Turbosprężarka to w istocie napędzany gazami wydechowymi kompresor powietrza. Gazy spalinowe opuszczając silnik poprzez kolektor wydechowy kierowane są do komory turbiny w której znajduje się wirnik. Poprzez wspólny wałek napędza on wirnik kompresora znajdujący się po drugiej stronie urządzenia (często nazywaną „zimną”), który spręża powietrze zasilające silnik. Ponieważ sprężone powietrze zawiera w jednostce objętości więcej tlenu, turbiny tworzą lepsze warunki dla procesu spalania. Zwiększona ilość tlenu w połączeniu z dodatkową ilością paliwa może zostać wykorzystana do zwiększenia mocy silnika, lub jak w przypadku silników diesla, umożliwia pełniejsze spalanie, redukując znacznie ilość emitowanych zanieczyszczeń i podnosząc jego sprawność.
Zwiększając kompresję powietrza, a więc ilość gazu znajdującą się w tej samej objętości, podnosi się równocześnie jego temperaturę. Większa temperatura to mniejsza gęstość, co oznacza, że do cylindrów trafia mniejsza ilość tlenu, niż gdyby temperatura powietrza była niższa. Dlatego stosując turbosprężarki, wykorzystuje się też chłodnicę powietrza doładowującego (intercooler). Najczęściej jest to wymiennik ciepła typu powietrze-powietrze lub (rzadziej) powietrze-woda.
Samochody wyposażone w silniki doładowane turbosprężarką charakteryzują się następującymi zaletami:
Bezpieczeństwo:
Turbodoładowany silnik jest w stanie wygenerować do kilkukrotnie większą moc niż jego atmosferyczny, niedoładowany odpowiednik. Jako przykład niech posłuży historyczny już silnik Formuły 1, który przy pojemności 1.5l wytwarzał na kołach moc przekraczającą 1000 KM. W warunkach standardowych realne jest podwojenie mocy silnika atmosferycznego, czyniąc samochód szybciej reagującym na polecenia kierowcy, a więc w efekcie bezpieczniejszym. Turbodoładowanie zapobiega również spadkowi mocy silnika wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza.
Ekonomia:
Turbosprężarki wykorzystują i przetwarzają energię wytwarzaną przez gazy opuszczające silnik, transformując je w moc. W konsekwencji doładowane silniki są znacznie bardziej ekonomiczne niż ich atmosferyczne odpowiedniki.
Ekologia:
Ponieważ turbosprężarka dostarcza do silnika zdecydowanie więcej powietrza, spalanie w komorze cylindrów przebiega sprawniej i pełniej, a w związku z tym „czyściej”. Dzisiejsze silniki typu turbo diesel wytwarzają o 50% mniej NOx i CO2 niż ich poprzednicy.