渦輪增壓器

是一種利用內燃機運作所產生的廢氣透過由定子和轉子組成的結構驅動之空氣壓縮機（Air-compressor）。與機械增壓器功能相若，兩者都可增加進入內燃機或鍋爐的空氣流量，從而令機器效率提升。常見用於汽車引擎中，透過利用排出廢氣的熱量及流量，渦輪增壓器能提升內燃機的馬力輸出，部分車輛在設計時採用渦輪增壓器並非為了增加發動機功率，而是透過渦輪增壓器搭配較小汽缸容積的發動機，在不犧牲引擎輸出效能的前提下（與自然進氣發動機相比）來提升燃油的經濟性與環保性。

一般車用內燃機在加裝增壓器後重量都會增加，所用作克服慣性的能量會上升。因渦輪增壓器大部分時間都是利用引擎排出之廢氣作為其動力來源，相較於由引擎曲軸（Crankshaft）驅動之機械增壓器具有優勢。但因引擎處於低轉數運作時，所排放廢氣流量較低，因此渦輪增壓器在葉片轉數達不到最低要求時，增壓表現並不如機械增壓器理想，而出現渦輪遲滯（Turbo-Lag）現象。但隨著科技發展，渦輪增壓器已實現提早介入，以提高低轉速時發動機效率。

以氣箔軸承為基礎製造出來的渦輪增壓器剖面圖

引擎內部的燃燒

渦輪增壓器常使用於增加內燃機的進氣量，進而增加馬力輸出量。在飛航應用上渦輪增壓器是為了能在高海拔的地方能夠有自然進氣引擎在低海拔的進氣量，通常稱之增壓正常化（turbonormalizer）。軸、軸承、輪葉與渦輪會以數萬到數十萬RPM運轉。許多種軸承在如此高的轉速需要潤滑與冷卻系統。渦輪增壓器的潤滑系統可以是獨立系統或是從引擎供油系統提供。提供潤滑系統的冷卻器可能為雙重冷卻系統，冷卻劑可以是外來的，如引擎冷卻系統，或是空冷機組。通常汽車上渦輪增壓器的潤滑與冷卻水系統是來自於機油與引擎冷卻液。有些特殊的軸承，像是箔軸承，能夠減少或不需額外潤滑且降低冷卻系統的門檻。

在加速型賽車內的一對渦輪增壓器套用到直列六缸引擎

CHRA的對面是渦輪機與輪葉，包含在它們摺疊起來像是蝸牛殼的錐形風罩內。這些風罩是在收集與導風流的方向。而這個風罩的形狀與大小可以很直接的影響渦輪增壓器的整體特性與效能。圓錐管道的每一處截面積（A），和該處與風罩中心所成的半徑（R），可以表示成一個比值（AR，A/R，A：R）。通常基本的渦輪增壓器擁有多種AR值的渦輪風罩可供選擇。這樣便可允許設計者對整個動力系統去對效能、反應度與效率去做協調。在加速型賽車內的一對渦輪增壓器套用到直列六缸引擎2JZ-GTE上

以相當高的速度旋轉的壓縮渦輪機會吸引大量的空氣推進引擎內。當渦輪增壓機的輸出流量超過汽缸容量，進氣系統就會出現正壓。而元件旋轉的速度是與壓縮空氣總質量的氣流成比例。為了防止渦輪產生的壓力超出引擎的負荷，或是為了增加耐久度，轉速必須要可以被控制住。洩壓閥是最常見的機械式轉速控制系統，通常也會另外增加壓力控制器（boost controller）來輔助。洩壓閥的主要功能是當進氣壓達到設定的上限，一部分的廢氣就會繞過渦輪機，就會達到穩定壓力的效果。

渦輪增壓器能夠提高輸出引擎效率，但是需要解決它的缺點才能推廣。汽車的自然進氣引擎為了吸取空氣進汽缸，使用活塞創造一個低壓區。由汽缸容積與活塞速度來決定有多少空氣能被“抽”入引擎裡，因為大氣是恆壓的，最後進氣量會被限制住。而利用這個方式把空氣吸入燃燒室內的多寡稱之容積效率（volumetric efficiency）。從渦輪增壓器增加了空氣進入汽缸的壓力，與該空氣量進入到汽缸內很大程度上取決於時間與壓力，氣體吸引造成壓力增加。吸收的壓力大小，在缺乏渦輪增壓器之下是決定於大氣壓力，但是加入渦輪增壓器之後增加的壓力就能控制。

利用壓縮機增加進氣缸的氣壓通常稱為強制進氣（forced induction）。離心式機械增壓器的運作方式與渦輪增壓器相同；然而，讓壓縮機的旋轉能量前者是引擎曲軸而後者是廢氣。因此渦輪增壓原則上是比較有效率的，因為渦輪的動力來自引擎的熱能，把廢氣的能量轉化成動能，不然就浪費掉能量了。機械增壓器的使用，是在犧牲一部分引擎產生的能量，產生了淨增產值的能量。

可靠性

渦輪增壓器可能會被弄髒或是衰退的機油加速耗損，而且大多的製造商建議要幫渦輪增壓引擎勤加換油；許多擁有者及一些公司建議使用合成機油，與傳統機油相比，他比較易於稀而且比較不容易衰退。因為渦輪增壓器運轉時容易發熱，很多人建議在熄火前如果渦輪增壓器才剛運轉完畢，讓引擎待命1至3分鐘（多數的製造商指出在熄火前待機10秒來確定渦輪增壓器確實運行於它的待機速度，來避免因機油停止供給造成軸承損壞）。這樣可讓渦輪吸入較低的排氣溫度來降溫，而且能夠保證當渦輪與排氣歧管溫度依然非常高時機油有輸送到渦輪增壓器，否則潤滑油的煤焦會再軸承吸收油時卡在機器內，導致當汽車重新啟動時軸承很快的耗損。高溫機油內的雜質會累積起來並導致堵塞供油系統。這問題在柴油引擎上並不明顯，因為柴油引擎的廢氣溫較低與引擎轉速相對比較低。

渦輪計時器（turbo timer）可以讓運轉中的引擎提供一個已預先指定的時間來自動的提供降溫週期。箔軸承內的煤焦也能除去。更復雜的是使用水冷式軸承卡夾需要防止煤焦跑進去。當引擎關閉和自然的熱迴圈會使卡夾內的水沸騰。所以還是不要在渦輪還在運轉時把引擎關閉。

依照慣例是使用管狀頂蓋而不是使用鑄鐵的歧管，這樣會因為較輕的頂蓋而減少冷卻所需的時間。

渦輪延遲

渦輪延遲（Turbo lag）有時會使駕駛者感覺在踏下油門與渦輪提供衝力之間有一段時間差，此時不但無平常的加速表現，甚至有比自然進氣車款更慢的感受。其他如利用曲軸帶動的機械增壓則不會出現這個現象。

成因

這個問題是由於當時排氣系統推動渦輪的壓力需要克服渦輪的旋轉慣性與要提供歧管壓力的最低轉速，如果渦輪無法帶動壓縮機，引擎就只能靠自身壓縮比來吸氣，但通常有配渦輪增壓器的引擎（尤其是原廠）會把增壓器帶來的壓力算進而減少壓縮比以保護引擎安全，所以造成渦輪延遲發生時燃燒效率比自然進氣引擎低而加速減慢。如果設定壓縮比與自然進氣引擎相同，渦輪延遲發生時就不會有加速較慢的問題，但若到高轉速高增壓的時候，過高的壓力很容易損壞汽缸，反而危險，因此還是選擇降低壓縮比來犧牲效能以確保安全。