10 ]}การทดสอบนี้ดำเนินการที่Pikes Peakในสหรัฐอเมริกาโดยใช้เครื่องยนต์เครื่องบินLiberty L-12 ^{[ 14 ]}

การใช้งานเทอร์โบชาร์จเจอร์เชิงพาณิชย์ครั้งแรกเกิดขึ้นในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2467 เมื่อเทอร์โบชาร์จเจอร์สำหรับงานหนักรุ่นแรก รุ่น VT402 ถูกส่งมอบจากโรงงาน Baden ของBrown, Boveri & Cieภายใต้การดูแลของ Alfred Büchi ให้กับ SLM, Swiss Locomotive and Machine Worksในเมืองวินเทอร์ทูร์^{[ 15 ]}ตามมาด้วยความสำเร็จในปี พ.ศ. 2468 เมื่อ Alfred Büchi สามารถติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์บนเครื่องยนต์ดีเซล 10 สูบได้สำเร็จ ทำให้กำลังขับเพิ่มขึ้นจาก 1,300 เป็น 1,860 กิโลวัตต์ (1,750 เป็น 2,500 แรงม้า) ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}เครื่องยนต์นี้ถูกใช้โดยกระทรวงคมนาคมของเยอรมนีสำหรับเรือโดยสารขนาดใหญ่สองลำชื่อPreussenและHansestadt Danzigการออกแบบได้รับอนุญาตให้ผู้ผลิตหลายราย และเทอร์โบชาร์จเจอร์เริ่มถูกนำไปใช้ในงานทางทะเล รถไฟ และเครื่องจักรขนาดใหญ่^{[ 13 ]}

เทอร์โบชาร์จเจอร์ถูกนำมาใช้กับเครื่องยนต์ของเครื่องบินหลายลำในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง โดยเริ่มจากเครื่องบินโบอิ้ง บี-17 ฟลายอิ้ง ฟอร์เทรสในปี พ.ศ. 2481 ซึ่งใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ผลิตโดยเจเนอรัล อิเล็กทริก^{[ 10 ] [ 19 ]}เครื่องบินเทอร์โบชาร์จเจอร์รุ่นแรกๆ อื่นๆ ได้แก่คอนโซลิเดเต็ด บี-24 ลิเบอเรเตอร์ , ล็อกฮีด พี-38 ไลท์นิ่ง , รีพับลิก พี-47 ธันเดอร์โบลต์และรุ่นทดลองของฟ็อกเกอ-วูล์ฟ เอฟดับบลิว 190

การประยุกต์ใช้งานจริงครั้งแรกสำหรับรถบรรทุกเกิดขึ้นโดยบริษัทผลิตรถบรรทุกสวิสSaurerในช่วงทศวรรษ 1930 เครื่องยนต์ BXD และ BZD ผลิตขึ้นโดยมีระบบเทอร์โบชาร์จเป็นตัวเลือกตั้งแต่ปี 1931 เป็นต้นไป^{[ 20 ]}อุตสาหกรรมของสวิสมีบทบาทบุกเบิกในด้านเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ ดังที่เห็นได้จาก Sulzer, Saurer และBrown, Boveri & Cie ^{[ 21 ] [ 22 ]}

ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มทำการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จในช่วงทศวรรษ 1950 อย่างไรก็ตาม ปัญหาของ "เทอร์โบแล็ก" (ความล่าช้าในการสร้างพลังงานที่เกิดจากเวลาที่จำเป็นสำหรับเทอร์โบชาร์จเจอร์ในการเข้าถึงรอบต่อนาทีสูงสุด) และขนาดที่ใหญ่ของเทอร์โบชาร์จเจอร์ยังไม่สามารถแก้ไขได้ในขณะนั้น^{[ 8 ] [ 13 ]} รถยนต์เทอร์โบชาร์จคันแรกคือ Chevrolet Corvair Monzaที่มีอายุการใช้งานสั้นและOldsmobile Jetfireซึ่งทั้งสองรุ่นเปิดตัวในปี 1962 ^{[ 23 ] [ 24 ]}

เครื่องยนต์เทอร์โบประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็วในวงการมอเตอร์สปอร์ต การ แข่งขัน อินเดียนาโพลิส 500 ปี 1968เป็นการแข่งขันขนาดใหญ่ครั้งแรกที่มีการบันทึกว่าใช้เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ และเครื่องยนต์เทอร์โบก็ยังคงครองตำแหน่งสูงสุดในสนามแข่งในอีกหลายปีต่อมาปอร์เช่เป็นผู้บุกเบิกการใช้เครื่องยนต์เทอร์โบในเครื่องยนต์ที่ผลิตจำนวนมาก เช่น เครื่องยนต์ที่พัฒนามาจากปอร์เช่ 911 ปี 1963 เครื่องยนต์หกสูบเรียงระบายความร้อนด้วยอากาศ ซึ่งคล้ายกับเครื่องยนต์ของเชฟโรเลต คอร์แวร์ รุ่นก่อนหน้า ได้ถูกนำมาติดตั้งเทอร์โบชาร์จในปี 1973 ปอร์เช่ 935และปอร์เช่ 936คว้าแชมป์โลกประเภทรถสปอร์ตทั้งสองประเภทในปี 1976 รวมถึงชนะการแข่งขัน24 ชั่วโมงเลอม็องซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์ ในฟอร์มูล่าวันชัยชนะในการแข่งขันครั้งแรกเกิดขึ้นโดยใช้เครื่องยนต์เทอร์โบในช่วงปลายทศวรรษ 1970 เนื่องจากเทอร์โบมีความสามารถในการเพิ่มกำลังให้กับเครื่องยนต์ขนาดเล็กได้อย่างยอดเยี่ยม นอกจากนี้ รถคันนี้ยังคว้าแชมป์โลกฟอร์มูล่าวันครั้งแรกในปี 1983 ด้วยเครื่องยนต์ 4 สูบที่ดัดแปลงมาจาก BMW M10 ซึ่งมีอายุย้อนไปถึงปี 1961

รถยนต์นั่งส่วนบุคคลเทอร์โบดีเซลเข้าสู่ตลาดโลกในช่วงทศวรรษ 1970 โดยเริ่มจากMercedes 300 Dการนำระบบเทอร์โบชาร์จมาใช้ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลอย่างแพร่หลายเริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรกระบอกสูบ เล็กกว่า ^{[ 10 ]}

เช่นเดียวกับอุปกรณ์อัดอากาศแบบบังคับอื่นๆคอมเพรสเซอร์ในเทอร์โบชาร์จเจอร์จะอัดอากาศเข้าก่อนที่จะเข้าสู่ท่อร่วมไอดี [ ^{25 ] ใน}กรณีของเทอร์โบชาร์จเจอร์ คอมเพรสเซอร์จะขับเคลื่อนด้วยพลังงานจลน์ของก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์ ซึ่งถูกดึงออกมาโดยกังหัน ของเทอร์โบชาร์จ เจอร์^{[ 26 ] [ 27 ]}

ส่วนประกอบหลักของเทอร์โบชาร์จเจอร์ ได้แก่:

• กังหัน – โดยทั่วไปจะเป็นกังหันแบบรัศมี
• คอมเพรสเซอร์ – โดยทั่วไปจะเป็นคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง
• ชุดประกอบหมุนศูนย์กลางตัวเรือน

ส่วนของกังหัน (หรือเรียกว่า "ด้านร้อน" หรือ "ด้านไอเสีย" ของเทอร์โบ) คือส่วนที่สร้างแรงหมุนเพื่อขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ (ผ่านเพลา หมุน ที่อยู่ตรงกลางของเทอร์โบ) หลังจากไอเสียหมุนกังหันแล้ว ก็จะไหลต่อไปยังท่อไอเสียและออกไปนอกตัวรถ

กังหันใช้ใบพัดหลายชุดเพื่อแปลงพลังงานจลน์จากการไหลของก๊าซไอเสียเป็นพลังงานกลของเพลาหมุน (ซึ่งใช้ในการขับเคลื่อนส่วนคอมเพรสเซอร์) ตัวเรือนกังหันจะนำก๊าซไหลผ่านส่วนกังหัน และตัวกังหันเองสามารถหมุนด้วยความเร็วสูงสุดถึง 250,000 รอบต่อนาที^{[ 28 ] [ 29 ]}เทอร์โบชาร์จเจอร์บางแบบมีตัวเลือกตัวเรือนกังหันหลายแบบ ทำให้สามารถเลือกตัวเรือนที่เหมาะสมที่สุดกับลักษณะของเครื่องยนต์และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพได้

ประสิทธิภาพของเทอร์โบชาร์จเจอร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดของมัน^{[ 30 ]}และขนาดสัมพัทธ์ของล้อกังหันและล้อคอมเพรสเซอร์ โดยทั่วไปแล้วกังหันขนาดใหญ่ต้องการอัตราการไหลของก๊าซไอเสียที่สูงกว่า ดังนั้นจึงทำให้เกิดเทอร์โบแล็กและเพิ่มเกณฑ์บูสต์ กังหันขนาดเล็กสามารถสร้างบูสต์ได้อย่างรวดเร็วและที่อัตราการไหลที่ต่ำกว่า เนื่องจากมีแรงเฉื่อยในการหมุนต่ำกว่า แต่ก็อาจเป็นปัจจัยจำกัดกำลังสูงสุดที่เครื่องยนต์ผลิตได้^{[ 31 ] [ 32 ]}เทคโนโลยีต่างๆ ดังที่อธิบายไว้ในส่วนต่อไปนี้ มักมุ่งเน้นไปที่การรวมข้อดีของทั้งกังหันขนาดเล็กและกังหันขนาดใหญ่เข้าด้วยกัน

เครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่มักใช้ กังหันแบบไหลเข้าตามแนวแกนขั้นเดียวแทนกังหันแบบรัศมี^{[ 33 ]}

เทอร์โบชาร์จเจอร์แบบทวินสครอลล์ใช้ช่องรับก๊าซไอเสียแยกกันสองช่อง เพื่อใช้ประโยชน์จากพัลส์ในการไหลของก๊าซไอเสียจากแต่ละกระบอกสูบ^{[ 34 ]}ในเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบมาตรฐาน (ซิงเกิลสครอลล์) ก๊าซไอเสียจากทุกกระบอกสูบจะรวมกันและเข้าสู่เทอร์โบชาร์จเจอร์ผ่านทางช่องรับอากาศเดียว ซึ่งทำให้พัลส์ของก๊าซจากแต่ละกระบอกสูบรบกวนซึ่งกันและกัน สำหรับเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบทวินสครอลล์ กระบอกสูบจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มเพื่อเพิ่มพัลส์ให้สูงสุด ท่อร่วมไอเสียจะแยกก๊าซจากสองกลุ่มของกระบอกสูบนี้ออกจากกัน จากนั้นก๊าซจะเดินทางผ่านห้องเกลียวแยกกันสองห้อง ("สครอลล์") ก่อนที่จะเข้าสู่ตัวเรือนกังหันผ่านทางหัวฉีดแยกกันสองหัว ผล การกวาดล้างของพัลส์ก๊าซเหล่านี้จะดึงพลังงานจากก๊าซไอเสียกลับมาได้มากขึ้น ลดการสูญเสียย้อนกลับที่ไม่พึงประสงค์ และปรับปรุงการตอบสนองที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำ^{[ 35 ] [ 36 ]}

คุณลักษณะทั่วไปอีกประการหนึ่งของเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบทวินสครอลล์คือหัวฉีดทั้งสองมีขนาดต่างกัน หัวฉีดขนาดเล็กกว่าจะติดตั้งในมุมที่ชันกว่าและใช้สำหรับการตอบสนองที่รอบต่ำ ในขณะที่หัวฉีดขนาดใหญ่กว่าจะทำมุมน้อยกว่าและเหมาะสำหรับเวลาที่ต้องการกำลังขับสูง^{[ 37 ]}

• 
  ภาพตัดขวางแสดงให้เห็นม้วนกระดาษสองม้วนของจอแสดง ผลแบบทวินสครอลล์ ของมิตซูบิชิ (ม้วนกระดาษขนาดใหญ่กว่าจะส่องสว่างด้วยสีแดง)
• 
  ท่อไอเสียโปร่งใสและท่อเทอร์โบของเครื่องยนต์ Hyundai Gammaแสดงให้เห็นกระบอกสูบที่จับคู่กัน (1 และ 4 และ 2 และ 3)

เทอร์โบชาร์จเจอร์แบบปรับรูปทรงเรขาคณิตได้ (หรือที่รู้จักกันในชื่อเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบปรับหัวฉีดได้ ) ใช้เพื่อเปลี่ยนอัตราส่วนความกว้างต่อความยาว ที่มีประสิทธิภาพ ของเทอร์โบชาร์จเจอร์เมื่อสภาวะการทำงานเปลี่ยนแปลง โดยทำได้โดยใช้ใบพัดปรับได้ซึ่งอยู่ภายในตัวเรือนกังหันระหว่างทางเข้าและกังหัน ซึ่งส่งผลต่อการไหลของก๊าซไปยังกังหัน เทอร์โบชาร์จเจอร์แบบปรับรูปทรงเรขาคณิตได้บางรุ่นใช้แอคทูเอเตอร์ไฟฟ้า แบบหมุน เพื่อเปิดและปิดใบพัด^{[ 38 ]}ในขณะที่บางรุ่นใช้แอคทูเอเตอร์แบบนิวแมติก

หากอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวของกังหันมีขนาดใหญ่เกินไป เทอร์โบจะไม่สามารถสร้างแรงดันบูสต์ที่ความเร็วต่ำได้ หากอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวมีขนาดเล็กเกินไป เทอร์โบจะทำให้เครื่องยนต์สำลักที่ความเร็วสูง ส่งผลให้แรงดันในท่อไอเสียสูงขึ้น การสูญเสียจากการสูบฉีดสูงขึ้น และในที่สุดกำลังขับจะลดลง การเปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิตของตัวเรือนกังหันเมื่อเครื่องยนต์เร่งความเร็ว จะช่วยรักษาอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวของเทอร์โบให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมที่สุด ด้วยเหตุนี้ เทอร์โบชาร์จเจอร์แบบปรับรูปทรงเรขาคณิตได้จึงมักมีความล่าช้าน้อยลง เกณฑ์แรงดันบูสต์ต่ำลง และประสิทธิภาพที่สูงขึ้นที่ความเร็วเครื่องยนต์สูงขึ้น^{[ 30 ] [ 31 ]}ข้อดีของเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบปรับรูปทรงเรขาคณิตได้คือ อัตราส่วนความกว้างต่อความยาวที่เหมาะสมที่สุดที่ความเร็วเครื่องยนต์ต่ำจะแตกต่างจากที่ความเร็วเครื่องยนต์สูงอย่างมาก

เทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าช่วยผสมผสานกังหันแบบดั้งเดิมที่ขับเคลื่อนด้วยไอเสียเข้ากับมอเตอร์ไฟฟ้า เพื่อลดอาการเทอร์โบแล็ก ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเทอร์โบชาร์จเจอร์ไฟฟ้าในช่วงต้นทศวรรษ 2020 เช่น การบูรณาการไฮบริดแบบอ่อน^{[ 39 ]}ทำให้เทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถเริ่มหมุนได้ก่อนที่ก๊าซไอเสียจะให้แรงดันที่เพียงพอ^{[ 40 ]}ซึ่งสามารถลดอาการเทอร์โบแล็ก^{[ 41 ]}และปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการขับขี่ด้วยความเร็วต่ำและสภาวะหยุดๆ ไปๆ มาๆ บ่อยครั้งในเขตเมือง ซึ่งแตกต่างจากซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไฟฟ้าที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวในการขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์

คอมเพรสเซอร์ดูดอากาศภายนอกผ่านระบบไอดีของเครื่องยนต์ อัดอากาศ แล้วส่งเข้าไปในห้องเผาไหม้ (ผ่านท่อร่วมไอดี ) ส่วนคอมเพรสเซอร์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์ประกอบด้วยใบพัด ตัวกระจายลม และตัวเรือนแบบก้นหอย ลักษณะการทำงานของคอมเพรสเซอร์อธิบายได้ด้วยแผนภูมิคอมเพรสเซอร์^{[ 1 ]}

เทอร์โบชาร์จเจอร์บางตัวใช้ "ปลอกหุ้มแบบมีช่องระบายอากาศ" ซึ่งมีวงแหวนของรูหรือร่องวงกลมที่ช่วยให้อากาศไหลผ่านรอบใบพัดคอมเพรสเซอร์ได้ การออกแบบปลอกหุ้มแบบมีช่องระบายอากาศสามารถต้านทานการเกิดการกระชากของคอมเพรสเซอร์ได้มากขึ้น และสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของล้อคอมเพรสเซอร์ได้^{[ 42 ] [ 43 ]}

ชุดประกอบหมุนตัวเรือนกลาง (CHRA) ประกอบด้วยเพลาที่เชื่อมต่อกังหันกับคอมเพรสเซอร์ เพลาที่เบากว่าสามารถช่วยลดอาการเทอร์โบแล็กได้^{[ 44 ]} CHRA ยังมีตลับลูกปืนเพื่อให้เพลานี้หมุนด้วยความเร็วสูงโดยมีแรงเสียดทานน้อยที่สุด

CHRA บางรุ่นใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำและมีท่อสำหรับให้สารหล่อเย็นของเครื่องยนต์ไหลผ่าน เหตุผลหนึ่งของการระบายความร้อนด้วยน้ำคือเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันหล่อลื่นของเทอร์โบชาร์จเจอร์ร้อนเกินไป^{[ 1 ]}

เทอร์โบชาร์จเจอร์แบบที่ง่ายที่สุดคือเทอร์โบชาร์จเจอร์แบบลอยตัวอิสระ^{[ 45 ]}ระบบนี้จะสามารถสร้างแรงดันบูสต์สูงสุดที่รอบเครื่องยนต์สูงสุดและคันเร่งเต็มที่ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีส่วนประกอบเพิ่มเติมเพื่อสร้างเครื่องยนต์ที่สามารถขับเคลื่อนได้ในสภาวะโหลดและรอบต่อนาทีที่หลากหลาย^{[ 45 ]}

ส่วนประกอบเพิ่มเติมที่มักใช้ร่วมกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ ได้แก่:

• อินเตอร์คูลเลอร์ - หม้อน้ำที่ใช้ระบายความร้อนอากาศขาเข้าหลังจากที่ได้รับแรงดันจากเทอร์โบชาร์จเจอร์^{[ 46 ]}
• การฉีดน้ำ - การฉีดน้ำเข้าไปในห้องเผาไหม้ เพื่อลดอุณหภูมิของอากาศขาเข้า^{[ 47 ]}
• วาล์วควบคุมแรงดัน ไอเสีย (Wastegate) - เทอร์โบชาร์จเจอร์หลายตัวสามารถสร้างแรงดันบูสต์ได้ในบางสถานการณ์ที่สูงกว่าที่เครื่องยนต์จะทนได้อย่างปลอดภัย ดังนั้นจึงมักใช้ wastegate เพื่อจำกัดปริมาณก๊าซไอเสียที่เข้าสู่กังหัน
• วาล์วระบายแรงดัน - เพื่อป้องกันคอมเพรสเซอร์หยุดทำงานเมื่อปิดคันเร่ง

เทอร์โบแล็กหมายถึงความล่าช้าที่เกิดขึ้นระหว่างการเหยียบคันเร่งและการหมุนของเทอร์โบชาร์จเจอร์เพื่อสร้างแรงดันบูสต์ โดยสมมติว่ารอบเครื่องยนต์อยู่ในช่วงการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}ความล่าช้านี้เกิดจากการไหลของก๊าซไอเสียที่เพิ่มขึ้น (หลังจากเปิดคันเร่งอย่างกะทันหัน) ซึ่งต้องใช้เวลาในการหมุนกังหันให้ถึงความเร็วที่สร้างแรงดันบูสต์ได้^{[ 51 ]}ผลของเทอร์โบแล็กคือการตอบสนองของคันเร่ง ลดลง ในรูปแบบของความล่าช้าในการส่งกำลัง^{[ 52 ]}ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไม่ประสบปัญหาเทอร์โบแล็กเนื่องจากกลไกคอมเพรสเซอร์ถูกขับเคลื่อนโดยตรงจากเครื่องยนต์^{[ 50 ]}

วิธีการลดอาการเทอร์โบแล็ก ได้แก่:

• ลดความเฉื่อยในการหมุนของเทอร์โบชาร์จเจอร์โดยใช้ชิ้นส่วนรัศมีต่ำกว่าและเซรามิกและวัสดุที่เบากว่าอื่นๆ^{[ 53 ] [ 54 ]}
• การเปลี่ยน อัตราส่วนความกว้างต่อความยาวของกังหัน(อัตราส่วน A/R)
• การเพิ่มแรงดันอากาศที่ชั้นบน (ทางออกของคอมเพรสเซอร์) และการปรับปรุงการตอบสนองของวาล์วระบายไอเสีย
• การลดการสูญเสียแรงเสียดทานของแบริ่ง เช่น การใช้แบริ่งฟอยล์แทนแบริ่งน้ำมันแบบเดิม
• การใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์แบบปรับหัวฉีดได้หรือแบบทวินสครอล
• ลดปริมาตรของท่อดาดฟ้าบน^{[ 54 ]}
• การใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์หลายตัวแบบเรียงลำดับหรือแบบขนาน
• การใช้ระบบป้องกันการหน่วง
• ใช้สปูลวาล์วเทอร์โบชาร์จเจอร์เพื่อเพิ่มความเร็วการไหลของก๊าซไอเสียไปยังกังหัน (ทวินสครอล)
• การใช้ลิ้นปีกผีเสื้อเพื่อบังคับก๊าซไอเสียให้ไหลผ่านช่องทางที่เล็กกว่าในท่อทางเข้าของเทอร์โบ
• เทอร์โบชาร์จเจอร์ไฟฟ้า^{[ 55 ]}และเทอร์โบชาร์จเจอร์ไฮบริด

ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันซึ่งมักเข้าใจผิดว่าเป็นอาการเทอร์โบแล็กคือเกณฑ์บูสต์ [ ^{56 ] ซึ่ง}ก็คือความเร็วรอบเครื่องยนต์ (rpm) ต่ำกว่าช่วงการทำงานของระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์ ดังนั้นเครื่องยนต์จึงไม่สามารถสร้างบูสต์ได้อย่างมีนัยสำคัญ ที่ความเร็วรอบต่ำ อัตราการไหลของก๊าซไอเสียไม่สามารถหมุนกังหันได้อย่างเพียงพอ

เกณฑ์การเพิ่มแรงดันทำให้เกิดความล่าช้าในการส่งกำลังที่รอบเครื่องยนต์ต่ำ (เนื่องจากเครื่องยนต์ที่ไม่ได้รับการเพิ่มแรงดันต้องเร่งความเร็วรถเพื่อเพิ่มรอบเครื่องยนต์ให้สูงกว่าเกณฑ์การเพิ่มแรงดัน) ในขณะที่อาการหน่วงของเทอร์โบทำให้เกิดความล่าช้าในการส่งกำลังที่รอบเครื่องยนต์สูง

เครื่องยนต์บางรุ่นใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์หลายตัว โดยปกติเพื่อลดอาการเทอร์โบแล็ก เพิ่มช่วงรอบต่อนาทีที่เกิดแรงดัน หรือทำให้โครงสร้างของระบบไอดี/ไอเสียง่ายขึ้น การจัดเรียงที่พบได้บ่อยที่สุดคือเทอร์โบชาร์จเจอร์คู่ อย่างไรก็ตาม การจัดเรียงแบบเทอร์โบสามตัวหรือสี่ตัวก็เคยถูกนำมาใช้ในรถยนต์ที่ผลิตเพื่อจำหน่ายทั่วไป เช่นเครื่องยนต์ Bugatti W16ที่ใช้ในรถยนต์ Bugattiหลาย รุ่น ^{[ 57 ]}

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์คือ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ถูกขับเคลื่อนด้วยกลไกจากเครื่องยนต์ (มักจะผ่านสายพานที่เชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยง ) ในขณะที่เทอร์โบชาร์จเจอร์ได้รับพลังงานจากพลังงานจลน์ของ ก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์^{[ 58 ]}เทอร์โบชาร์จเจอร์ไม่ได้สร้างภาระทางกลโดยตรงให้กับเครื่องยนต์ แม้ว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์จะสร้างแรงดันย้อนกลับของไอเสียให้กับเครื่องยนต์ ทำให้การสูญเสียจากการสูบจ่ายเพิ่มขึ้น^{[ 58 ]}

เครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จเจอร์เป็นที่นิยมใช้ในงานที่ต้องการการตอบสนองของคันเร่งเป็นสิ่งสำคัญ และเครื่องยนต์ซูเปอร์ชาร์จเจอร์มีโอกาสน้อยที่จะทำให้ความร้อนสะสมในอากาศที่เข้าสู่ระบบไอดี

การผสมผสานระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไอเสียและซูเปอร์ชาร์จเจอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สามารถลดจุดอ่อนของทั้งสองอย่างได้^{[ 59 ]}เทคนิคนี้เรียกว่าทวินชาร์จเจอร์

เทอร์โบชาร์จเจอร์ถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ ดังต่อไปนี้:

• เครื่องยนต์รถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน
• เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถยนต์และรถตู้
• เครื่องยนต์รถจักรยานยนต์ (พบได้ค่อนข้างน้อย)
• เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถบรรทุกเริ่มต้นด้วย รถบรรทุก Saurerในปี พ.ศ. 2481 ^{[ 60 ]}
• เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถบัสและรถโดยสาร
• เครื่องยนต์ลูกสูบสำหรับเครื่องบิน
• เครื่องยนต์เรือ
• หัวรถจักรและ เครื่องยนต์ ดีเซลแบบหลายตู้สำหรับรถไฟ
• เครื่องยนต์แบบอยู่กับที่/เครื่องยนต์อุตสาหกรรม

ในปี 2017 รถยนต์ที่ขายในสหรัฐอเมริการ้อยละ 27 ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์^{[ 61 ]}ในยุโรป รถยนต์ทั้งหมดร้อยละ 67 ติดตั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์ในปี 2014 ^{[ 62 ]}ในอดีต เทอร์โบชาร์จเจอร์มากกว่าร้อยละ 90 ติดตั้งในเครื่องยนต์ดีเซล อย่างไรก็ตาม การนำมาใช้ในเครื่องยนต์เบนซินกำลังเพิ่มขึ้น^{[ 63 ]}บริษัทที่ผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์มากที่สุดในยุโรปและสหรัฐอเมริกา ได้แก่Garrett Motion (เดิมคือ Honeywell), BorgWarnerและMitsubishi Turbocharger ^{[ 2 ] [ 64 ] [ 65 ]}

ความล้มเหลวของเทอร์โบชาร์จเจอร์และอุณหภูมิไอเสียสูงที่เกิดขึ้นเป็นหนึ่งในสาเหตุหลายประการของการเกิดไฟไหม้รถยนต์^{[ 66 ]}

ความล้มเหลวของซีลจะทำให้น้ำมันรั่วเข้าไปในระบบไอเสีย ซึ่งมักจะทำให้เกิดควันสีเทาอมฟ้า^{[ 67 ]}สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล สิ่งนี้อาจทำให้เกิดเหตุการณ์ เครื่องยนต์ดีเซลทำงานผิดปกติ

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเทอร์โบชาร์จเจอร์

• เกจวัดแรงดันบูสต์
• การลดขนาดเครื่องยนต์
• การชาร์จแรงดันพัลส์ไอเสีย
• เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จแบบร้อน