Der Ladeluftkühler ist Teil des Turboladersystems und sitzt zwischen Verdichter (Turbo) und Einlassventil (Motor). Die Motorleistung eines Verbrenners hängt immer von der verbrannten Kraftstoffmenge ab. Ein normaler Benzinmotor benötigt für die Verbrennung eines Kilogramms Kraftstoff exakt 14,7 kg Luft, während ein Dieselmotor 14,67 kg benötigt. Der Turbolader verdichtet die angesaugte Luft. Deshalb kann mehr Kraftstoff eingespritzt und verbrannt werden kann. Das führt zu einer Leistungssteigerung, ohne den Motor zu ändern.
Die Luft wird durch die Verdichtung im Turbo auf bis zu 180 Grad erhitzt. Deshalb sinkt der Sauerstoffgehalt stark ab und der Wirkungsgrad des Turboladers bricht ein. Nicht nur die Leistung nimmt ab, sondern es werden zusätzlich auch die Zylinderköpfe und Ventile stärker belastet. Bei Benzinmotoren kommt es zudem vermehrt zu Frühzündungen. Je kälter die angesaugte Luft, desto besser der Turbo-Wirkungsgrad und so ebenfalls die Motorleistung. An dieser Stelle kommt nun der Ladeluftkühler zum Einsatz. Die Ansaugluft wird durch den Kühler auf einen Bereich von 10 bis 20 Grad über der Umgebungstemperatur gekühlt, um den Sauerstoffanteil anzuheben.
Ein luftgekühlter LLK leitet die Ansaugluft durch mehrere Kanäle mit Lamellen. Die Luft kommt mit einer größeren Abkühlfläche in Verbindung, wobei sich der Druck reduziert. Da das Luftvolumen verringert wird, kann wesentlich mehr Kraftstoff eingespritzt werden, weshalb der Druckverlust halb so wild ist. Ein wassergekühlter LLK benötigt oft deutlich weniger Platz und ist entsprechend vor allem für kleinere Fahrzeuge geeignet. Die kompakte Bauweise ermöglicht ein besseres Ansprechverhalten beim Gasgeben. So wird das “Turbo-Loch” vermieden. Allerdings führt ein wassergekühltes Ladeluftkühler-System zu einem Abfall im Wirkungsgrad von etwa 10 %, da elektrische Energie für das Antreiben der Umwälzpumpe erforderlich ist.