FR2933136A3

FR2933136A3 - Volume estimating method for combustion chamber of variable compression ratio internal combustion engine e.g. petrol engine, of motor vehicle, involves estimating volume of chamber based on rotation angle of crankshaft

Info

Publication number: FR2933136A3
Application number: FR0854377A
Authority: FR
Inventors: Vincent Talon
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-01

Abstract

The method involves estimating compression ratio by a measuring units, and estimating a volume of a combustion chamber (3) based on rotation angle of a crankshaft (6), for given compression ratio, by decomposition of the volume into a Fourier series. Fourier series coefficients are calculated or estimated based on the estimated compression ratio or vertical position of the crankshaft. A variation of the compression ratio is realized by an actuator (13). An independent claim is also included for a device estimating a volume of a combustion chamber of a variable compression ratio internal combustion engine comprising an estimating unit.

Description

PROCEDE D'ESTIMATION DU VOLUME D'UNE CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A TAUX DE COMPRESSION VARIABLE La présente invention a pour objet un procédé d'estimation du volume d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à taux de compression variable. Elle a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé. Un moteur à combustion interne comprend classiquement une chambre de combustion, des moyens d'injection de carburant dans la chambre, une zone d'admission pour admettre sélectivement dans la chambre un comburant gazeux comprenant de l'air, et une zone d'échappement pour autoriser l'échappement des gaz de combustion hors de la chambre. Les moteurs thermiques à combustion interne sont généralement classifiés en deux grandes familles : les moteurs à essence et les moteurs Diesel. On connaît également les moteurs dits HCCI (initiales en langue anglaise mises pour Homogeneous Charge Compression Ignition). Ces moteurs présentent des caractéristiques issues à la fois des moteurs Diesel de type conventionnel, à savoir une combustion par auto inflammation, et des moteurs à essence de type conventionnel, à savoir la réalisation d'un mélange homogène entre l'air et le carburant. Comme il n'y a pas d'élément déclencheur direct de la combustion, de type bougie d'allumage ou injecteur, le contrôle de la combustion pour ce type de moteur est plus difficile à réaliser. Ces moteurs à combustion comprennent classiquement un ou plusieurs cylindres formant chacun une chambre de combustion, dans chaque cylindre coulissant un piston en un mouvement rectiligne alternatif transformé en mouvement de rotation par l'intermédiaire d'une bielle reliant le piston à un vilebrequin. Les moteurs peuvent être à taux de compression variable, c'est-à-dire 30 des moteurs de type VCR (Variable Compression Ratio en langue anglaise). Meilleure est la compression du mélange air/carburant, meilleur est le rendement. Cependant, trop compressé, le mélange s'auto-enflamme, ce qui entraîne un phénomène de cliquetis. Une solution à ce problème consiste à varier dynamiquement le volume de la chambre de combustion. En effet, en ville par exemple, le moteur fonctionne souvent au ralenti, très loin de sa charge optimale et, donc avec un mauvais rendement, que l'on peut constater par une consommation élevée. D'où l'intérêt d'adapter le volume de la chambre de combustion entre faible charge et de fortes sollicitations. L'idée du moteur VCR est ainsi de faire varier le volume de la chambre de combustion, par exemple en faisant varier la hauteur du piston dans l'axe du cylindre grâce à un actionneur apte à déplacer le vilebrequin le long du cylindre, avec un calcul électronique de la position optimale. Parmi ses avantages, le VCR accepte plusieurs types de carburant et les gaz d'échappement étant plus chauds, il permet l'emploi d'un pot catalytique qui monte plus vite en température. Un paramètre du moteur qu'il est important de connaître est le volume de la chambre de combustion. La connaissance de ce volume à chaque instant permet en effet de déterminer la pression moyenne indiquée (PMI) ou le couple moyen indiqué (CMI) du moteur, qui est proportionnel à la PMI. La PMI est la pression spécifique moyenne sur la surface de piston durant une course double compression-expansion. La PMI et le CMI sont des valeurs importantes car leur commande permet de maîtriser la combustion du moteur, ce qui est nécessaire pour satisfaire aux normes de pollution. La connaissance du volume instantané de la chambre de combustion permet également de déterminer l'angle du vilebrequin pour lequel 50% du carburant est brûlé (le CA50), ou encore l'angle du vilebrequin correspondant au point mort haut (PMH) et au point mort bas (PMB). Dans le cas des moteurs à taux de compression fixe, le volume instantané de la chambre de combustion est déterminé de manière simple, car à un angle donné du vilebrequin correspond un volume donné de la chambre de combustion. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for estimating the volume of a combustion chamber of an internal combustion engine. at variable compression ratio. It also relates to a device for implementing the method. An internal combustion engine conventionally comprises a combustion chamber, fuel injection means in the chamber, an intake zone for selectively admitting into the chamber a gaseous oxidizer comprising air, and an exhaust zone for allow exhaust gases to escape from the chamber. Internal combustion engines are generally classified into two main families: gasoline engines and diesel engines. Also known are the so-called HCCI engines (initials in English language for Homogeneous Charge Compression Ignition). These engines have characteristics from both diesel engines of conventional type, namely a combustion by auto-ignition, and gasoline engines of conventional type, namely the achievement of a homogeneous mixture between air and fuel. As there is no direct trigger of combustion, spark plug type or injector, combustion control for this type of engine is more difficult to achieve. These combustion engines typically comprise one or more cylinders each forming a combustion chamber, in each cylinder sliding a piston in a reciprocating rectilinear motion transformed into rotational movement via a connecting rod connecting the piston to a crankshaft. The motors can be variable compression ratio, that is to say VCR (Variable Compression Ratio) type motors. The better the compression of the air / fuel mixture, the better the efficiency. However, too compressed, the mixture is self-igniting, resulting in a phenomenon of rattling. One solution to this problem is to dynamically vary the volume of the combustion chamber. Indeed, in the city for example, the engine often runs at idle, very far from its optimum load and, therefore with poor performance, which can be seen by a high consumption. Hence the interest of adapting the volume of the combustion chamber between low load and high loads. The idea of the VCR engine is thus to vary the volume of the combustion chamber, for example by varying the height of the piston in the cylinder axis by an actuator adapted to move the crankshaft along the cylinder, with a electronic calculation of the optimal position. Among its advantages, the VCR accepts several types of fuel and the exhaust gases being hotter, it allows the use of a catalytic converter that rises faster in temperature. An engine parameter that is important to know is the volume of the combustion chamber. The knowledge of this volume at each moment makes it possible to determine the indicated average pressure (PMI) or the indicated average torque (MIC) of the engine, which is proportional to the PMI. The PMI is the average specific pressure on the piston surface during a double compression-expansion stroke. The PMI and the CMI are important values because their control makes it possible to control the combustion of the engine, which is necessary to satisfy the standards of pollution. The knowledge of the instantaneous volume of the combustion chamber also makes it possible to determine the angle of the crankshaft for which 50% of the fuel is burned (the CA50), or the angle of the crankshaft corresponding to the top dead center (TDC) and the point low death (PMB). In the case of engines with fixed compression ratio, the instantaneous volume of the combustion chamber is determined in a simple manner, because at a given angle of the crankshaft corresponds a given volume of the combustion chamber.

Dans le cas d'un moteur VCR, il est beaucoup plus complexe de déterminer le volume instantané de la chambre de combustion, car la position du vilebrequin dans le cylindre est modifiée par l'actionneur. Pour déterminer ce volume instantané, il est connu d'établir une cartographie indiquant les valeurs de volume pour les différents angles de rotation du vilebrequin et les différentes positions de l'actionneur. Ce type de cartographie est long et complexe à établir, et il nécessite des capacités de mémoire élevées pour des calculateurs. La présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients. In the case of a VCR engine, it is much more complex to determine the instantaneous volume of the combustion chamber, since the position of the crankshaft in the cylinder is changed by the actuator. To determine this instantaneous volume, it is known to establish a map showing the volume values for the different crankshaft rotation angles and the different positions of the actuator. This type of mapping is long and complex to establish, and it requires high memory capacity for computers. The present invention aims to overcome these disadvantages.

En particulier, l'invention propose un procédé d'estimation du volume d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à taux de compression variable, qui permet d'estimer de manière précise le volume instantané de la chambre de combustion, en évitant l'utilisation d'une cartographie lourde. In particular, the invention proposes a method for estimating the volume of a combustion chamber of a variable compression ratio internal combustion engine, which makes it possible to accurately estimate the instantaneous volume of the combustion chamber, avoiding the use of heavy mapping.

L'invention a ainsi pour objet un procédé d'estimation du volume d'une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à taux de compression variable, le volume de la chambre de combustion étant délimité par un piston coulissant dans un cylindre en un mouvement rectiligne alternatif transformé en un mouvement de rotation par l'intermédiaire d'une bielle reliant le piston à un vilebrequin. Conformément au procédé selon l'invention, l'estimation du volume de la chambre de combustion est obtenue en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin, pour un taux de compression donné, par une décomposition du volume en série de Fourier, les coefficients de la série de Fourier étant calculés ou estimés en fonction du taux de compression. Ainsi, pour un taux de compression donné, le procédé permet d'estimer de manière simple le volume de la chambre de combustion à l'aide d'une décomposition en série de Fourier. Les coefficients de la série de Fourier sont par exemple pré-calculés à l'aide d'une cartographie qui donne, pour un taux de compression donné, le volume de la chambre de combustion en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin. Lorsque le taux de compression varie, les coefficients de la série de Fourier sont recalculés. La variation du taux de compression est avantageusement réalisée par un actionneur qui entraîne verticalement en translation le vilebrequin. Dans ce cas, les coefficients de la série de Fourier peuvent être calculés ou estimés en fonction de la position verticale du vilebrequin. La décomposition en série de Fourier est de préférence du troisième ordre, ce qui permet d'obtenir une bonne précision de l'estimation du volume et des calculs simples. The subject of the invention is thus a method for estimating the volume of a combustion chamber of an internal combustion engine with a variable compression ratio, the volume of the combustion chamber being delimited by a piston sliding in a cylinder a reciprocating rectilinear motion transformed into a rotational movement via a connecting rod connecting the piston to a crankshaft. According to the method according to the invention, the estimation of the volume of the combustion chamber is obtained as a function of the rotation angle of the crankshaft, for a given compression ratio, by a decomposition of the Fourier series volume, the coefficients of the Fourier series being calculated or estimated according to the compression ratio. Thus, for a given compression ratio, the method makes it possible to estimate in a simple manner the volume of the combustion chamber by means of a Fourier series decomposition. The coefficients of the Fourier series are for example pre-calculated using a map which gives, for a given compression ratio, the volume of the combustion chamber as a function of the rotation angle of the crankshaft. When the compression ratio varies, the coefficients of the Fourier series are recalculated. The variation of the compression ratio is advantageously achieved by an actuator which vertically drives the crankshaft in translation. In this case, the coefficients of the Fourier series can be calculated or estimated according to the vertical position of the crankshaft. The Fourier series decomposition is preferably of the third order, which makes it possible to obtain a good accuracy of the volume estimation and simple calculations.

Pour éviter l'utilisation d'une cartographie trop lourde à chaque position verticale du vilebrequin, les coefficients de la série de Fourier peuvent être estimés en fonction du taux de compression, par exemple à l'aide de la méthode des moindres carrés. L'invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre 15 en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. Le dispositif comprend un moteur à combustion interne à taux de compression variable muni d'une chambre de combustion dont le volume est délimité par un piston coulissant dans un cylindre en un mouvement rectiligne alternatif transformé en un mouvement de rotation par l'intermédiaire d'une 20 bielle reliant le piston à un vilebrequin. Le dispositif selon l'invention comprend en outre : - des moyens de mesure de l'angle de rotation du vilebrequin, - des moyens de mesure ou d'estimation du taux de compression, et - des moyens d'estimation du volume de la chambre de combustion en 25 fonction de l'angle de rotation du vilebrequin, pour un taux de compression donné, par une décomposition du volume en série de Fourier, les coefficients de la série de Fourier étant calculés ou estimés en fonction du taux de compression. La variation du taux de compression peut être réalisée par un actionneur qui entraîne verticalement en translation le vilebrequin. Dans ce cas, les moyens 30 de mesure ou d'estimation du taux de compression peuvent comprendre des moyens de mesure de la position verticale du vilebrequin. To avoid the use of too heavy mapping at each vertical position of the crankshaft, the coefficients of the Fourier series can be estimated as a function of the compression ratio, for example using the least squares method. The invention also relates to a device for carrying out the method described above. The device comprises a variable compression ratio internal combustion engine provided with a combustion chamber whose volume is delimited by a piston sliding in a cylinder in a reciprocating rectilinear motion transformed into a rotational movement via a 20 connecting rod connecting the piston to a crankshaft. The device according to the invention furthermore comprises: means for measuring the angle of rotation of the crankshaft; means for measuring or estimating the compression ratio; and means for estimating the volume of the chamber. The coefficients of the Fourier series are calculated or estimated as a function of the compression ratio according to the crank angle of rotation, for a given compression ratio, by a Fourier series volume decomposition. The variation of the compression ratio can be achieved by an actuator which drives vertically in translation the crankshaft. In this case, the means 30 for measuring or estimating the compression ratio may comprise means for measuring the vertical position of the crankshaft.

Le dispositif peut comprendre en outre un capteur de pression dans la chambre de combustion, de manière à pouvoir calculer la pression moyenne indiquée ou le couple moyen indiqué. L'invention a enfin pour objet un véhicule automobile comprenant un 5 dispositif décrit ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence au dessin annexé comprenant la figure 1 qui illustre schématiquement un dispositif selon l'invention. 10 Le moteur 1, tel qu'illustré sur la figure 1, comprend un ou plusieurs cylindres 2 formant chacun une chambre de combustion 3. Dans chaque cylindre 2, un piston 4 coulisse verticalement en un mouvement rectiligne alternatif. Ce mouvement est ensuite transformé en un mouvement de rotation continu par l'intermédiaire d'une bielle 5 reliant le piston 4 à un vilebrequin 6. Chaque 15 cylindre 2 est en outre fermé par une culasse 7 équipée de deux soupapes 8,10 : une soupape 8 d'admission reliant la chambre de combustion 3 à une zone d'admission 9, et permettant l'alimentation de la chambre de combustion 3 en mélange air/carburant (cas d'un moteur à essence conventionnel), ou en air (cas d'un moteur Diesel conventionnel), et une soupape 10 d'échappement, reliant la 20 chambre de combustion 3 à une zone d'échappement 11, de façon à permettre l'évacuation des gaz brûlés détendus vers l'échappement. Le positionnement des soupapes 8,10 est commandé par un arbre à cames, non représenté, relié au vilebrequin 6. Le dispositif comprend également un élément 12, qui est une bougie 25 d'allumage dans le cas d'un moteur à essence, ou un injecteur de carburant dans le cas d'un moteur Diesel, ainsi qu'un actionneur 13, qui est apte à déplacer le vilebrequin 6 sur la hauteur du cylindre 2, afin de faire varier le volume de la chambre de combustion 3. L'actionneur 13 peut par exemple faire varier la hauteur du vilebrequin 6 dans l'axe du cylindre 2 grâce à une roue 30 dentée et une crémaillère. The device may further comprise a pressure sensor in the combustion chamber, so as to calculate the average pressure indicated or the average torque indicated. The invention finally relates to a motor vehicle comprising a device described above. Other advantages and characteristics of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example, and with reference to the appended drawing comprising FIG. 1 which schematically illustrates a device according to the invention. The engine 1, as illustrated in FIG. 1, comprises one or more cylinders 2 each forming a combustion chamber 3. In each cylinder 2, a piston 4 slides vertically in a reciprocating rectilinear motion. This movement is then transformed into a continuous rotational movement via a connecting rod 5 connecting the piston 4 to a crankshaft 6. Each cylinder 2 is further closed by a cylinder head 7 equipped with two valves 8, 10: a intake valve 8 connecting the combustion chamber 3 to an intake zone 9, and allowing the combustion chamber 3 to be fed with an air / fuel mixture (in the case of a conventional gasoline engine) or with air ( case of a conventional diesel engine), and an exhaust valve 10, connecting the combustion chamber 3 to an exhaust zone 11, so as to allow evacuation of the exhausted flue gases to the exhaust. The positioning of the valves 8, 10 is controlled by a camshaft, not shown, connected to the crankshaft 6. The device also comprises an element 12, which is an ignition plug in the case of a gasoline engine, or a fuel injector in the case of a diesel engine, and an actuator 13, which is able to move the crankshaft 6 over the height of the cylinder 2, in order to vary the volume of the combustion chamber 3. The actuator 13 may for example vary the height of the crankshaft 6 in the axis of the cylinder 2 by means of a gear wheel 30 and a rack.

Le dispositif comprend en outre un dispositif de commande 14 relié à l'actionneur 13, à un capteur 15 de pression dans la chambre de combustion 3, ainsi qu'à un capteur 16 d'angle du vilebrequin 6. Il comprend également des moyens d'estimation du taux de compression, sous la forme de moyens de mesure de la position verticale du vilebrequin 6, non représentés. Le dispositif de commande 14 comprend un calculateur apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. The device further comprises a control device 14 connected to the actuator 13, a pressure sensor 15 in the combustion chamber 3, and a crank angle sensor 16. estimation of the compression ratio, in the form of means for measuring the vertical position of the crankshaft 6, not shown. The control device 14 comprises a computer capable of implementing the method according to the invention.

Estimation du volume instantané de la chambre de combustion 10 Dans le cas d'un moteur VCR, la formule analytique de détermination du volume de la chambre de combustion 3 est très complexe et difficile à implémenter dans un calculateur. On lui préfère en générale une cartographie qui génère le volume cylindre pour chaque angle (0) du vilebrequin 6 et toutes 15 les positions de l'actionneur 13. Cette cartographie est très lourde à mettre en place dans les calculateurs. L'invention propose de la remplacer par une loi analytique qui approxime le volume de la chambre de combustion 3. Cette approximation est réalisée grâce à une décomposition en série de Fourier du volume. 20 Pour une position donnée de l'actionneur 13, on décompose le volume de la chambre de combustion 3 en série de cosinus. Une décomposition d'ordre 3 est suffisante. Pour davantage de précision, on peut augmenter l'ordre de décomposition, mais il faut dans ce cas une taille mémoire plus importante. Le volume instantané de la chambre de combustion 3, en fonction de 25 l'angle du vilebrequin 6, est donné par la relation suivante : (0) = A + B • cos(0 +cp~)+C • cos(2.0 +cpz)+D • cos(3.0 +(p3 ) Le calcul des coefficients est réalisé de la façon suivante : 30 A= X1 2•n X~ = Veyl(0).d z~ V,l)cos(e)de ( ~~(e).cos 0+ù .de 2/ v~Yl(0).cos(2.0).de 0 B= X22 +X32 n (p = Arc Tan ( ~(e).cos 2.0+- de 2 V~VI (0 ). cos(3 ). de 27c x2 = f v 1(e ).cos 0 x42 +x52 C= cp2 = Arc Tan x62 + x72 D = 2~c x5=fo Vc 0 / 7G 3.0+- de 2 n 'x X \ 6 / Les coefficients sont pré-calculés à l'aide d'une cartographie indiquant le volume de la chambre de combustion 3 en fonction de l'angle du vilebrequin 6, pour chaque position de l'actionneur 13. Estimating the Instantaneous Volume of the Combustion Chamber In the case of a VCR engine, the analytical formula for determining the volume of the combustion chamber 3 is very complex and difficult to implement in a computer. It is generally preferred a map that generates the cylinder volume for each angle (0) of the crankshaft 6 and all 15 positions of the actuator 13. This mapping is very heavy to implement in computers. The invention proposes to replace it with an analytical law which approximates the volume of the combustion chamber 3. This approximation is achieved through a Fourier series decomposition of the volume. For a given position of the actuator 13, the volume of the combustion chamber 3 is divided into cosine series. A decomposition of order 3 is sufficient. For more precision, it is possible to increase the order of decomposition, but in this case it is necessary to have a larger memory size. The instantaneous volume of the combustion chamber 3, as a function of the angle of the crankshaft 6, is given by the following relation: (0) = A + B • cos (0 + cp ~) + C • cos (2.0 + cpz) + D • cos (3.0 + (p3) The coefficients are calculated as follows: 30 A = X1 2 • n X ~ = Veyl (0) .dz ~ V, l) cos (e) of ( ~~ (e) .cos 0 + ù .de 2 / v ~ Yl (0) .cos (2.0) .de 0 B = X22 + X32 n (p = Arc Tan (~ (e) .cos 2.0 + - from 2 V ~ VI (0) cos (3) of 27c x2 = fv 1 (e) .cos 0 x42 + x52 C = cp2 = Arc Tan x62 + x72 D = 2 ~ c x5 = fo Vc 0 / 7G 3.0 The coefficients are pre-calculated using a map showing the volume of the combustion chamber 3 as a function of the crank angle 6, for each position of the crankshaft 6. actuator 13.

L'estimation à l'aide d'une décomposition en série de Fourier d'ordre 3 est très bonne. L'erreur commise sur le volume est en effet très faible, de l'ordre de 3 à 5% maximum aux alentours du point mort haut, c'est-à-dire pour les volumes les plus faibles. On peut également envisager une décomposition en série de sinus, ou en série de cosinus et de sinus. Pour optimiser les temps de calcul, on peut également réaliser une approximation du cosinus par une approximation de Padé. Pour une position d'actionneur 13 fixe, les coefficients sont constants. Il faut recalculer les coefficients pour chaque nouvelle position de l'actionneur 13. The estimate using a 3rd order Fourier series decomposition is very good. The error made on the volume is indeed very low, of the order of 3 to 5% maximum around the top dead center, that is to say for the lowest volumes. It is also possible to consider a series decomposition of sinuses, or series of cosines and sines. To optimize the calculation times, it is also possible to make an approximation of the cosine by an approximation of Padé. For a fixed actuator position 13, the coefficients are constant. The coefficients must be recalculated for each new position of the actuator 13.

L'évolution des coefficients de la série de Fourier en fonction du déplacement du vilebrequin 6 imposé par l'actionneur 13 peut être déterminée à l'aide d'une cartographie. Elle peut également avantageusement être estimée en approximant les coefficients par des polynômes de degré 3 (ou plus), par exemple par la méthode des moindres carrés, du type : (p3 = ArcTan coef=g1+g2•rv+g3•rv2+g4•rv3 rv désignant le rapport volumétrique. The evolution of the coefficients of the Fourier series as a function of the movement of the crankshaft 6 imposed by the actuator 13 can be determined using a map. It can also be advantageously estimated by approximating the coefficients by polynomials of degree 3 (or more), for example by the least squares method, of the type: (p3 = ArcTan coef = g1 + g2 • rv + g3 • rv2 + g4 • rv3 rv designating the volumetric ratio.

Le rapport volumétrique, ou taux de compression, est le rapport du volume de la chambre de combustion 3 lorsque le piston 4 est au point mort bas sur le volume au point mort haut. Détermination de la Pression Moyenne Indiquée Elle est donnée par la relation suivante : PME = 1 . JP[6].dV[6] cylindree On mesure la pression P[O] dans la chambre de combustion 3 grâce au capteur 15 de pression. Cette mesure est reliée à l'angle de rotation du vilebrequin 6 mesuré par le capteur 16 d'angle du vilebrequin 6. De cette mesure d'angle vilebrequin on déduit le volume de la chambre de combustion 3 à chaque instant grâce au procédé décrit ci-dessus. La cylindrée est le volume balayé par le piston 4 entre le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB), donc pour un aller-retour du piston 4. The volumetric ratio, or compression ratio, is the ratio of the volume of the combustion chamber 3 when the piston 4 is at the bottom dead center on the volume at top dead center. Determination of the Mean Pressure Indicated It is given by the following relation: PME = 1. JP [6] .DV [6] cylinder The pressure P [O] is measured in the combustion chamber 3 by means of the pressure sensor 15. This measurement is related to the rotation angle of the crankshaft 6 measured by the angle sensor 16 of the crankshaft 6. From this crankshaft angle measurement, the volume of the combustion chamber 3 is deduced at each instant by the method described herein. -above. The cubic capacity is the volume swept by the piston 4 between the top dead center (TDC) and the bottom dead center (TDC), so for a round trip of the piston 4.

Le bouclage de la combustion est réalisé en comparant la PMI déterminée par la mesure et la PMI souhaitée par la consigne imposée par le contrôle moteur. The combustion loop is performed by comparing the PMI determined by the measurement and the desired PMI by the setpoint imposed by the engine control.

Détermination du CA50 Le CA50 (crank angle 50 en langue anglaise) correspond à l'angle du vilebrequin 4 pour lequel 50% du carburant est brûlé. C'est un paramètre qui permet la synchronisation des différents cylindres 2 du moteur 1. Determination of CA50 The CA50 (crank angle 50 in English) corresponds to the angle of the crankshaft 4 for which 50% of the fuel is burned. This is a parameter that allows the synchronization of the different cylinders 2 of the engine 1.

Les CA sont calculés grâce au taux de dégagement d'énergie simplifié qui fait apparaître le volume de la chambre de combustion 3. The CAs are calculated using the simplified energy release rate which shows the volume of the combustion chamber 3.

Le dégagement d'énergie simplifié (dQ) représente les échanges d'énergie entre le gaz et l'extérieur. Il représente la somme de l'énergie dégagée par la combustion moins celle perdue aux parois. Classiquement (dQ) est calculé de la façon suivante : dQ= 1 V dP~+ y P dV d6 y -1 cy` d6 y -1 `Y` d6 The simplified energy release (dQ) represents the energy exchanges between the gas and the outside. It represents the sum of the energy released by combustion less that lost to the walls. Classically (dQ) is calculated as follows: dQ = 1 V dP ~ + y P dV d6 y -1 cy` d6 y -1 `Y` d6

où P, dP, V, dV et gamma sont respectivement la pression cylindre et sa dérivée, le volume de la chambre de combustion 3 et sa dérivée et le coefficient polytropique. En règle générale, on prend gamma égal à 1,4. 10 La fraction massique de gaz brûlés (Xb) évolue au cours de la combustion. Une image de (Xb) peut être obtenue grâce au dégagement d'énergie simplifié (dQ). L'énergie dégagée est en effet proportionnelle à la masse de carburant brûlée. L'intégrale de (dQ) est donc directement liée à la masse de carburant déjà brûlée. Cette intégrale est normalisée entre 0 et 1. Elle 15 représente alors l'évolution de la combustion. Elle est appelée (Xb). Xb=Norm. d6 .w.dt où w est la vitesse angulaire du moteur en radian par seconde. La fraction massique de gaz brûlés est normalisée entre 0 et 1. Le CA50 correspond à l'angle du vilebrequin 6 pour lequel 50 % du carburant introduit est 20 brûlé. Cet angle correspond à l'instant où Xb = 0,5. where P, dP, V, dV and gamma are respectively the cylinder pressure and its derivative, the volume of the combustion chamber 3 and its derivative and the polytropic coefficient. As a general rule, we take gamma equal to 1.4. The mass fraction of flue gas (Xb) evolves during combustion. An image of (Xb) can be obtained thanks to the simplified energy release (dQ). The energy released is in fact proportional to the mass of fuel burned. The integral of (dQ) is therefore directly related to the mass of fuel already burned. This integral is normalized between 0 and 1. It then represents the evolution of combustion. It is called (Xb). Xb = Norm. d6 .w.dt where w is the angular velocity of the motor in radians per second. The mass fraction of flue gases is normalized between 0 and 1. The CA50 corresponds to the crankshaft angle 6 for which 50% of the fuel introduced is burned. This angle corresponds to the moment when Xb = 0.5.

Détermination du Point Mort Haut (PMH) et du Point Mort Bas (PMB) Determination of Top Dead Point (TDC) and Low Dead Point (TDC)

Le piston 4 est au PMH lorsque le volume de la chambre de combustion 3 25 est le plus faible. A contrario, le piston 4 est au PMB lorsque le volume de la chambre de combustion 3 est le plus grand. En connaissant le volume instantané, par application du procédé selon l'invention, il est alors aisé de déterminer le PMH et le PMB.5 The piston 4 is at TDC when the volume of the combustion chamber 3 is the smallest. In contrast, the piston 4 is at the PMB when the volume of the combustion chamber 3 is the largest. By knowing the instantaneous volume, by application of the method according to the invention, it is then easy to determine the PMH and the PMB.5

Claims

REVENDICATIONS1. Method for estimating the volume of a combustion chamber (3) of a variable compression ratio internal combustion engine (1), the volume of the combustion chamber (3) being delimited by a sliding piston (4) in a cylinder (2) in an alternating rectilinear motion transformed into a rotational movement by means of a connecting rod (5) connecting the piston (4) to a crankshaft (6), characterized in that the volume estimate of the combustion chamber (3) is obtained as a function of the rotation angle of the crankshaft (6), for a given compression ratio, by a decomposition of the Fourier series volume, the coefficients of the Fourier series being calculated or estimated based on the compression ratio.

2. Method according to claim 1, characterized in that the variation of the compression ratio is achieved by an actuator (13) which vertically drives in translation the crankshaft (6), and in that the coefficients of the Fourier series are calculated or estimated according to the vertical position of the crankshaft (6).

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the Fourier series decomposition is of the third order.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coefficients of the Fourier series are estimated as a function of the compression ratio using the least squares method.

5. Device for implementing the method according to claim 1, the device comprising a variable compression ratio internal combustion engine (1) provided with a combustion chamber (3) whose volume is delimited by a piston ( 4) sliding in a cylinder (2) in an alternating rectilinear motion transformed into a rotational movement by means of a connecting rod (5) connecting the piston (4) to a crankshaft (6), characterized in that the device comprises: means (16) for measuring the rotation angle of the crankshaft (6), means for measuring or estimating the compression ratio, and means for estimating the volume of the combustion chamber. (3) as a function of the angle of rotation of the crankshaft (6), for a given compression ratio, by a decomposition of the Fourier series volume, the Fourier series coefficients being calculated or estimated as a function of the rate of compression.

6. Device according to claim 5, characterized in that the variation of the compression ratio is achieved by an actuator (13) which vertically drives in translation the crankshaft (6), and in that the means for measuring or estimating the compression ratio comprises means for measuring the vertical position of the crankshaft (6).

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that it further comprises a pressure sensor (15) in the combustion chamber (3).

8. Motor vehicle, characterized in that it comprises a device according to one of claims 5 to 7.