Размеры компрессора определяются по объемному расходу воздуха V (м³/с) и требуемой степени повышения давления p₂ / p₁.

Теоретическая индикаторная диаграмма для четырехтактных двигателей с механическим наддувом показана на рис. 3.1.

На индикаторной диаграмме совершенного двухтактного двигателя отпадает петля газообмена, представляющая собой на рис. 3.1 заштрихованную площадку между линиями р₁ и р₂.

Индикаторная работа совершенного двигателя L­₁ складывается из составляющей высокого давления ? р dV и работы насосных ходов (р­₂ -  р₁) V_h;

Положительная работа насосных ходов четырехтактного дви­гателя должна компенсироваться отрицательной работой ком­прессора (рис. 3.2). Так как по определению цилиндр совершен­ного двигателя V_h + V_с наполнен свежим зарядом, работа ком­прессора соответствует площади, ограниченной слева осью ординат.

Адиабатная работа компрессора составляет

Под давлением р здесь понимается общее давление, которое скла­дывается из статической и динамической частей. Поскольку p₂/p₁ > 1, то работа нагнетателя получается отрицательной. к. п. д. компрессоров, как правило, относят к адиабатной работе сжатия.

Адиабатный напор компрессора определяется по формуле

В приведенных формулах: H_{к ад} имеет единицу измерения кгс?м/кг, если R или с_р подставляются в кгс?м/(кг?К), и еди­ницу измерения Дж/кг, если R или с_р выражены в Дж/(кг?К). Как правило, знак минус опускают при определении работы ком­прессора, тогда L_{к ад} = тН_{к ад}.

Действительная работа компрессора определяется по фор­муле

L_к = mH_{к ад} / ?_{к ад} , (3.4)

где ?_{к ад} — адиабатный к. п. д. компрессора, отнесенный к мощ­ности на валу.

Если в уравнение (3.4) вместо массы т в кг подставить мас­совый расход воздуха G_в в кг/с, то получим мощность компрес­сора:

N_к = G_в H _{к ад­} / ?­_{к ад} л. с., если H_{к ад} имеет единицу измерения кгс?м/с.

При свободном турбонаддуве р₃, как правило, меньше, чем p₂. Для двухтактных двигателей должно выполняться условие p₃ < p₂ так как в этом случае возможно осуществление процесса продувки; в четырехтактных двигателях на режимах малых нагрузок p₃ ? p₂. Площадь диаграммы, соответствующая работе турбины, имеет форму, показанную на рис. 3.3.

Расширение газа от состояния, соответствующего концу расширения в цилиндре (точка 5 ц), до состояния на входе в турбину (точка 3) теоретически осуществляется со средним показателем политропы п, несколько меньшим, чем k; 1 < п <k. Работа, соот­ветствующая вертикально заштрихованной площади 5ц—3'—О, в значительной мере не используется для механической работы, а переходит в теплоту. Поэтому температура Т₃ несколько выше температуры изоэнтропного расширения 5ц—3'. Адиабатная ра­бота турбины

Так как p₄/р₃ < 1, то работа получается положительной.