Двигатель - это не что иное, как воздушный насос, и мощность, которую он способен выдавать, напрямую зависит от объема воздуха, которую он может перекачать через себя за цикл. Вот тут-то и становится понятной американская поговорка «No replacement for displacement» — «ничто не заменит объём двигателя».
Но эта поговорка была актуальна до начала массового использования нагнетателей и турбокомпрессоров в двигателях. Принудительное нагнетание воздуха в цилиндры увеличивает мощность двигателя за счет большей плотности того же объема воздуха. Другими словами: чем больше воздуха, тем больше топлива можно сжечь и получить больше мощности. Следовательно, при использовании нагнетателя, двигатель меньшего объема выдает такую же, а зачастую и большую мощность нежели двигатель с большим объемом.
Современное использование термина "нагнетатель" относится, в частности, к воздушному компрессору с механическим приводом от коленчатого вала. Такой вид компрессора забирает часть мощности двигателя на собственную работу, что снижает общий КПД двигателя. Преимущество турбокомпрессора в том, что он представляет собой воздушный компрессор, работающий исключительно за счет энергии выхлопных газов. Такой компрессор эффективнее и не требует дополнительных затрат мощности двигателя.
За последние 15 лет произошел настоящий бум в разработке турбокомпрессоров с изменяемой геометрией (VGT) для дизельных двигателей, а в последние годы появилось даже несколько моделей для бензиновых двигателей, способных выдерживать более высокие нагрузки.
VGT позволяют одному турбокомпрессору эффективно работать в широком диапазоне оборотов двигателя за счет непрерывного изменения ширины канала, через который выхлопные газы направляются в корпус турбины, что обеспечивает практически полное отсутствие турбоямы и лучшую приемистость.
Вспомним, чему нас учили на уроках физики в старших классах: увеличивая плотность воздуха, за счет турбонаддува (сжатия), мы в конечном итоге значительно повышаем температуру воздуха на впуске. Таким образом, основной задачей становится контроль температуры в цилиндрах для предотвращения детонации и внутренних повреждений двигателя, вызванных повышением температуры и давления.
Производители используют несколько различных методов для охлаждения нагнетаемого воздуха, такие как промежуточный охладитель (интеркулер) типа "воздух—воздух", промежуточный охладитель типа "воздух-вода" или вообще без охладителя при использовании некоторых более экзотических гоночных видов топлива, как метанол.