排气调谐系统和方法与流程

本说明书总体上涉及用于调整排气阀的位置的方法和系统，所述排气阀可以被定位以改变从车辆排气系统发出的声音。

背景技术：

发动机可以包括具有一个或多个排气阀的排气系统，所述一个或多个排气阀可以被调整以改变发动机排气的声音。可以根据用户手动选择的模式来调整一个或多个排气阀的位置。所述模式可以包括但不限于基线模式、运动模式、赛道模式和安静模式。当车辆在市区中行驶时(例如，基线模式或安静模式)，一个或多个阀可以至少部分地关闭以减小发动机噪声。相反，当车辆在封闭式赛道上行驶时(例如，赛道模式)，一个或多个排气阀可以至少部分地打开以增加发动机噪声和发动机功率。如果车辆在市区之外但不在封闭式赛道上行驶时，则可以将排气阀调整到中间位置(例如，基线模式或运动模式)。中间位置可能导致发动机噪声大于市区中的发动机噪声，但小于当车辆在封闭式赛道上操作时的发动机噪声。然而，如果车辆模式被设定为基线模式或运动模式，在所述基线模式或运动模式中车辆操作员预期发动机噪声处于中间水平并且车辆降挡，则发动机噪声可能以与可能所预期速率相比更高的速率增加，这是由于降挡引起的发动机转速的增加而导致的。车辆操作员可能感到发动机噪声的增加是意外的和不期望的。

技术实现要素：

本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发出一种用于操作发动机的排气系统的方法，所述方法包括：响应于道路的坡度而调整排气系统中的阀的位置，所述阀定位在排气后处理装置的下游。

通过响应于道路的坡度而调整排气系统的阀的位置，可以提供当至少部分地由于道路的坡度而发生变速器的降挡时降低发动机噪声的技术结果。在一个示例中，可以响应于增加的道路坡度而将阀的位置调整到更闭合的位置，使得阀可以定位成在发生变速器降挡之前更显著地减弱发动机噪声。以这种方式，可以控制由发动机产生的噪声以提高驾驶员满意度。

本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以降低车辆乘员可能会感到令人反感的短发动机突发噪声的可能性。此外，所述方法提供了前瞻(look-ahead)特征，使得可以确定在车辆的当前位置或未来的车辆位置处的道路的坡度。另外，所述方法可以适应不同的车辆操作模式，使得发动机噪声可以满足驾驶员的预期。

当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将显而易见。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着标识所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由在详细描述之后的权利要求限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1a示出了具有可变排气调谐系统的示例性内燃发动机；

图1b示出了包括图1a的发动机的示例性车辆传动系；

图2a示出了示例性可变排气调谐系统的详细视图；

图2b示出了排气阀的从排气阀的下游端的向上游观看视角图；

图3示出了现有技术的排气阀位置改变序列；

图4示出了根据本方法的排气阀位置改变序列；

图5a至图5d示出了用于调整排气阀位置的示例性映射图；以及

图6示出了表示用于调整排气阀的位置的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下描述涉及用于操作排气系统的阀的系统和方法。可以调整排气阀以控制多种车辆模式的发动机排气噪声。排气阀位置也可以根据道路的坡度或斜率来调整，使得可以降低通过排气系统传播的非预期突发噪声的可能性。可以提供描述针对不同车辆模式和道路坡度的排气阀位置的映射图以控制排气阀。

可以共同地讨论图1a至图2b以提供清晰的描述。图1a描绘了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例性实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数以及来自人类车辆操作员130经由输入装置132的输入。在该示例中，输入装置132包括加速踏板和踏板位置传感器134，所述踏板位置传感器用于产生比例踏板位置信号。发动机10的气缸(在本文也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136，活塞138位于该燃烧室壁136中。活塞138可以联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转化成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由图1b所示的传动系统联接到乘用车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可以经由飞轮联接到曲轴140以实现发动机10的起动操作。气缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146还可以与发动机10的除了气缸14之外的其他气缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一者或多者可以包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1a示出了配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174和沿着排气系统177的排气通道148布置的排气涡轮176。在增压装置被配置为涡轮增压器的情况下，压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力。然而，在其他示例中，诸如在发动机10设置有机械增压器的情况下，可以任选地省略排气涡轮176，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162可以沿着发动机的进气通道设置，以用于改变提供给发动机气缸的进气的流量和/或压力。例如，节气门162可以设置在压缩机174的下游，如图1a中所示，或者替代地，可以在设置在压缩机174的上游。

排气通道148可以从发动机10的除了气缸14之外的其他气缸接收排气。因此，排气从发动机10流到涡轮176，然后流到排放控制装置(例如，三元催化器、氧化催化剂、微粒过滤器或其组合)178。排气传感器128被示出为在排放控制装置178的上游联接到排气通道148的排气温度传感器129。在替代实施例中，这些传感器可以不彼此邻近地定位，并且可以分散在排气通道148上。例如，排气传感器128可以选自用于提供对排气空燃比的指示的各种合适的传感器，诸如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego(如所描绘的)、hego(加热型ego)、nox传感器、hc传感器或co传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(twc)、nox捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。排气传感器128和排气温度传感器129经由输入/输出端口108向控制器12提供输入。

排气调谐谐振器191可以经由具有后处理壁189的后处理通道193从排放控制装置178接收排气。谐振器191可以经由后处理通道193流体地联接到排放控制装置178。在示例中，谐振器191还可以流体地联接到第一消声器197a，并且谐振器191还可以流体地联接到第二消声器197b。在一个示例中，第一消声器197a可以流体地连接到第一消声器内部排气口198a和第一消声器外部排气口199a。在另一示例中，第二消声器197b可以流体地连接到第二消声器内部排气口198b和第二消声器外部排气口199b。在示例中，传声器195可以位于第一消声器和第二消声器197a、197b之间并且可以经由支撑件而附接到第一消声器197a和第二消声器197b。

在另外的示例中，第一消声器内部排气口198a和第二消声器内部排气口198b可以分别包括第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b。在示例中，第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b可以经由输入/输出端口108而通信地联接到控制器12。在示例中，第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b可以是阻尼阀、蝶阀、截止阀、球阀、提升阀、直角回转阀、压缩阀或者由致动器控制的其他阀(将关于图2a和图2b更详细地论述所述致动器)。在示例中，第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b可以由机动车的操作员控制以调整车辆的声音体验。在示例中，调整第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b可以调整车辆的排气系统的声音水平和/或背压。

在示例中，谐振器191、消声器197a和197b、外部排气口199a和199b以及内部排气口198a和198b可以被配置和/或成形成经由调整可调整排气阀196a、196b来提供可调整的排气调谐或增加和减小的排气声音水平。

在示例中，第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b可能够由控制器12响应于包括人类驾驶员输入和车辆操作模式的车辆工况来调整。车辆操作模式可以经由人类操作员经由模式选择器13(例如，人/机接口)来输入。控制器12可以响应于车辆工况来调整第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b的角位置，所述车辆工况包括但不限于发动机转速、发动机负载、道路坡度、接合的变速器挡位、车辆操作模式等，如本文进一步详述的。

在另一示例中，谐振器191可以被配置为直接从在排气涡轮176的下游的排气通道148接收排气，并且第一消声器197a和第二消声器197b可以各自包括位于第一消声器197a和第二消声器197b内的排放控制装置178。在此类示例中，后处理通道193可以将排气涡轮176流体地联接到谐振器191。

发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示为包括位于气缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门150可以由控制器12通过经由凸轮致动系统151进行的凸轮致动来控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由凸轮致动系统153来控制。凸轮致动系统151和153可以各自包括一个或多个凸轮并且可以利用某一形式的可变气门正时(vvt)，诸如凸轮廓线变换(cps)系统、可变凸轮正时(vct)系统(诸如，双独立可变凸轮正时(tivct))和/或可变气门升程(vvl)系统中的一者或多者，控制器12可以操作所述系统来改变气门操作。进气门150和排气门156的操作可以分别由气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器155和157来确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门致动来控制。例如，气缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括cps系统和/或vct系统的凸轮致动控制的排气门。

在一些实施例中，发动机10的每个气缸都可以包括用于引发燃烧的火花塞192。在选择操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号而经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过燃料喷射来发起燃烧的情况下，可以省略火花塞192，就如同一些柴油发动机的情况那样。

在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以配置有用于提供燃料的一个或多个喷射器。作为非限制性示例，气缸14被示出为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出为直接联接到气缸14以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地直接在其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧气缸14中提供所谓的燃料直接喷射(在下文中也称为“di”)。虽然图1a将喷射器166示出为侧喷射器，但所述喷射器还可以位于活塞的顶部，例如在火花塞192的位置附近。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8输送到燃料喷射器166。替代地，燃料可以在较低压力下由单级燃料泵输送，在这种情况下，直接燃料喷射的正时与使用高压燃料系统的情况相比在压缩冲程期间可能更受限制。此外，虽然未示出，但燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。

在气缸的单个循环期间，燃料可以通过喷射器输送到气缸。此外，对于单个燃烧事件，每个循环可以对所输送的燃料执行多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或者它们的任何适当组合期间执行多次喷射。

如上所述，图1a示出了多缸发动机的仅一个气缸。因此，每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

控制器12在图1a中示出为微型计算机，所述微型计算机包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的在此特定示例中示出为只读存储器110的电子存储介质、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。除了先前论述的那些信号之外，控制器12可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量的测量结果；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或者其他类型)的表面点火感测信号；来自节气门位置传感器的节气门位置；来自传感器124的岐管绝对压力信号；以及来自爆震传感器181的爆震信号。爆震传感器181可以替代地位于气缸盖上或者可以是用于检测来自曲轴140中的爆震的振动的传感器。发动机转速信号rpm可以由控制器12根据传感器120的输出产生。来自歧管压力传感器的歧管压力可以用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。其他传感器可以包括联接到燃料系统的燃料箱的燃料水平传感器和燃料成分传感器。

存储介质只读存储器110可以编程有计算机可读数据，所述计算机可读数据表示可以由微处理器单元106执行以用于执行在下文描述的方法以及预期但未具体列出的其他变体的指令。发动机10可以至少部分由包括控制器12的控制系统15控制。控制器12可以从联接到发动机10的传感器16接收各种信号，并且向联接到发动机和/或车辆的各种致动器81发送控制信号。各种传感器可以包括(例如)各种温度传感器、压力传感器和空燃比传感器。各种致动器可以包括(例如)阀、节气门和燃料喷射器。

如上文提及，传感器16可以包括任何温度传感器、压力传感器、定位传感器、湿度传感器或接触传感器或者本文描述的任何其他传感器。在示例中，传感器16可以包括一个或多个传声器。致动器81可以包括用于控制第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b的致动器。控制器12可以是微型计算机，所述微型计算机包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质。控制器12可以编程有计算机可读数据，所述计算机可读数据表示可执行以执行在下文描述的方法以及预期但未具体列出的其他变型的指令。

例如，调整第一可调整排气阀196a和第二可调整排气阀196b可以包括调整联接到可调整排气阀196a、196b的致动器81。在示例中，为了调整可调整排气阀196a或排气阀196b的角度，致动器224a和224b可以通过经由沿着阀旋转轴线214的连接到阀196a的旋转杆提供转矩来打开或关闭阀，如在下面关于图2b进一步描述。

全球定位接收器184可以从卫星189接收用于确定车辆1的位置的定时信号。全球定位接收器184可以向车辆导航系统185和/或控制器12发送车辆1的位置。导航系统185可以参考存储在存储器中的地理映射图的表征以确定车辆1的位置。另外，车辆导航系统185可以根据前瞻车辆位置来确定车辆1正在行驶的道路的坡度。前瞻车辆位置可以根据车辆的当前位置和在车辆在可能期望确定道路坡度处行驶的方向上距车辆的距离来确定。在一个示例中，前瞻距离可以是车辆速度和车辆操作模式的函数。然而，在其他示例中，前瞻距离可以基于附加或其他车辆工况。例如，如果车辆在基线车辆操作模式下以10公里/小时的速度行驶，则可以将前瞻距离确定为零，使得可以确定在车辆的当前位置的道路坡度。在另一个示例中，如果车辆在运动模式下以100公里/小时的速度行驶，则可以将前瞻距离确定为500米，使得可以更快地确定道路坡度以赶上排气阀移动的定时。在一个示例中，控制器12可以经由控制器局域网127与导航系统185交换控制变量。具体地，控制器12可以向导航系统185提供期望的前瞻距离，并且导航系统185可以向控制器12提供车辆1在距车辆1的前瞻距离处行驶的道路的道路坡度值。

在替代示例中，导航系统185可以包括在控制器185中。控制器12可以经由测斜仪17接收道路坡度。道路坡度可以表示为指示车辆1行驶的道路的坡度的角百分比。例如，车辆1可能正在道路上具有3％坡度的位置处行驶。

现在参考图1b，车辆1被示出为包括发动机10。发动机10联接到变矩器11，并且变矩器11联接到自动变速器21。自动变速器包括多个前进挡25和倒挡26。变速器21联接到差速器22，并且差速器22联接到车轮23。发动机10可以向变矩器11传输扭矩。变矩器11抑制来自发动机10的扭矩振荡，并且它将扭矩递送到变速器21。当经由变速器21和差速器22将扭矩提供给车轮23时，车轮23可以旋转并推进车辆1。车辆速度可以由控制器12根据速度/位置传感器29的输出来确定。应当注意，这仅仅是可以利用本方法的一个示例性车辆传动系配置。因此，本文描述的方法可以应用于其他车辆传动系，包括前轮驱动、四轮驱动和混合动力车辆。

图1b中还示出了前瞻距离31。前瞻距离可以根据车辆速度确定。此外，前瞻距离也可以是其他车辆控制参数的函数。例如，前瞻距离31可以是车辆操作模式(例如，“安静”、“基础”、“运动”和“赛道”)的函数。前瞻距离是沿着车辆行驶的道路从车辆的当前位置开始的距离。例如，如果前瞻距离为500米，则确定在前瞻距离处的道路的坡度包括确定在车辆1正在行驶的道路上在车辆1前方500米的位置处的道路的坡度。

图2a示出了可变排气调谐系统177的示例性细节图。在示例中，排气阀196a和196b可以定位在第一套筒219a和第二套筒219b内。在示例中，可以将219a和219b放置成套设在198a或198b上，并且在另一示例中，219a和219b可以完全取代198a和198b。在另一示例中，第一热交换器套筒219a和第二热交换器套筒219b可以覆盖第一内部排气口198a和第二内部排气口198b的总外表面区域的一部分。在示例中，第一内部排气口198a和第二内部排气口198b的总外表面区域的所述部分可以在可调整排气阀196a和196b上居中。在示例中，第一内部排气口198a和第二内部排气口198b的总外表面区域的所述部分可以在可调整排气阀196a和196b的操作区域上居中。在另外的示例中，第一内部排气口198a和第二内部排气口198b的总外表面区域的被第一热交换器套筒219a和第二热交换器套筒219b覆盖的所述部分可以是可调整排气阀196a和196b的操作区域。

在示例中，可变排气调谐系统可以包括多个致动器81。在示例中，可调整排气阀196a和196b可以分别由第一阀致动器224a和第二阀致动器224b调整。在示例中，可调整排气阀196a、196b可以具有排气口长度，所述排气口长度包括可调整排气阀196a和196b的操作区域的上游-下游长度。在示例中，可调整排气阀196a和196b的操作区域可以包括可调整排气阀196a和196b所占用和/或使用的空间的上游-下游长度。

第一阀致动器224a和第二阀致动器224b可以通信地联接到控制器12。在示例中，控制系统可以包括控制器12，所述控制器可以从传感器16接收信号，并且基于所接收的信号和存储在本文进一步描述的控制器的存储器上的指令而采用致动器81来调整发动机操作和/或可变排气调谐系统操作。

图2b示出了配备有套筒219a或219b的内部排气口198a或198b的横截面237。横截面237示出从第一消声器内部排气口198a或第二消声器内部排气口198b的下游端的向上游观看视角图，并且在此类示例中，任一可调整排气阀196a或196b可以包括蝶阀、阻尼阀、直角回转阀或压缩阀。在一些情况下，可以由可以在图2b中由致动器222表示的可调整排气阀致动器224a、224b来调整可调整排气阀196a、196b的定位。在示例中，致动器222可以沿着阀旋转轴线214来调整阀196a的位置或旋转角度，其中旋转轴线包括旋转杆以便经由致动器222提供阀196a的转动。在示例中，阀旋转轴线214的旋转杆可以附接到并穿过阀196a，或者可以将所述旋转杆构建到阀196a中作为单个主体。

在示例中，第一内部排气口198a或第二内部排气口198b可以另外包括套筒219a，并且套筒219a覆盖阀196a。阀196a可以打开，使得排气可以至少部分地绕过消声器197a，从而增加发动机排气噪声。排气系统177还可以包括一个或多个阀定位传感器212，所述一个或多个阀定位传感器可以沿着阀196a的阀旋转轴线214定位并且它们还可以附接到沿着阀旋转轴线214延伸的旋转杆。在示例中，阀定位传感器212可以提供阀196a位置的连续指示。另外，阀定位传感器212可以经由输入/输出端口108通信地联接到控制器12。在示例中，可以将阀定位传感器212包括在致动器222内。

因此，图1a至图2b提供了一种车辆系统，其包括：发动机；联接到所述发动机的排气系统，所述排气系统包括定位在排放控制装置下游的阀；全球位置接收器；和控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令致使控制器响应于道路的坡度来调整阀的位置，所述道路的坡度基于车辆的位置，车辆的位置经由全球位置接收器来确定。车辆系统还包括用于响应于车辆操作模式来调整阀的位置的附加指令。车辆系统包括：其中车辆操作模式是安静模式并且其中阀完全关闭。车辆系统包括：其中车辆操作模式是赛道模式并且其中阀完全打开。车辆系统包括：其中根据多个阀位置映射图(positionmap)来调整阀的位置。车辆系统包括：其中多个阀映射位置图包括基线阀映射图、运动模式阀映射图、赛道模式阀映射图和安静模式阀映射图。车辆系统还包括用于调整距车辆的前瞻距离的附加指令，针对所述前瞻距离估计道路的坡度。

现在参考图3，示出了预示性现有技术排气阀调整程序。曲线图同时发生，并且它们在时间上对准。在时间t0-t4时的竖直线表示序列期间的感兴趣时间。

从图3顶部起的第一曲线图是发动机排气系统噪声水平(例如，以分贝为单位)与时间的曲线图。发动机排气系统噪声水平在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线302表示发动机噪声水平。

从图3顶部起的第二曲线图是发动机排气阀开度或位置与时间的曲线图。发动机排气阀开度或位置在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线304表示排气阀(例如，196a)的开度。

从图3顶部起的第三曲线图是变速器挡位与时间的曲线图。接合的变速器挡位经由沿着竖直轴线的编号来指示。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线306指示变速器的哪个挡位当前被接合。

在时间t0时，排气噪声水平较低并且排气阀位置打开达较大量，同时车辆(未示出)变速器接合在四挡。当车辆以高速公路速度巡航时，可能存在此类状况。

在时间t1时，车辆正在其上行驶的道路的坡度开始增加(未示出)。排气阀位置保持不变，并且变速器仍然接合在四挡。当人类驾驶员开始增加加速踏板(未示出)的位置以维持车辆速度时，排气噪声开始增加。通过增加加速踏板的位置，驾驶员增加了发动机负载。

在时间t2时，基于发动机负载或驾驶员需求扭矩和发动机转速，变速器从四挡降挡到三挡。排气噪声响应于降挡而增加，因为使变速器降挡增加了发动机转速(未示出)。排气阀的位置不变，因此由变速器挡位降挡引起的发动机噪声的增加由排气噪声的增加指示。

在时间t3时，排气阀控制器对变速器降挡作出反应，这在发动机负载升高(未示出)时增加发动机转速。具体地，排气阀控制器响应于由变速器挡位降挡引起的发动机转速的变化而减小排气阀开度。此时排气噪声保持在较高水平。

在时间t3与时间t4之间，通过关闭排气阀来降低排气噪声水平。关闭排气阀防止排气绕过消声器，因此经由消声器降低排气噪声。

在时间t4时，排气阀完全关闭并且发动机噪声水平降低。变速器挡位保持在四挡。在驾驶员响应于道路的坡度而增加发动机负载(未示出)以维持车辆速度的时间t4之后，排气噪声以较低速率增加。

现在参考图4，示出了根据本说明书的预示性排气阀调整程序。曲线图同时发生，并且它们在时间上对准。在t10至t14时的竖直线表示序列期间的感兴趣的时间。除了图4中示出的排气阀以外，图4的序列与图3的序列相同，其根据由同一车辆行驶的道路的坡度来调整。

从图4顶部起的第一曲线图是发动机排气系统噪声水平(例如，以分贝为单位)与时间的曲线图。发动机排气系统噪声水平在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线402表示发动机噪声水平。从图4的顶部起的第一曲线图中的竖直轴线的排气噪声量值与从图3的顶部起的第一曲线图中的竖直轴线的排气噪声量值相等。

从图4顶部起的第二曲线图是发动机排气阀开度或位置与时间的曲线图。发动机排气阀开度或位置在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线404表示排气阀(例如，196a)的开度。从图4的顶部起的第二曲线图中的竖直轴线的排气阀位置量值与从图3的顶部起的第二曲线图中的竖直轴线的排气阀位置量值相等。

从图4顶部起的第三曲线图是变速器挡位与时间的曲线图。接合的变速器挡位经由沿着竖直轴线的编号来指示。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线406指示变速器的哪个挡位当前被接合。

在时间t10时，排气噪声水平较低并且排气阀位置打开达较大量，同时车辆(未示出)变速器接合在四挡。当车辆以高速公路速度巡航时，可能存在此类状况。

在时间t11时，车辆在其上行驶的道路的坡度开始增加(未示出)。响应于道路坡度的增加，减小排气阀位置以部分地关闭排气阀。通过在驾驶员需求导致变速器降挡的时间之前得知道路坡度，可以将排气阀定位成使得在变速器降挡期间突发噪声不会离开排气系统。在该示例中，排气阀在时间t11之后不久部分地关闭。在人类驾驶员开始增加加速踏板(未示出)的位置以维持车辆速度的时间t11之后不久，排气噪声开始增加，但是因为排气阀已经进一步关闭，因此排气噪声降低。

在时间t12时，排气阀停止关闭，并且它与时间t11之前相比打开程度较小，使得可以存在更小的排气噪声。变速器保持接合在四挡，并且排气噪声随着驾驶员需求扭矩(未示出)增加而逐渐增加，使得可以在道路坡度(未示出)处于较高水平时维持车辆速度。

在时间t13时，基于发动机负载或驾驶员需求扭矩和发动机转速，变速器从四挡降挡到三挡。排气噪声响应于降挡而增加较小量，因为使变速器降挡增加了发动机转速(未示出)。排气阀的位置保持在减小的开度。

以这种方式，可以减少由于变速器降挡而引起的突发排气噪声。因此，道路的坡度可以提供预期的发动机负载增加和变速器换挡(例如，升挡或降挡)的早期指示。

现在参考图5a，示出了示例性映射图500，其示出了当车辆在“安静”模式下操作时基于道路坡度估计的排气阀开度调整。在该示例中，竖直轴线表示排气阀开度调整，并且排气阀开度调整在竖直轴线箭头的方向上增加。排气阀开度调整在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示车辆行驶的道路的坡度值，并且该坡度在水平轴线箭头的方向上增加。线502表示当车辆在“安静”模式下操作时排气阀开度调整与道路的坡度之间的关系。

因此，可以观察到排气阀开度调整随着道路坡度的增加而增加；然而，即使在较高坡度下，排气阀开度调整也相当小，使得发动机排气噪声可以较低。在一个示例中，排气阀开度调整可以被添加到共同确定排气阀开度的其他映射图或函数的输出。例如，排气阀开度可以是特定操作模式(例如，安静模式、基线模式、运动模式或赛道模式)的发动机转速和发动机负载的函数，并且当来自映射图500的排气阀开度调整输出增加时，排气阀开度可以增加。因此，排气阀开度可以被描述为若干参数的函数(例如，排气阀位置＝f(n,l)+f1(车辆模式，道路坡度)，其中f和f1是返回生成排气阀位置的值，n是发动机转速，并且l是发动机负载)。

现在参考图5b，示出了示例性映射图504，其示出了当车辆在“基础”模式下操作时基于道路坡度估计的排气阀开度调整。在该示例中，竖直轴线表示排气阀开度调整，并且排气阀开度调整在竖直轴线箭头的方向上增加。排气阀开度调整在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示车辆行驶的道路的坡度值，并且该坡度在水平轴线箭头的方向上增加。线505表示当车辆在“基础”模式下操作时排气阀开度调整与道路的坡度之间的关系。因此，可以观察到排气阀开度调整随着道路坡度的增加而增加。另外，与映射图500相比，随着道路坡度的增加，排气阀开度调整以更快的速率增加。车辆操作员可能预期发动机排气噪声在基础模式下更加显著着地增加。

现在参考图5c，示出了示例性映射图506，其示出了当车辆在“运动”模式下操作时基于道路坡度估计的排气阀开度调整。在该示例中，竖直轴线表示排气阀开度调整，并且排气阀开度调整在竖直轴线箭头的方向上增加。排气阀开度调整在水平轴线的水平处为零。水平轴线表示车辆行驶的道路的坡度值，并且该坡度在水平轴线箭头的方向上增加。线507表示当车辆在“运动”模式下操作时排气阀开度调整与道路的坡度之间的关系。因此，可以观察到排气阀开度总是大于零并且其随着道路坡度的增加而增加。另外，对于给定的道路坡度，排气阀开度调整增加在映射图506中比在映射图504中更大。对于当车辆在“赛道”模式下操作时，可以生成类似的映射图；然而，对于“赛道”模式，排气阀开度调整可以是较大的恒定值。

可以经由在道路上操作车辆并根据道路坡度调整排气阀开度调整来以经验确定映射图500、504和506中的值。在一个示例中，调整排气阀开度，使得排气阀在车辆由于道路的坡度而换挡之前有时间重新定位。另外，应当理解，映射图500、504和506本质上是示例性的，并且排气阀位置可以根据道路坡度和其他控制参数来确定。此外，在其他示例中，使道路坡度与排气阀位置相关的映射图也可以是附加的车辆控制参数的函数。例如，代替如图5a至5c中所示的二维的映射图，映射图可以是三个或更多个维度。另外，当车辆的变速器接合在倒挡时，可以独立于车辆模式而命令完全关闭排气阀，使得可以减少驾驶员的注意力分散。

现在转向图5d，映射图508用于确定前瞻距离(例如，在车辆行驶方向上距车辆的距离)，针对所述前瞻距离确定或估计道路坡度。例如，如果车辆的当前位置是x，向前行驶，并且前瞻距离是100米，则可以估计车辆在车辆的当前位置前方100米的距离处行驶的道路的道路坡度。

竖直轴线表示用于估计道路的坡度的前瞻距离。前瞻距离在竖直轴线箭头的方向上增加。轴线513表示车辆速度，并且车辆速度在轴线513箭头的方向上增加。轴线514表示车辆模式，并且在该示例中存在三种模式。三种模式的边界在514a和514b处指示。第一模式被指示为“1”，第二模式被指示为“2”，并且第三模式被指示为“3”。

在该示例中，当车辆模式为“1”时，在零车辆速度下，前瞻距离为零。车辆模式“1”可以是例如“安静”模式。对于三种模式中的每一种，前瞻距离随着车辆速度的增加而增加。通过根据车辆速度增加前瞻距离，可以分配额外的时间来移动排气阀，使得当车辆遇到前瞻距离处的道路坡度时，根据需要定位排气阀。

当车辆速度为零时，模式“2”的前瞻距离为正且非零，并且对于给定的车辆速度，在模式“2”下的前瞻距离大于模式“1”下的前瞻距离。车辆模式“2”可以是例如“基础”模式。与“安静”模式相比，“基础”模式可以容忍更高的发动机排气噪声水平，并且在模式“2”下可能期望更快地调整排气阀的位置，使得可以防止在降挡期间来自排气系统的突发发动机噪声的可能性。

当车辆速度为零时，模式“3”的前瞻距离也为正且非零，并且对于给定的车辆速度，在模式“3”下的前瞻距离大于模式“2”下的前瞻距离。车辆模式“3”可以是例如“运动”模式。与“基础”模式相比，“运动”模式可以容忍更高的发动机排气噪声水平，并且在模式“3”下可能期望比在模式“2”下更快地调整排气阀的位置，使得可以防止在降挡期间来自排气系统的突发发动机噪声的可能性。

可以经由在道路上操作车辆并在每个车辆模式中根据车辆速度调整前瞻距离来以经验确定映射图508中的值。在一个示例中，调整针对车辆速度的前瞻距离，使得排气阀在车辆到达道路上距车辆前瞻距离的位置之前有时间重新定位。

现在参考图6，示出了用于操作发动机和排气系统的方法。当发动机正在燃烧燃料并旋转时，可以执行图6的方法。发动机可以包括在车辆中，并且车辆可以在道路上行驶。方法600的至少部分可以被实施为存储在非暂时性存储器中的可执行控制器指令。方法600可以与图1a至图2b的系统协同地操作。另外，方法600的各部分可以是在物理世界中采取以转变致动器或装置的操作状态的动作。图6的方法可以作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令被包括到图1a至图2b的系统中。图6的方法可以应用于一个或多个排气阀。

在602处，方法600确定车辆驾驶模式。在一个示例中，方法600可以从人/机接口确定车辆驾驶模式。车辆驾驶模式可以包括但不限于“安静”、“基础”、“运动”和“赛道”。在“安静”模式中，可以显著地降低发动机排气噪声。在“基础”模式中，发动机排气噪声可能大于在“安静”模式中。在“运动”模式中，发动机排气噪声可能大于在“基础”模式中，并且与“基础”模式相比，可以调整发动机和车辆悬架设置以改善发动机和悬架性能。在“赛道”模式中，发动机排气噪声可能大于在“运动”模式中，并且与“运动”模式相比，可以调整发动机和车辆悬架设置以改善发动机和悬架性能。如果方法600判断车辆模式是“安静”，则方法600前进到604。如果方法600判断车辆模式是“基础”，则方法600前进到620。如果方法600判断车辆模式是“运动”，则方法600前进到630。如果方法600判断车辆模式是“赛道”，则方法600前进到640。

在604处，方法600进入“安静”模式，并且基于处于“安静”模式来调整排气阀的位置。方法600还可以调整发动机控制参数和悬架控制参数以在“安静”模式下操作。例如，与当车辆在“基础”模式下操作时相比，方法600可以延迟火花正时以使发动机扭矩平稳并降低发动机噪声。方法600前进到606。

在606处，方法600确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于发动机转速、发动机负载、车辆速度、车辆地理位置、当前接合的变速器挡位和环境温度。在确定车辆工况之后，方法600前进到608。

在608处，方法600确定前瞻距离和在前瞻距离处的道路坡度。在一个示例中，方法600基于车辆速度和车辆的当前操作模式来确定前瞻距离。具体地，可以将前瞻距离存储在映射图或表中(例如，如图5d所示)，并且可以经由车辆速度和当前车辆操作模式来参考或索引映射图。映射图可以包含以经验确定的值，所述以经验确定的值可以经由在各种道路上操作车辆同时调整前瞻距离并监测车辆操作来确定。映射图或表输出前瞻距离。前瞻距离的范围可以从0(例如，车辆的当前位置)到预定距离(例如，2000米)。

方法600确定在车辆行驶方向上在前瞻距离处车辆当前正在行驶的道路的坡度。在一个示例中，方法600经由全球定位系统确定车辆的当前位置。车辆的当前位置用于参考可以存储在控制器存储器中的地理映射图。前瞻距离被添加到车辆在道路上的当前位置，并且映射图输出车辆在车辆的当前位置前方的前瞻距离上行驶的道路的坡度。映射图可以包括道路位置、道路坡度数据和道路速度限制。

在前瞻道路坡度不可用的示例中，方法600可以经由测斜仪或从横摆、俯仰和侧倾加速度计来确定当前道路坡度。方法600前进到610。

在610处，方法600根据在距车辆前瞻距离处的道路的坡度来调整排气阀(例如，196a和/或196b)的位置。在一个示例中，根据排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。排气阀开度调整值可以与基于发动机转速、发动机负载和其他控制参数的其他排气阀开度调整值组合。

排气阀开度调整值可以存储在如图5a至图5c所示的映射图或表中。映射图包括用于“安静”模式的映射图，并且“安静”模式映射图可以经由道路坡度来参考。根据在前瞻车辆位置处的道路坡度来参考用于“安静”模式的映射图，并且“安静”模式映射图输出排气阀开度调整值。方法600响应于基于道路坡度和“安静”模式的排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。另外，方法600根据其他控制参数(例如，发动机转速和发动机负载)来调整排气阀的位置。方法600前进到退出。

在620处，方法600进入“基础”模式，并且基于处于“基础”模式来调整排气阀的位置。方法600还可以调整发动机控制参数和悬架控制参数以在“基础”模式下操作。例如，与当车辆在“安静”模式下操作时相比，方法600可以在标称火花正时操作以提高发动机燃料经济性。方法600前进到622。

在622处，方法600确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于发动机转速、发动机负载、车辆速度、车辆地理位置、当前接合的变速器挡位和环境温度。在确定车辆工况之后，方法600前进到624。

在624处，方法600确定前瞻距离和在前瞻距离处的道路坡度。在一个示例中，方法600基于车辆速度和车辆的当前操作模式来确定前瞻距离。具体地，可以将前瞻距离存储在映射图或表中，并且可以经由车辆速度和当前车辆操作模式来参考或索引映射图。映射图可以包含以经验确定的值，所述以经验确定的值可以经由在各种道路上操作车辆同时调整前瞻距离并监测车辆操作来确定。映射图或表输出前瞻距离。前瞻距离的范围可以从0(例如，车辆的当前位置)到预定距离(例如，2000米)。

方法600确定在车辆行驶方向上在前瞻距离处车辆当前正在行驶的道路的坡度。在一个示例中，方法600经由全球定位系统确定车辆的当前位置。车辆的当前位置用于参考可以存储在控制器存储器中的地理映射图。前瞻距离被添加到车辆在道路上的当前位置，并且映射图输出车辆在车辆的当前位置前方的前瞻距离上行驶的道路的坡度。

在前瞻道路坡度不可用的示例中，方法600可以经由测斜仪或从横摆、俯仰和侧倾加速度计来确定当前道路坡度。方法600前进到626。

在626处，方法600根据在距车辆前瞻距离处的道路的坡度来调整排气阀(例如，196a和/或196b)的位置。在一个示例中，根据排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。排气阀开度调整值可以与基于发动机转速、发动机负载和其他控制参数的其他排气阀开度调整值组合。

排气阀开度调整值可以存储在如图5a至图5c所示的映射图或表中。映射图包括用于“基础”模式的映射图，并且“基础”模式映射图可以经由道路坡度来参考。根据在前瞻车辆位置处的道路坡度来参考用于“基础”模式的映射图，并且“基础”模式映射图输出排气阀开度调整值。方法600响应于基于道路坡度和“基础”模式的排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。另外，方法600根据其他控制参数(例如，发动机转速和发动机负载)来调整排气阀的位置。方法600前进到退出。

在630处，方法600进入“运动”模式，并且基于处于“运动”模式来调整排气阀的位置。方法600还可以调整发动机控制参数和悬架控制参数以在“运动”模式下操作。例如，与当车辆在“基础”模式下操作时相比，方法600可以在提前火花正时操作以提高发动机燃料经济性。方法600前进到632。

在632处，方法600确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于发动机转速、发动机负载、车辆速度、车辆地理位置、当前接合的变速器挡位和环境温度。在确定车辆工况之后，方法600前进到634。

在634处，方法600确定前瞻距离和在前瞻距离处的道路坡度。在一个示例中，方法600基于车辆速度和车辆的当前操作模式来确定前瞻距离。具体地，可以将前瞻距离存储在映射图或表中，并且可以经由车辆速度和当前车辆操作模式来参考或索引映射图。映射图可以包含以经验确定的值，所述以经验确定的值可以经由在各种道路上操作车辆同时调整前瞻距离并监测车辆操作来确定。映射图或表输出前瞻距离。前瞻距离的范围可以从0(例如，车辆的当前位置)到预定距离(例如，2000米)。

方法600确定在车辆行驶方向上在前瞻距离处车辆当前正在行驶的道路的坡度。在一个示例中，方法600经由全球定位系统确定车辆的当前位置。车辆的当前位置用于参考可以存储在控制器存储器中的地理映射图。前瞻距离被添加到车辆在道路上的当前位置，并且映射图输出车辆在车辆的当前位置前方的前瞻距离上行驶的道路的坡度。

在前瞻道路坡度不可用的示例中，方法600可以经由测斜仪或从横摆、俯仰和侧倾加速度计来确定当前道路坡度。方法600前进到636。

在636处，方法600根据在距车辆前瞻距离处的道路的坡度来调整排气阀(例如，196a和/或196b)的位置。在一个示例中，根据排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。排气阀开度调整值可以与基于发动机转速、发动机负载和其他控制参数的其他排气阀开度调整值组合。

排气阀开度调整值可以存储在如图5a至图5c所示的映射图或表中。映射图包括用于“运动”模式的映射图，并且“运动”模式映射图可以经由道路坡度来参考。根据在前瞻车辆位置处的道路坡度来参考用于“运动”模式的映射图，并且“运动”模式映射图输出排气阀开度调整值。方法600响应于基于道路坡度和“运动”模式的排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。另外，方法600根据其他控制参数(例如，发动机转速和发动机负载)来调整排气阀的位置。方法600前进到退出。

在640处，方法600进入“赛道”模式，并且基于处于“赛道”模式来调整排气阀的位置。方法600还可以调整发动机控制参数和悬架控制参数以在“赛道”模式下操作。例如，与当车辆在“运动”模式下操作时相比，方法600可以在提前火花正时操作以提高发动机燃料经济性。方法600前进到642。

在642处，方法600确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于发动机转速、发动机负载、车辆速度、车辆地理位置、当前接合的变速器挡位和环境温度。在确定车辆工况之后，方法600前进到644。

在644处，方法600确定前瞻距离和在前瞻距离处的道路坡度。在一个示例中，方法600基于车辆速度和车辆的当前操作模式来确定前瞻距离。具体地，可以将前瞻距离存储在映射图或表中，并且可以经由车辆速度和当前车辆操作模式来参考或索引映射图。映射图可以包含以经验确定的值，所述以经验确定的值可以经由在各种道路上操作车辆同时调整前瞻距离并监测车辆操作来确定。映射图或表输出前瞻距离。前瞻距离的范围可以从0(例如，车辆的当前位置)到预定距离(例如，2000米)。

方法600确定在车辆行驶方向上在前瞻距离处车辆当前正在行驶的道路的坡度。在一个示例中，方法600经由全球定位系统确定车辆的当前位置。车辆的当前位置用于参考可以存储在控制器存储器中的地理映射图。前瞻距离被添加到车辆在道路上的当前位置，并且映射图输出车辆在车辆的当前位置前方的前瞻距离上行驶的道路的坡度。

在前瞻道路坡度不可用的示例中，方法600可以经由测斜仪或从横摆、俯仰和侧倾加速度计来确定当前道路坡度。方法600前进到646。

在646处，方法600根据在距车辆前瞻距离处的道路的坡度来调整排气阀(例如，196a和/或196b)的位置。在一个示例中，根据排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。排气阀开度调整值可以与基于发动机转速、发动机负载和其他控制参数的其他排气阀开度调整值组合。

排气阀开度调整值可以存储在如图5a至图5c所示的映射图或表中。映射图包括用于“赛道”模式的映射图，并且“赛道”模式映射图可以经由道路坡度来参考。根据在前瞻车辆位置处的道路坡度来参考用于“赛道”模式的映射图，并且“赛道”模式映射图输出排气阀开度调整值。方法600响应于基于道路坡度和“赛道”模式的排气阀开度调整值来调整排气阀的位置。另外，方法600根据其他控制参数(例如，发动机转速和发动机负载)来调整排气阀的位置。方法600前进到退出。

以这种方式，可以根据道路的坡度来调整排气阀的位置。通过基于道路的坡度调整排气阀的位置，可以预期变速器的换挡，使得排气阀可以至少部分地关闭以将发动机噪声降低到预期或优选水平。

因此，图6的方法提供了一种用于操作发动机的排气系统的方法，所述方法包括：响应于道路的坡度来调整排气系统中的阀的位置，所述阀定位在排气后处理装置的下游。所述方法包括：其中所述道路的所述坡度是数值。所述方法还包括进一步响应于车辆的变速器接合在前进挡中来调整所述阀的所述位置。所述方法还包括进一步响应于所述车辆的所述变速器接合在倒挡中来调整所述阀的所述位置。所述方法包括：其中当所述车辆的所述变速器接合在所述前进挡中时将所述阀调整到第一位置，其中当所述车辆的所述变速器接合在倒挡中时，将所述阀调整到第二位置，并且其中所述第一位置不同于所述第二位置。所述方法包括：其中经由测斜仪确定所述坡度。所述方法包括：其中经由全球定位系统确定所述坡度。

图6的方法还提供了一种用于操作发动机的排气系统的方法，所述方法包括：调整距车辆的前瞻距离，针对所述前瞻距离估计道路的坡度；以及响应于所述道路的所述坡度来调整排气系统中的阀的位置，所述阀定位在排气后处理装置的下游。所述方法包括：其中调整所述前瞻距离包括基于所述车辆的速度来调整所述前瞻距离。所述方法包括：其中调整所述前瞻距离包括基于车辆操作模式来调整所述前瞻距离。所述方法包括：其中响应于所述道路的所述坡度的增加而进一步关闭所述阀的所述位置。所述方法包括：其中响应于所述道路的所述坡度的减小而进一步打开所述阀的所述位置。所述方法还包括根据车辆位置来估计所述道路的所述坡度。

应注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据所使用的特定策略来重复地执行。此外，所述的动作、操作和/或功能可图形地表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。

应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。

所附权利要求特别地指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。