Analisi del divario prestazionale tra modello ideale e reale: il caso studio del propulsore BMW P84

This thesis aims to analyze the performance gap between the ideal and real models of an internal combustion engine. First, the thesis examines the thermodynamic cycle underlying the operation of these engines, the Otto cycle, and explores the concept of efficiency. These theoretical foundations form the basis for the analysis of the case study that is the subject of this thesis: the BMW P84/85 engine. After outlining the history and technical characteristics of this engine, known for its use in Formula 1, the study proceeds with an analytical analysis of its power. The general formula is broken down into its constituent parameters, taking into consideration factors such as fuel calorific value, metering ratio, and air density, along with operating parameters such as bore, stroke, and rpm. Considerable attention is given to the thermodynamic, mechanical, and volumetric process efficiencies, crucial elements for understanding the energy losses that distinguish real-world operation from theoretical operation. In the final section, the ideal engine power is calculated through the idealization of operating parameters. The comparison between theoretical results and real-world data finally allows for the quantification of performance deviations, offering a discussion of the physical and technological limits of modern racing engines.

Il presente elaborato di tesi si propone di analizzare il divario prestazionale tra il modello ideale e quello reale di un motore a combustione interna. In via preliminare, la trattazione esamina il ciclo termodinamico alla base del funzionamento di tali propulsori, ovvero il ciclo Otto, del quale viene approfondito il concetto di rendimento. Tali fondamenti teorici costituiscono la base necessaria per l'analisi del caso studio oggetto della tesi: il propulsore BMW P84/85. Dopo aver delineato la storia e le caratteristiche tecniche di questo motore , noto per il suo impiego in Formula 1 , lo studio procede con un'analisi analitica della potenza. La formula generale viene scomposta nei suoi parametri costitutivi, prendendo in esame fattori come il potere calorifico del combustibile, il rapporto di dosatura e la densità dell'aria , unitamente a parametri operativi quali alesaggio, corsa e numero di giri. Ampio spazio è dedicato ai rendimenti del processo termodinamico, meccanico e volumetrico, elementi cruciali per comprendere le perdite energetiche che distinguono il funzionamento reale da quello teorico. Nella parte conclusiva, attraverso l'idealizzazione dei parametri operativi, viene calcolata la potenza ideale del propulsore. Il confronto tra i risultati teorici e i dati reali permette infine di quantificare lo scostamento prestazionale, offrendo una discussione sui limiti fisici e tecnologici dei moderni motori da competizione.