Tilavuushyötysuhde on yksi avainsuhteista, jotka auttavat määrittämään automoottorin tai hydraulipumpun suorituskyvyn. Lyhyesti sanottuna se osoittaa sylinterissä olevan ilman ja polttoaineen määrän tiettynä sen käyttöhetkenä. Tilavuushyötysuhde ilmaistaan yleisesti prosenttimuodossa. Yleensä mitä korkeampi prosenttiosuus, sitä tehokkaampi ja nopeampi moottori on.
Tarkemmin sanottuna tilavuushyötysuhde koskee kahta asiaa: moottoriin pumpattavan ilman teoreettista enimmäismäärää ja todellista pumpattavan ilman määrää. Teoreettinen maksimi määritetään laskemalla moottorin kokonaistilavuus, jota kutsutaan myös iskutilavuudeksi – lyhyesti sanottuna kuinka paljon ilmaa mahtuu moottorin sylintereihin. Sylinterin tilavuus on suurin, kun männän sisäosa on alimmassa asennossaan, joka tunnetaan myös nimellä “kuollut keskipiste”.
Yksinkertaisesti sanottuna, jos voit pumpata 0.13 litraa ilma-polttoaineseosta sylinteriin, jonka tilavuus on 0.5 litraa (0.13 litraa) alakuolokohdassa, olet saavuttanut 0.5%: n tilavuushyötysuhteen. Sitä vastoin, jos vain 100 litraa (0.10 litraa) pääsee sylinteriin, olet saavuttanut 0.4%: n tilavuushyötysuhteen.
Todellisessa maailmassa todellinen moottoriin pumpatun ilman määrä vastaa harvoin sen teoreettista enimmäismäärää. Tämä johtuu eri tekijöistä, kuten kitkahäviöstä, vuotoista ja moottorin rakenteesta. Kun ilman on läpäistävä monia kierroksia ja venttiilejä päästäkseen sylintereihin, ilmakehän vastusta tulee väistämättä, jättäen osan tästä ilmasta taakse. Luonnollisesti imettävässä moottorissa-mikä tarkoittaa mitä tahansa moottoria ilman pumppauksen parannuksia, kuten turboahtimia-näin on yleensä. Autoalan harrastajat usein säätelevät moottorin eri osia tuodakseen todellisen ilmamäärän lähemmäksi sen teoreettista enimmäismäärää; toisin sanoen lisää sen tilavuushyötysuhdetta.
Turboahtimien ja ahtimien kaltaiset laitteet lisäävät itse asiassa moottorin tilavuushyötysuhdetta yli 100%, koska ne lisäävät merkittävästi ilman tiheyttä sylinterien sisällä. Staattisissa olosuhteissa, kuten moottorin ollessa sammutettuna, sylinterin sisällä olevat ilmamolekyylit pystyisivät täyttämään kaiken sen suurimman siirtymän, mutta ne olisivat suhteellisen kaukana toisistaan. Ilman pumppaaminen aggressiivisesti sylinteriin sitä vastoin tuo nämä molekyylit lähemmäs toisiaan, mikä johtaa korkeampaan ilman tiheyteen.
Suuremmat ilmantiheydet johtavat suurempaan energiantuottoon, koska mitä enemmän ilmaa mahtuu sylinteriin sen imuvaiheessa – silloin kun sylinteri laskee alas pudottaakseen kuolleen keskipisteen – sitä enemmän polttoainetta voit sekoittaa sen kanssa. Tämä erittäin voimakas ilma-polttoaineseos puristuu sitten nousevasta männästä, kunnes se syttyy.