Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Nocken wellenverstellers. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrennungsmotors, welcher mindestens einen elektromechanischen Nockenwellen- versteller umfasst.

Betriebsverfahren eines Verbrennungsmotors mit elektromechanischem Nockenwel- lenverstellen sind zum Beispiel in der DE 102 59 133 A1 beschrieben. Der Nocken- wellenversteller, das heißt die Anordnung zum Verstellen der Drehwinkelrelation zwi schen Nockenwelle und Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, ist in diesem Fall mo dular aufgebaut, wobei Komponenten der Anordnung teilweise von anderen Steuer- und Regelvorrichtungen des Verbrennungsmotors mit benutzt werden. Ein Steuerge rät des Elektromotors des Nockenwellenverstellers steht mit einem zweiten Steuerge rät in Verbindung, bei welchem es sich um das Motorsteuergerät des Verbrennungs motors handelt.

Elektromechanische Nockenwellenversteller haben gegenüber hydraulischen No ckenwellenverstellern allgemein den Vorteil, dass eine Verstellung der Nockenwelle auch bei Stillstand des Verbrennungsmotors möglich ist. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf das Dokument DE 10 2012 219 297 A1 hingewiesen.

Weitere Verfahren zum Betrieb von Nockenwellenverstellern sind zum Beispiel in den Dokumenten DE 102 36 507 A1 , DE 10 2005 022 714 A1 , DE10 2017 104 015 A1 und DE 102 42 659 A1 offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromechanischen Nockenwellen- versteller gegenüber dem genannten Stand der Technik unter dem Aspekt einer mög- liehst effizienten Nutzung von Ressourcen, insbesondere was Datenverarbeitungspro zesse betrifft, weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Das Verfahren ist mit Hilfe einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrennungsmo tors gemäß Anspruch 7 durchführbar. Im Folgenden im Zusammenhang mit der An steuervorrichtung erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinn gemäß auch für das Betriebsverfahren und umgekehrt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Nockenwellenversteller, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrie ben wird, umfasst ein Stellgetriebe, insbesondere in Form eines Dreiwellengetriebes, sowie einen zur Betätigung des Stellgetriebes vorgesehenen Elektromotor, der mittels eines Elektromotorsteuergerätes angesteuert wird. Daten, die den Betrieb des Elekt romotors einschließlich Lageänderungen seiner Motorwelle betreffen, werden vom Elektromotorsteuergerät über einen Datenbus, an ein Motorsteuergerät des den No ckenwellenversteller umfassenden Verbrennungsmotors übertragen. Zusätzlich wer den über eine gesonderte Leitung, mit welcher im Vergleich zum Datenbus härtere Echtzeitanforderungen erfüllt werden, wiederkehrend Zeitsignale vom Elektromotor steuergerät an das Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors übertragen. Diese Zeitsignale werden verwendet, um in dem Motorsteuergerät durch Vergleich mit den durch das Motorsteuergerät vom Elektromotorsteuergerät empfangenen Daten ein Dif ferenzzeitsignal zu generieren, welches über den Datenbus zurück an das Elektromo torsteuergerät geleitet wird und dort zur Synchronisation des Elektromotorsteuergerä tes mit dem Motorsteuergerät genutzt wird.

Bei dem Datenbus, welcher das Elektromotorsteuergerät mit dem Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors und beide Steuergeräte mit weiteren Komponenten des Verbrennungsmotors verbindet, handelt es sich insbesondere um einen CAN-Bus. Dieser Datenbus wird, obwohl er keine harten Echtzeitanforderungen erfüllt, genutzt, um das zur Synchronisation erforderliche Differenzzeitsignal vom Elektromotorsteuer- gerät an das Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors zu übertragen. In der umge kehrten Richtung, das heißt vom Elektromotorsteuergerät zum Motorsteuergerät, wird dagegen der Datenbus umgangen, indem Zeitsignale über die gesonderte Leitung übermittelt werden. Insgesamt ist damit unter bestmöglicher Ausnutzung der Hardwa reressourcen eine hochpräzise Synchronisation möglich.

Was die Verteilung von Datenverarbeitungsprozessen auf die zwei Steuergeräte, das heißt einerseits das Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors und andererseits das den Nockenwellenversteller ansteuernde Elektromotorsteuergerät, betrifft, sind diver se Ausgestaltungen möglich. Beispielsweise werden aufeinanderfolgende Vorgänge, welche den Nockenwellenversteller betreffen, sowohl im Elektromotorsteuergerät als auch im Motorsteuergerät verarbeitet, wobei Daten zu den Vorgängen jeweils in einen in das Elektromotorsteuergerät beziehungsweise in das Motorsteuergerät integrierten Ringspeicher geschrieben werden. In bevorzugter Verfahrensführung erfolgt die Aus wertung der in den Ringspeichern abgelegten Daten zum größten Teil innerhalb des Elektromotorsteuergerätes.

Die Dauer eines jeden Vorgangs, welcher allgemein auch als Task bezeichnet wird, beträgt typischerweise mindestens das Doppelte, insbesondere mindestens das Drei fache, der zur Synchronisation zwischen den verschiedenen Steuergeräten verwende ten Differenzzeit.

Die vom Elektromotorsteuergerät erfassten und weitergeleiteten Daten können unter anderem Triggersignale, welche sich auf eine bestimmte Nockenwellenposition bezie hen und mit einem Zeitstempel versehen werden, umfassen.

Zur Erfassung der Winkellage und/oder Drehrichtung des Rotors des Elektromotors sind in an sich bekannter Weise zum Beispiel Hall-Sensoren verwendbar. Vorzugs weise handelt es sich bei dem Elektromotor um einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Das Stellgetriebe, welches mit Hilfe des Elektromotors betätigt wird, ist zum Beispiel als Wellgetriebe ausgebildet. Zu Konstruktionsmerkmalen eines Wellgetriebes wird beispielhaft auf die Dokumente DE 10 2017 1 19 860 A1 und DE 10 2017 126 527 A1 hingewiesen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung nä her erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 in symbolisierter Darstellung einen Verbrennungsmotor mit Nockenwel lenversteller und Steuergeräten,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs des Verbrennungsmotors nach Figur 1 .

Ein in Figur 1 lediglich symbolisiert dargestellter Verbrennungsmotor 1 , dessen Motor block mit 2 bezeichnet ist, weist einen elektromechanischen Nockenwellenversteller 3 auf. Ein Stellgetriebe 4 des Nockenwellenverstellers 3 ist als Dreiwellengetriebe, bei spielsweise Wellgetriebe, aufgebaut. Hierbei ist eine erste Welle des Stellgetriebes 4 mit einem Riemen- oder Kettenrad identisch oder fest verbunden und rotiert in an sich bekannter Weise mit halber Kurbelwellendrehzahl des Verbrennungsmotors 1 . Eine zweite, ausgangsseitige Welle des Stellgetriebes 4 ist drehfest mit der zu verstellen den Nockenwelle verbunden. Zur Verstellung des Winkels zwischen der eingangssei tigen, mit dem Ketten- oder Riemenrad verbundenen Welle und der ausgangsseitigen Welle des Stellgetriebes 4 weist dieses eine dritte Welle in Form einer Verstellwelle auf, welche drehfest mit der Motorwelle eines Elektromotors 5, der dem Nockenwel lenversteller 3 zuzurechnen ist, gekoppelt ist. Der Elektromotor 5 wird über eine Lei tung 9 mittels eines Elektromotorsteuergeräts 6 angesteuert, welches auch als Trei berbox bezeichnet wird.

Das Elektromotorsteuergerät 6 ist über einen Datenbus 8, nämlich CAN-Bus, mit dem mit 7 bezeichneten Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors 1 verknüpft. Die Steu ergeräte 6, 7 sind zur Verarbeitung von Vorgängen ausgebildet, welche allgemein als Tasks bezeichnet werden und in Figur 1 durch Diagramme veranschaulicht sind. Je- des Steuergerät 6, 7 umfasst einen als Ringspeicher 10, 11 konzipierten Datenspei cher. Einzelne Datenpakete, die für Evaluationen im Ringspeicher 10, 11 des jeweili gen Steuergeräts 6, 7 bereitgehalten werden, sind Figur 1 durch zueinander parallele Linien veranschaulicht. Die Abarbeitung dieser Daten ist als stapelweise Bearbeitung von Daten zu verstehen. Wie in Figur 1 veranschaulicht ist, übertrifft die Anzahl der Datenverarbeitungsaufträge, die durch das Elektromotorsteuergerät 6 abzuarbeiten sind, die Anzahl an Datenverarbeitungsaufträgen, welche durch das Motorsteuergerät 7 zu erledigen sind. Im skizzierten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis zwi schen der Anzahl der im Ringspeicher 10 des Elektromotorsteuergeräts 6 abgelegten, abzuarbeitenden Datenpakete zur Anzahl der auf analoge Weise durch das Motor steuergerät 7 abzuarbeitenden Datenpakete 4:3. In abgewandelten, nicht dargestell ten Varianten sind auch andere Verhältnisse, beispielsweise das Verhältnis 4:1 , mög lich. In allen Fällen erfolgt die Auswertung der in den verschiedenen Ringspeichern 10, 11 abgelegten Daten, soweit diese den Nockenwellenversteller 3 betreffen, zum größten Teil innerhalb des Elektromotorsteuergerätes 6. Dies bedeutet, dass das Mo torsteuergerät 7 nur in untergeordnetem Maße durch die Verarbeitung von Daten, welche den Betrieb des Nockenwellenverstellers 3 betreffen, belastet ist.

Zusätzlich zum CAN-Bus 8 existiert eine Leitung 9, mit welcher das Elektromotorsteu ergerät 6 mit dem Motorsteuergerät 7 datentechnisch verknüpft ist. Die Leitung 9 wird genutzt, um Zeitsignale vom Elektromotorsteuergerät 6 an das Motorsteuergerät 7 zu senden. Das Datenvolumen der gesendeten Zeitsignale beträgt nur einen kleinen Bruchteil der über den CAN-Bus 8 zwischen dem Elektromotorsteuergerät 6 und dem Motorsteuergerät 7 übermittelten Daten. Im Unterschied zum CAN-Bus 8 sind mit Hilfe der Leitung 9 jedoch harte Echtzeitanforderungen erfüllbar.

Datenverarbeitungsprozesse, die sich auf bestimmte, gleichartige Signalmuster be ziehen und im Elektromotorsteuergerät 6 sowie im Motorsteuergerät 7 durchzuführen sind, sind in Figur 2 veranschaulicht. Hierbei bezieht sich das obere Diagramm in Fi gur 2 auf das Elektromotorsteuergerät 6. Durch das Elektromotorsteuergerät 6 zu ver arbeitende Signale sind mit Sv bezeichnet. Das untere Diagramm in Figur 2 betrifft die Datenverarbeitung durch das Motorsteuergerät 7. In diesem Fall sind zu verarbeitende Signale mit SM bezeichnet. Es wird von einem durch das Elektromotorsteuergerät 6 zu verarbeitenden Vorgang ausgegangen, welcher zum Zeitpunkt to beginnt und bis zum Zeitpunkt ti dauert. Die Dauer dieses Vorgangs, das heißt Tasks, ist mit TT bezeich net. Daten, die dem Task der Dauer TT zuzurechnen sind, umfassen Informationen, die den Elektromotor 5 und die zu verstellende Nockenwelle betreffen. Hierunter fällt beispielsweise die Erfassung von Referenzmarkierungen an der Nockenwelle oder ei nem Teil, welches eine feste Winkelrelation zur Nockenwelle hat. Auch die Drehrich tung der Verstellwelle, welche mit der Motorwelle des Elektromotors 5 identisch oder fest verbunden ist, wird erfasst und im Zusammenhang mit dem Task ausgewertet. Gleiches gilt für beliebige Zustandsänderungen oder die Dauer einzelner Zustände von Komponenten des Elektromotors 5. Als Komponente des Elektromotors 5 ist ins besondere dessen Rotor zu nennen, wobei dessen Winkelstellung und Winkelände rung, soweit im Ringspeicher 10 abgelegt, in die Datenverarbeitung innerhalb des Elektromotorsteuergeräts 6 eingeht.

Soweit Daten des Tasks, mit welchem sich das Elektromotorsteuergerät 6 beschäftigt, an das Motorsteuergerät 7 übermittelt werden, tauchen die entsprechenden Signal muster auch im Motorsteuergerät 7 auf, wie aus Figur 2 hervorgeht. Den Zeitpunkten to, ti und t2 zuzuordnende Zeitpunkte im Motorsteuergerät 7 sind mit to‘, tT und t2 ^e be zeichnet. Aufgrund der gegebenen Eigenschaften des CAN-Busses 8 tritt zwischen den im Motorsteuergerät 7 empfangenen Daten und den vom Elektromotorsteuergerät 6 gesendeten Daten eine Zeitdifferenz auf, welche in Figur 2 mit TD bezeichnet ist. Die Zeitdifferenz TD beträgt weniger als die Hälfte der Taskdauer TT. Der Betrag der Zeit differenz TD wird genutzt, um die Uhr des Elektromotorsteuergeräts 6 nach dem Mo torsteuergerät 7 zu stellen und damit die Datenverarbeitungsprozesse in den Steuer geräten 6, 7 zu synchronisieren. Bezuqszeichenliste

1 Verbrennungsmotor

2 Motorblock

3 Nockenwellenversteller

4 Stellgetriebe

5 Elektromotor

6 Elektromotorsteuergerät

7 Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors

8 CAN-Datenbus

9 Leitung

10 Ringspeicher im Elektromotorsteuergerät

11 Ringspeicher im Motorsteuergerät

SM Signal, verarbeitet durch Motorsteuerung

Sv Signal, verarbeitet durch Elektromotorsteuerung

t Zeit

to, ti, t2 Zeitpunkte, betreffend die Datenverarbeitung im Elektromotorsteuergerät to‘, ti‘, t2‘ Zeitpunkte, betreffend die Datenverarbeitung im Motorsteuergerät

TD Differenzzeit

TT Dauer eines Tasks