L’efficacité volumétrique est l’un des ratios clés qui aident à déterminer le degré de performance d’un moteur automobile ou d’une pompe hydraulique. En bref, il indique la quantité d’air et de carburant qui se trouve dans le cylindre à un moment précis de son fonctionnement. L’efficacité volumétrique est généralement exprimée sous forme de pourcentage. Généralement, plus le pourcentage est élevé, plus le moteur est puissant et rapide.
Plus précisément, l’efficacité volumétrique traite de deux choses: la quantité maximale théorique d’air pompé dans un moteur et la quantité réelle d’air pompée. Le maximum théorique est déterminé en calculant le volume total global du moteur, également appelé déplacement – en bref, la quantité d’air pouvant entrer dans les cylindres d’un moteur. Un cylindre a son volume maximum lorsque le piston à l’intérieur est à sa position la plus basse, également connue sous le nom de « point mort bas ».
En termes simples, si vous pouvez pomper 0.13 gallon (0.5 litre) de mélange air-carburant dans un cylindre d’un volume de 0.13 gallon (0.5 litre) au point mort bas, vous avez atteint une efficacité de volume de 100 %. En revanche, si seulement 0.10 gallon (0.4 litre) entre dans le cylindre, vous avez atteint un rendement de 80 % du volume.
Dans le monde réel, la quantité réelle d’air pompée dans le moteur est rarement égale à son maximum théorique. Cela est dû à divers facteurs, notamment les pertes par friction, les fuites et la conception du moteur. Lorsque l’air doit passer par de nombreux tours et soupapes pour atteindre les cylindres, une certaine résistance de l’air se produit inévitablement, laissant une partie de cet air derrière. Sur un moteur à aspiration naturelle – c’est-à-dire tout moteur sans améliorations de pompage telles que les turbocompresseurs – c’est généralement le cas. Les passionnés d’automobiles modifient souvent diverses parties du moteur pour rapprocher la quantité réelle d’air de son maximum théorique; en d’autres termes, augmenter son efficacité volumétrique.
Des dispositifs tels que les turbocompresseurs et les suralimentateurs augmentent en fait l’efficacité volumétrique d’un moteur de plus de 100%, car ils augmentent considérablement la densité de l’air à l’intérieur des cylindres. Dans des conditions statiques, comme lorsque le moteur est éteint, les molécules d’air à l’intérieur du cylindre seraient capables de remplir toute sa cylindrée maximale, mais elles seraient relativement éloignées. En revanche, le fait de pomper de l’air de manière agressive dans le cylindre rapproche ces molécules, ce qui entraîne une densité d’air plus élevée.
Des densités d’air plus élevées entraînent une production d’énergie plus élevée, car plus vous pouvez faire entrer d’air dans le cylindre à son étape d’admission – c’est à ce moment-là que le cylindre descend jusqu’au point mort – plus vous pouvez mélanger de carburant avec lui. Ce mélange air-carburant ultra-puissant est ensuite comprimé par le piston montant jusqu’à ce qu’il s’enflamme, fournissant plus de puissance à la sortie du moteur et résultant en des performances moteur plus rapides et plus fortes.