La eficiencia volumétrica es una de las relaciones clave que ayudan a determinar el grado de rendimiento de un motor de automóvil o una bomba hidráulica. En resumen, indica la cantidad de aire y combustible que hay en el cilindro en un momento específico de su funcionamiento. La eficiencia volumétrica se expresa comúnmente en forma de porcentaje. Por lo general, cuanto mayor es el porcentaje, más potente y rápido es un motor.
Más específicamente, la eficiencia volumétrica se ocupa de dos cosas: la cantidad máxima teórica de aire bombeado en un motor y la cantidad real de aire bombeado. El máximo teórico se determina calculando el volumen total general del motor, también llamado desplazamiento, en resumen, cuánto aire puede caber en los cilindros de un motor. Un cilindro tiene su volumen máximo cuando el pistón en su interior está en su posición más baja, también conocido como «punto muerto inferior».
En términos simples, si puede bombear 0,13 galones (0,5 litros) de mezcla de aire y combustible en un cilindro con un volumen de 0,13 galones (0,5 litros) en el punto muerto inferior, ha logrado una eficiencia de volumen del 100%. Por el contrario, si solo 0.10 galones (0.4 litros) ingresan al cilindro, ha logrado un 80% de eficiencia de volumen.
En el mundo real, la cantidad real de aire bombeado al motor rara vez es igual a su máximo teórico. Esto se debe a varios factores, incluida la pérdida por fricción, fugas y el diseño del motor. Cuando el aire tiene que pasar por muchas vueltas y válvulas para llegar a los cilindros, es probable que se produzca cierta resistencia al aire, dejando atrás parte de ese aire. En un motor de aspiración natural, es decir, cualquier motor sin mejoras de bombeo como los turbocompresores, este suele ser el caso. Los entusiastas del automóvil a menudo modifican varias partes del motor para acercar la cantidad real de aire a su máximo teórico; en otras palabras, aumentar su eficiencia volumétrica.
Los dispositivos como los turbocompresores y los sobrealimentadores en realidad aumentan la eficiencia volumétrica de un motor en más del 100% porque aumentan sustancialmente la densidad del aire dentro de los cilindros. En condiciones estáticas, como cuando el motor está apagado, las moléculas de aire dentro del cilindro podrían llenar todo su desplazamiento máximo, pero estarían relativamente separadas. El bombeo de aire agresivo en el cilindro, por el contrario, acerca esas moléculas, lo que resulta en una mayor densidad del aire.
Las densidades de aire más altas dan como resultado una salida de energía más alta porque cuanto más aire puede caber en el cilindro en su etapa de admisión, es decir, cuando el cilindro baja para caer en el punto muerto, más combustible puede mezclar con él. El pistón ascendente comprime esta mezcla de aire-combustible ultra potente hasta que se enciende, proporcionando más potencia a la salida del motor y dando como resultado un rendimiento del motor más rápido y más fuerte.