A eficiência volumétrica é uma das principais relações que ajudam a determinar o grau de desempenho de um motor automotivo ou de uma bomba hidráulica. Em suma, indica a quantidade de ar e combustível que está no cilindro em um determinado momento de sua operação. A eficiência volumétrica é comumente expressa em porcentagem. Normalmente, quanto maior a porcentagem, mais potente e rápido é o motor.
Mais especificamente, a eficiência volumétrica lida com duas coisas: a quantidade máxima teórica de ar bombeada para um motor e a quantidade real de ar sendo bombeado. O máximo teórico é determinado pelo cálculo do volume total geral do motor, também chamado de cilindrada – em resumo, quanto ar pode caber nos cilindros de um motor. Um cilindro atinge seu volume máximo quando o pistão interno está em sua posição mais baixa, também conhecido como “ponto morto inferior”.
Em termos simples, se você pode bombear 0.13 galões (0.5 litros) de mistura ar-combustível em um cilindro com um volume de 0.13 galões (0.5 litros) no ponto morto inferior, você alcançou 100% de eficiência de volume. Por outro lado, se apenas 0.10 galões (0.4 litros) entrarem no cilindro, você alcançou uma eficiência de volume de 80%.
No mundo real, a quantidade real de ar bombeada para o motor raramente é igual a seu máximo teórico. Isso se deve a vários fatores, incluindo perda de fricção, vazamentos e o design do motor. Quando o ar tem que passar por muitas voltas e válvulas para chegar aos cilindros, alguma resistência do ar pode ocorrer, deixando um pouco desse ar para trás. Em um motor de aspiração natural – ou seja, qualquer motor sem aprimoramentos de bombeamento, como turbocompressores – geralmente é esse o caso. Os entusiastas automotivos costumam ajustar várias partes do motor para aproximar a quantidade real de ar de seu máximo teórico; em outras palavras, aumente sua eficiência volumétrica.
Dispositivos como turbocompressores e supercompressores, na verdade, aumentam a eficiência volumétrica do motor em mais de 100% porque aumentam substancialmente a densidade do ar dentro dos cilindros. Em condições estáticas, como quando o motor é desligado, as moléculas de ar dentro do cilindro seriam capazes de preencher todo o seu deslocamento máximo, mas estariam relativamente distantes umas das outras. Em contraste, bombear ar agressivamente para dentro do cilindro aproxima essas moléculas, resultando em uma densidade de ar mais alta.
Densidades de ar mais altas resultam em uma saída de energia mais alta porque quanto mais ar você pode colocar no cilindro em seu estágio de admissão – é quando o cilindro desce para cair no ponto morto – mais combustível você pode misturar com ele. Essa mistura ultra-potente de ar e combustível é então comprimida pelo pistão ascendente até entrar em ignição, fornecendo mais potência à saída do motor e resultando em um desempenho do motor mais rápido e mais forte.