نشأت فكرة الشحن الزائد أو التغذية الزائدة في المحركات ذات الاحتراق الداخلي في الولايات المتحدة الأمريكية في مطلع القرن الماضي ( 1900 م ). تبلورت هذه الفكرة في أوربا و أجريت أول التجارب بضع سنوات من بعد و استخدمت أثناء الحرب العالمية الأولى في محركات الطائرات استخداما واسعا جدا. في بداية السبعينات ( 1970 م ) و مع ظهور سبائك معدنية جديدة تتحمل الإجهادات العالية و الدرجات الحرارة العالية، طور أحد المختبرات السويدية جهاز الشحن الزائد و أصبح منذ ذلك الحين يستخدم في محركات السيارات العادية الديزل و البنزين و كذلك سيارات السباق.

مبدأ هذا الجهاز يعتمد على فكرة أن كلما كان ضغط الهواء المسحوب داخل أسطوانة الاحتراق عالي و بالتالي كمية أكبر من الوقود للحرق كلما كانت قدرة المحرك أكبر. و العكس صحيح بالنسبة لدرجة الحرارة. إذن المراد هو إيجاد جهاز أول يرفع ضغط الهواء المسحوب أي دفعه بقوة و ليس سحبه بالمكبس طبيعيا و جهاز ثاني لتبريد هذا الهواء المضغوط قبل إدخاله في أسطوانة الاحتراق.

الجهاز الأول مكون من عنفتين (2 Turbines ) مثبتين في طرفي عمود. للعنفة الأولى و ضيفة عنفة ( توربينة Turbine ) و للعنفة الثانية وظيفة ضاغط للهواء ( كمبرسر compressor) مما يعطي للجهاز اسم Turbocompressor و للمحرك المزود بهذا الجهاز بمحرك توربو Turbo.

الشكل 1

الغازات المحترقة أو غازات العادم المطرودة إلى الخارج في الجهاز الأول تدير التوربينة و بدورها تدير الكمبرسر الذي يضغط الهواء المسحوب من الخارج قبل أن يوجه إلى أسطوانة الاحتراق (أنظر الشكل 1).الهواء الساخن يحتل حجم أكبر من الهواء البارد و بالتالي نستفيد من تبريد الهواء المضغوط قبل إدخاله في أسطوانة الاحتراق. عند مرور الهواء المسحوب على الكمبرسر ترتفع درجة حرارته إلى حوالي °C 120 فيبرد هذا الهواء بتمريره على الجهاز الثاني الذي يتمثل في محول هواء-هواء (Intercooler ) يوضع أمام مبرد المحرك ( Radiator ) و يوجه هذا الهواء الضغوط إلى أسطوانة الاحتراق بدرجة حرارة حوالي °C 60 (أنظر الشكل 2).

الشكل 2

أما غازات العادم فتكون درجة حرارتها عالية جدا مما يقتضي تبريد الجهاز بالماء لتفادي كل تزايد في الحرارة و احتراق زيوت التشحيم.

و بالتالي المحرك المجهز بالجهازين(Turbo-Intercooler ) يعطي تجاوب سريع للمحرك بتكلفة أقل بحيث يبدأ التفاعل في سرعات المحرك المنخفضة مثلا في 1500 دورة/الدقيقة قدرة المحرك تزداد بـ 20 % و ترتفع إلى من 40 إلى 50 % في سرعة 3000 دورة/الدقيقة و هي القصوى. بالرغم من الزيادة البسيطة بحوالي 10 إلى 15 % في سعر السيارة توربو على السيارة ذات المحرك العادي فإن الطلب على السيارات توربو أصبح يتزايد بشدة في الدول الأوروبية.