[发明专利]用于监视甲烷氧化催化器的方法和废气后处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监视在内燃机的废气后处理系统中的甲烷氧化催化器的方法、一种废气后处理装置以及一种计算机程序、一种可机读的存储介质和一种电子控制设备，它们被设置用于实施所述方法。

背景技术

已知的是下述内燃机：该内燃机不仅能够利用含甲烷的气体——例如天然气——或者甲烷，也能够利用由气体和另一种燃料（例如柴油燃料）所构成的混合物来运转。在所有至少部分地以含甲烷的气体的燃烧为基础的途径中，出现了高的、原发动机的甲烷-排放的问题。尤其是出于大气保护的原因，必须在废气后处理的框架内减少所述甲烷排放。已知的是甲烷氧化催化器（MOC），该甲烷氧化催化器基于钯-丰富-表述（Palladium-reichen Formulierung）来氧化所述包含在废气中的甲烷。为此能够使用下述表述：该表述具有直至例如7:1或者更高的钯（Pd）与铂（Pt）的重量比。其它的甲烷氧化催化器基于所谓的钯-单独-表述，例如钯/氧化铝(Pd/Aluminiumoxid)。然而，一般来说，在这种表述时，在400℃以上才观察到一种确定的甲烷转换。为了完全氧化，经常需要远超过500℃的温度。

甲烷氧化催化器关于温度的行为和通常情况下催化器关于温度的行为能够通过所谓的启动温度（起燃温度：Light-off-Temperatur）来描述，在该启动温度时进行了包含在废气中的有害物质的转换的预先规定的部分。在老化了的催化器的情况下（该老化了的催化器表现出一种变差了的转化率），一般来说提高了所需要的启动温度。关于甲烷氧化催化器，一般来说在催化器的新状态中，启动温度就已经不表现出急剧的变化过程了。常常所述甲烷转换更确切地说线性地在400至500℃的范围里延伸。

在许多催化器中，借助于温度值来进行功能能力的监视（On-Board-Diagnose（在机诊断） - OBD）。然而，就甲烷氧化催化器来说，这种监视通常是困难的，因为由于所述甲烷氧化催化器的不急剧的温度行为而在甲烷氧化催化器中进行甲烷转换时放热值的变化是不太具有特点的。对此更糟糕的是，钯-丰富的-甲烷氧化催化器是极度硫敏感的，并且甚至表现出振荡行为（M.Lyubovski, L.Pfefferle, Catalysis Today（催化作用现况） 47(1999): 29-44; R.Schwiedernoch, Dissertation Universität Heidelberg（海德堡大学学位论文）, 2005）。

发明内容

本发明的优点：

本发明提供了一种改进的用于监视甲烷氧化催化器（MOC）的方法，从而能够作出关于MOC的可能变差的甲烷转化能力的可靠结论。所述方法在此被设置用于监视在内燃机（气体或者柴油/气体-发动机）的排气管中的MOC，该内燃机至少部分地被设置用于燃烧带有主要是稀废气的含甲烷的燃料。在根据本发明的方法中，以某种方式进行了间接的监视，其方式为，借助于在MOC中可测量到的NO₂（二氧化氮）的形成来进行MOC的活性诊断。在此，由NO₂的形成以及特别是由在甲烷氧化催化器中或之后的NO₂-含量和/或NO₂/NO_x-比例来推断出MOC的甲烷转化能力。在与参考值比较中可能减少地形成NO₂时，归咎于所述MOC的变差的甲烷转化能力。在实践中，利用传统方法来直接地测量所述甲烷转化能力是非常难以实现的。与之相比，根据本发明的方法具有特别的优点：能够通过间接的监视来作出关于MOC的功能能力的可靠结论。

根据本发明的方法基于此：Pd-丰富的催化器并且也因此甲烷氧化催化器表现出了确定的NO₂的形成。在此，存在着在MOC的NO₂-形成能力和它的甲烷转换效率之间的关系。只要所述甲烷氧化的起燃温度一直没有显著地被超过，就几乎没有NO（一氧化氮）氧化为NO₂。只有在起燃温度以上、并且因此取决于甲烷转化能力，才得以在MOC处进行一种确定的NO至NO₂的转化；或者说只有在起燃温度以上，才得以根据下述方程实现NO₂的平衡浓度：