Принцип действия турбонагнетателя несложный. Турбонагнетатель собирается из двух роторов, размещенных на общем валу. Один из них находится в системе выпуска отработанных газов и приводится в движение энергией газов из выхлопной системы, добывающих из мотора. Следующий из роторов находится во впускном тракте. Благодаря определенно подобранным лопастям, под влиянием вращательного движения вала они продвигают в мотор воздух под напором выше атмосферного. Качественный ремонт турбин, сопутствует тому, что двигатель работает более эффективно.
Это работает потому, что полученная мощность пропорциональна величине дозы топлива, горящего в определенное время. Однако для того, чтобы сжигание происходило целесообразно, необходимо обеспечить нужный объем кислорода. Для сжигания килограмма топлива необходимо около 14 килограммов воздуха. Большее количество воздуха, позволяет сжечь при одинаковых оборотах и одинаковой мощности двигателя, соответственно, больше топлива. Смесь сгорает более конкретно, так что выхлопные газы менее токсичны.
Почему турбонагнетатель сейчас настолько популярен (в настоящее время применяется почти во всех новых дизельных двигателях, а также во многих транспортных средствах), это простое изобретение, которое на практике, несет с собой достаточно неприятностей и необходимость выполнять ремонт турбины. Турбонагнетатель работает в очень тяжелых условиях. Его рабочее колесо находится в потоке выхлопных газов, достигающих более 1000°C. В дополнение, вал турбины крутится со скоростью, доходящей до 290 тысяч оборотов в минуту. Изобрести оборудование, которое это выдержит, было реальной проблемой для конструкторов. В добавлении, весь мотор должен быть подстроен для достижения более высокой мощности через усиленный макет вала, более эффективное охлаждение и улучшение смазки.
Другой проблемой была неравная характеристика работы двигателя с турбонаддувом. Первые такие двигатели имели так называемые турбо задержки. Явление это заключалось в том, что между прибавлением газа и реакцией мотора проходило какое-то время. Турбине понадобилось время, прежде чем она сможет доставить в мотор воздух под соответствующим напором. Когда это происходило, машина с большой силой ускорялась и только ремонт турбокомпрессора помогал решить эту проблему. В настоящее время благодаря развитию техники, это явление почти полностью устранено. Турбонагнетатели имеют разгрузочное клапаны, регулирующие напор наддува в системах с изменяемой геометрией турбины.