The choice of design parameters of main and conrod bearings for passenger car engines

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The creation of a new internal combustion engine begins with a preliminary design, during which the architectural design of the engine is born, the main features of its basic components are determined. Bearings (in this case, sliding bearings) are the cornerstones of the design, which create the foundation and form the basis – the skeleton of the power train mechanism and, as a result, the image of the future engine. Therefore, the exact selection of these key engine components is an ongoing challenge.

AIMS: Тo develop and propose an engineering method for selecting bearing parameters based on a statistical analysis of the most successful car engine designs implemented in practice.

METHODS: The method of comparative analysis of relative loads was used in the work, which allows to evaluate the loading conditions and the bearing capacity of main and conrod bearings using relative values familiar to engine engineers, such as the ratio of the diameters of the conrod and main journals to the cylinder diameter (d/Dc, d1/Dc), the ratio of the length of the journal to their diameters (Lcp/d, Lmp/d) or to the diameter of the cylinder (Lcp/Dc, Lmp/Dc), etc.

RESULTS: Simple but physically understandable values have been obtained that characterize the operating conditions of the bearing, with the help of which, using the available catalogs of manufacturers, the designer has the opportunity to select the bearing shells closest to his, the designer’s, requirements – i.e., choose the type, size of the bearings and potential supplier.

CONCLUSIONS: The proposed method for selecting the design parameters of automobile engines bearings can significantly reduce the amount of computational work at the stage of preliminary design of the power mechanism (crankshaft-cylinder block-rod-piston group). The data presented in the work can also be useful for updating the long-outdated data presented in the educational literature of the 70s–90s.

About the authors

Mikhail A. Zlenko

Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute “NAMI”

Email: mikhail.zlenko@nami.ru
ORCID iD: 0000-0002-5351-3622
SPIN-code: 1606-9237

Dr. Sci. (Engin.), Chief Research Associate of the Department of Internal Combustion Engines

Russian Federation, 2, Avtomotornaya street, Moscow, 125438

Alexey S. Terenchenko

Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute “NAMI”

Email: terenchenko@nami.ru
ORCID iD: 0000-0002-1371-3179
SPIN-code: 8166-4320

Cand. Sci. (Engin.), Director of the Powerplants Center

Russian Federation, 2, Avtomotornaya street, Moscow, 125438

Ivan S. Shibaev

Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute “NAMI”

Author for correspondence.
Email: ivan.shibaev@nami.ru
ORCID iD: 0000-0002-8851-959X
SPIN-code: 5320-2940

Head of the Department of Internal Combustion Engines

Russian Federation, 2, Avtomotornaya street, Moscow, 125438

References

  1. Gysin SV, Zlenko MA, Nagaitsev MV. Technical level of modern V-shaped gasoline engine. Trudy NAMI. 2015;(260):6–40. (In Russ).
  2. Orlin AS, Kruglov MG, editors. Konstruirovanie i raschet na prochnost’ porshnevykh i kombinirovannykh dvigatelei. Moscow: Mashinostroenie; 1984. (In Russ).
  3. Chainov ND, editor. Konstruirovanie dvigatelei vnutrennego sgoraniya. Moscow: Mashinostroenie; 2008. (In Russ).
  4. Khovakh MS, editor. Avtomobil’nye dvigateli. Moscow: Mashinostroenie; 1977. (In Russ).
  5. Kolchin AI, Demidov VP. Raschet avtomobil’nykh i traktornykh dvigatelei. Uchebnoe posobie dlya VUZov. 4-e izd., stereotip. Moscow: Vysshaya shkola; 2008. (In Russ).
  6. Chernavskiy SA. Podshipniki skol’zheniya. Moscow: MASHGIZ; 1963. (In Russ).
  7. Chernogorov E. Podshipniki skol’zheniya. Chelyabinsk; 2013. (In Russ).
  8. ms-motorservice.com [Internet]. The Motorservice is the sales organisation for the global aftermarket activities of Rheinmetall. Available from: https://www.ms-motorservice.com Accessed: Jun 11, 2022.
  9. drivparts.com [Internet]. DRiV serves customers in the automotive aftermarket. Available from: https://www.drivparts.com/en-eu/about-us.html Accessed: Jun 11, 2022.
  10. Kopeliovich D. Engine Bearing materials [Internet]. Available from: https://www.kingbearings.com/wp-content/uploads/2014/10/Engine-Bearing-materials.pdf Accessed: Jun 11, 2022.
  11. Kopeliovich D. Sputtering [Internet]. Available from: http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=sputtering Accessed: Jun 11, 2022.
  12. Wood D. What are ‘Sputtered’ Bearings? [Internet] Available from: www.highpowermedia.com/blog/3445/what-are-sputtered-bearings Accessed: Jun 11, 2022.
  13. Deicke K, Schubert W. PVD-coated high-performance bearings. ATZautotechnology. 2002;2(5):72–74. doi: 10.1007/bf03246732
  14. Kopeliovich D. Bearing Materials For Race Engines [Internet]. Available from: http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=bearing_materials_for_race_engines Accessed: Jun 11, 2022.
  15. Bergmann E, Braus J, inventors. Composite material having a slide layer applied by cathode sputtering. United States patent US 4889772A. Dec 26, 1989.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Сonnecting rod bearing assembly.

Download (86KB)
3. Fig. 2. Relative diameter of connecting rod and main journals.

Download (80KB)
4. Fig. 3. Relative length of main (Lmp/d1) and connecting rod (Lcp/d) journals.

Download (73KB)
5. Fig. 4. Relative length of connecting rod bearing: a – Lcb/Dc; b – Lcb/d.

Download (154KB)
6. Fig. 5. Parameter Lcb/Dc depending on the mean effective pressure.

Download (84KB)
7. Fig. 6. Ranges of application of bearings of various types: bimetallic; trimetallic; Sputter.

Download (84KB)

Copyright (c) 2022 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».