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터보차저는 기존에 대기로 바로 배출되던 배기가스를 배기 통로에 마련된 터빈의 회전력으로 회수하고, 동시에 흡기계에 마련된 압축기에 의해서 혼합 가스의 충전 효율을 높이며 출력 및 연료비를 향상시키는 역할을 하는 장치입니다. 현재 거의 모든 디젤엔진에 장착이 되어 있는 상황이며, 가솔린엔진에도 점진적으로 장착이 증가되고 있는 상황입니다. 터보차저의 최초 등장은 19세기 말경에 시작되었습니다.

최초의 과급장치는 1878년에 제작된 2행정 엔진용 슈퍼차저이며, 터보차저의 시초라고 할 수 있는 개념은 스위스의 공학자 알프레드 부치에 의해서 고안되었고, 그는 1905년 배기가스로 작동하는 압축기를 사용한 터보디젤엔진의 특허를 등록하였습니다. 초기의 터보차저는 주로 항공기 엔진에 사용되었으며 1차 세계대전 당시 프랑스는 군 전투기에 터보차저를 적용해 성공적인 결과를 얻었습니다. 높은 고도에서는 공기압이 낮아 산소 농도가 희박해지고, 이에 따라 전투기 엔진의 출력이 감소하는 데, 이를 터보차저를 적용하여 극복하였습니다.

이후 1920년대에는 터보차저를 사용하는 선박과 기관차가 나타나기 시작하였으며, 미국에 의해서는 항공 분야에서 활발히 개발되어 2차 세계대전 당시 미군 전투기에도 널리 적용되게 되었습니다. 터보차저 엔진을 사용하는 최초의 양산형 자동차는 1962년에 출시된 OLDSMOBILE사의 터보 모델이며, 이후 1978년 출시된 SAAB의 99 TURBO가 큰 인기를 얻었고 이를 시작으로 본격적으로 터보차저가 장착된 자동차 엔진이 널리 쓰기에 되었습니다. 터보차저의 원리 및 장착목적에 대하여 설명하면 다음과 같습니다.

자동차의 엔진은 연료가 폭발할 때 나오는 힘으로 크랭크축을 돌려 회전력을 얻습니다. 피스톤이 위에서 아래로 내려갈 때 실린더 안은 순간적으로 진공상태가 되며, 이 때문에 흡기 밸브를 열어 주면 공기가 대기압에 의해 빨려 들어가게 되는 것입니다. 이렇게 대기의 압력을 이용해 공기가 들어가는 엔진을 자연흡기(NA, Naturally Aspirated) 방식이라고 합니다.

엔진의 폭발력은 공기와 연료를 많이 섞어서 태울수록 커집니다. 따라서 엔진은 충분한 연료 폭발을 도모하기 위해서 배기량만큼 혼합기를 흡입하여야 하는데 자연흡기 엔진에선 대기압 이상의 공기를 빨아들일 수 없기 때문에 실제로는 배기량의 80% 정도만큼 밖에 흡입할 수 없습니다. 이 때문에 출력을 높이기 위해 배기량을 키우거나 밸브 수를 늘리거나 밸브 직경을 크게 하고 있지만, 이렇게 하더라도 들어가는 공기의 양이 제한되어 출력이 일정 수준 이상으로는 올라가지 못합니다.

이런 점을 해결하기 위해 자동차 역사 초기부터 강제로 공기를 넣는 수퍼차저가 연구되었습니다. 터보차저나 슈퍼차저를 사용하여 터빈이나 펌프를 강제적으로 돌려 공기의 압력을 증가시키면 많은 공기가 실린더 내로 들어가 연소효율이 높아지면서 파워도 상승합니다. 수퍼차저 및 터보차저와 같이 공기를 강제로 주입하는 방식을 과급방식이라고 하며, 이는 실린더내의 부압을 이용하여 대기중의 공기를 단순 주입하는 자연흡기 방식과 대비되는 개념입니다.