Modeling and prediction of a simplified seizure mechanism occurring in conrod bearings

Modélisation et prédiction d’un mécanisme simplifié de grippage d’un palier de tête de bielle

Powertrain division, RENAULT SAS, 67 rue des bons raisins, 92508 Rueil-Malmaison, France

^a Corresponding author: jean-louis.ligier@renault.com

Received: 11 October 2010
Accepted: 8 April 2011

Abstract

The paper concerns the transient thermal behavior of a conrod bearing in an automotive engine subjected to various running conditions. The thermal model is oil shear and contact friction heat generation components. The first part of the paper covers some of the industrial and scientific aspects related to bearings seizure, and emphasizes the importance of removing this failure mechanism as early as the incipient development stages of new automotive engines. The second part concerns several of the broad array of factors that approximate a seizure mechanism. In the third and final part, the mathematical model for conrod bearings seizure is revealed. The objective of the paper is to confirm the conrod seizure model’s utility, complementary with more refined approaches such as the thermo-elasto-hydrodynamic approach.

Résumé

L’article traite de la simulation thermique transitoire d’un palier de tête de bielle de moteur automobile soumis à différentes conditions de fonctionnement. La modélisation thermique est simplifiée mais toutefois en privilégiant la physique de certains phénomènes en vue de prédire le grippage induit par les échauffements générés par le cisaillement d’huile et les contacts frottants. Dans un premier temps, un éclairage est donné sur la problématique industrielle et scientifique des problèmes de grippage survenant lors du développement d’un nouveau moteur. À ce titre, l’accent est mis sur le caractère multidisciplinaire des aspects à considérer. Dans un second temps, on s’attache à décrire les aspects physiques prédominants dans le mécanisme de grippage considéré. Enfin dans un troisième temps, il s’agit de détailler les différentes mises en équations qui ont permis d’appréhender de façon réaliste des phénomènes de grippage observés sur des paliers de moteurs thermiques. L’objectif final vise à mettre en relief l’aide apportée par ce type d’approche et la complémentarité de celle-ci avec des approches plus élaborées comme de la thermo-élasto-hydrodynamique.