[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102016205170A1 - Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102016205170A1
DE102016205170A1 DE102016205170.9A DE102016205170A DE102016205170A1 DE 102016205170 A1 DE102016205170 A1 DE 102016205170A1 DE 102016205170 A DE102016205170 A DE 102016205170A DE 102016205170 A1 DE102016205170 A1 DE 102016205170A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
scr catalyst
methane oxidation
oxidation catalyst
exhaust
methane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016205170.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Christl
Markus Gloeckle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102016205170.9A priority Critical patent/DE102016205170A1/de
Priority to SE1750309A priority patent/SE541544C2/sv
Priority to FR1752557A priority patent/FR3049650B1/fr
Priority to KR1020170040050A priority patent/KR20170113357A/ko
Priority to CN201710201732.0A priority patent/CN107269368A/zh
Publication of DE102016205170A1 publication Critical patent/DE102016205170A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators (420) in dem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine (400) wird anhand einer Bildung von NO2 in dem Methanoxidationskatalysator (420) eine Aktivitätsdiagnose des Methanoxidationskatalysators vorgenommen, indem aus der Bildung von NO2 und insbesondere aus dem NO2-Gehalt und/oder dem NO2/NOx-Verhältnis im oder nach dem Methanoxidationskatalysator auf die Methankonvertierungsfähigkeit des Methanoxidationskatalysators (420) rückgeschlossen wird. Aus einer gegebenenfalls verminderten Bildung von NO2 wird auf eine verschlechterte Methankonvertierungsfähigkeit des Methanoxidationskatalysators (420) rückgeschlossen. Für die Bestimmung der Bildung von NO2 wird vorzugsweise eine SCR-Katalysatoreinrichtung (460) verwendet, die sich in einem Teilstrom (450) des Abgasstrangs befindet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.
  • Stand der Technik
  • Es sind Brennkraftmaschinen bekannt, die sowohl mit einem Methan-haltigen Gas, beispielsweise Erdgas oder Methan, als auch mit einem Gemisch aus Gas und einem anderen Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff, betrieben werden können. Bei allen Ansätzen, die zumindest teilweise auf der Verbrennung von Methan-haltigem Gas beruhen, tritt das Problem von hohen, rohmotorischen Methan-Emissionen auf. Vor allem aus Gründen des Klimaschutzes müssen die Methan-Emissionen im Rahmen einer Abgasnachbehandlung reduziert werden. Es sind Methanoxidationskatalysatoren (MOC) bekannt, die auf Basis von Palladium-reichen Formulierungen das im Abgas enthaltene Methan oxidieren. Hierfür können Formulierungen eingesetzt werden, die ein Gewichtsverhältnis von Palladium (Pd) zu Platin (Pt) von bis zu beispielsweise 7:1 oder höher aufweisen. Andere Methanoxidationskatalysatoren basieren auf sogenannten Palladium-Only-Formulierungen, wie z.B. Pd/Aluminiumoxid. Im Allgemeinen ist bei solchen Formulierungen jedoch erst oberhalb von 400 °C ein gewisser Methanumsatz zu beobachten. Zur vollständigen Oxidation sind oftmals Temperaturen von weit über 500 °C nötig.
  • Das Verhalten eines Methanoxidationskatalysators und allgemein das Verhalten eines Katalysators im Hinblick auf die Temperatur kann durch die sogenannte Anspringtemperatur (Light-off-Temperatur) beschrieben werden, bei der ein vorgegebener Anteil einer Umsetzung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe stattfindet. Bei gealterten Katalysatoren, die eine verschlechterte Konvertierungsrate zeigen, ist die benötige Anspringtemperatur in der Regel erhöht. In Bezug auf Methanoxidationskatalysatoren zeigt bereits im Neuzustand des Katalysators die Anspringtemperatur in der Regel keinen scharfen Verlauf. Oftmals erstreckt sich der Methanumsatz eher linear in einem Bereich von 400 bis 550 °C.
  • Bei vielen Katalysatoren erfolgt eine Überwachung (On-Board-Diagnose – OBD) der Funktionsfähigkeit anhand von Temperaturwerten. In Bezug auf Methanoxidationskatalysatoren ist eine solche Überwachung im Allgemeinen jedoch schwierig, da durch das unscharfe Temperaturverhalten des Methanoxidationskatalysators eine Änderung der Exothermiebeiträge bei der Methanumsetzung im Methanoxidationskatalysator wenig charakteristisch ist. Erschwerend kommt hinzu, dass Palladium-reiche Methanoxidationskatalysatoren extrem schwefelempfindlich sind und sogar ein oszillierendes Verhalten zeigen (M. Lyubovski, L. Pfefferle, Catalysis Today 47 (1999): 29–44; R. Schwiedernoch, Dissertation Universität Heidelberg, 2005).
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators (MOC) bereit, sodass zuverlässige Aussagen über eine gegebenenfalls verschlechterte Methankonvertierungsfähigkeit des MOC getroffen werden können. Das Verfahren ist dabei zur Überwachung eines MOC in dem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine (Gas oder Diesel/Gas-Motor) vorgesehen, die zumindest anteilig zur Verbrennung von Methan-haltigem Brennstoff mit überwiegend mageren Abgasen vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in gewisser Weise eine indirekte Überwachung, indem anhand einer messbaren Bildung von NO2 (Stickstoffdioxid) in dem MOC eine Aktivitätsdiagnose des MOC vorgenommen wird. Hierbei wird aus einer Bildung von NO2 und insbesondere aus dem NO2-Gehalt und/oder dem NO2/NOx-Verhältnis im oder nach dem Methanoxidationskatalysator auf die Methankonvertierungsfähigkeit des MOC geschlossen. Bei einer im Vergleich mit Referenzwerten gegebenenfalls verminderten Bildung von NO2 wird auf eine verschlechterte Methankonvertierungsfähigkeit des MOC rückgeschlossen. Eine direkte Messung der Methankonvertierungsfähigkeit mit herkömmlichen Methoden ist in der Praxis nur sehr schwer realisierbar. Demgegenüber hat das erfindungsgemäße Verfahren den besonderen Vorteil, dass durch die indirekte Überwachung zuverlässige Aussagen über die Funktionsfähigkeit des MOC getroffen werden können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, dass Pd-reiche Katalysatoren und damit auch Methanoxidationskatalysatoren eine gewisse Bildung von NO2 zeigen. Hierbei besteht ein Zusammenhang zwischen der NO2-Bildungsfähigkeit eines MOC und seiner Methankonvertierungsleistung. Es wird nahezu kein NO (Stickstoffmonoxid) zu NO2 oxidiert, solange die Light-off-Temperatur der Methanoxidation nicht signifikant überschritten wird. Erst oberhalb der Light-off-Temperatur, und damit abhängig von der Methankonvertierungsfähigkeit, findet am MOC eine gewisse Umsetzung von NO zu NO2 statt, bzw. erst oberhalb der Light-off-Temperatur wird die Gleichgewichtskonzentration an NO2 gemäß der folgenden Formel erreicht: NO + 1/2 O2 <=> NO2
  • Die Fähigkeit zur NO-Konvertierung bzw. zur NO2-Bildung wird erfindungsgemäß genutzt, um aus der messbaren NO2-Bildung auf die Methankonvertierungsfähigkeit zu schließen. Vorzugsweise wird dabei das Verfahren in einem Temperaturbereich des MOC durchgeführt, in dem eine deutliche Korrelation zwischen dem Methanumsatz und dem NO2-Gehalt und/oder dem NO2/NOx-Verhältnis nach einem Methanoxidationskatalysator vorliegt. Je nach Katalysator kann dieser besonders geeignete Temperaturbereich beispielsweise zwischen etwa 450 °C und 500 °C liegen, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 470 °C und 490 °C. Es hat sich bei Untersuchungen an einem beispielhaften Katalysator gezeigt, dass in diesem Temperaturbereich die Korrelation zwischen NO2-Bildung und Methankonvertierung am stärksten ist.
  • Erfindungsgemäß wird die NO2-Bildungsfähigkeit eines MOC zur Überwachung des MOC genutzt. Hierfür können prinzipiell direkt das NO2/NOx-Verhältnis oder der NO2-Gehalt nach dem MOC gemessen werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, zur Messung der NO2-Bildungsfähigkeit des MOC eine SCR-Katalysatoreinrichtung einzusetzen, die stromabwärts des Methanoxidationskatalysators angeordnet ist. Dies ist gegenüber einer direkten Messung des NO2/NOx-Verhältnisses oder des NO2-Gehalts nach dem MOC besonders vorteilhaft, da hierfür geeignete Sensoren in der Regel bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen nicht vorgesehen sind.
  • Für die Verwendung einer SCR-Katalysatoreinrichtung zur Erfassung der Umsetzung von NO zu NO2 besonders geeignet sind NO2-empfindliche SCR-Katalysatoren, deren NOx-Umsatzverhalten von dem NO2-Gehalt und/oder von dem NO2/NOx-Verhältnis des in die SCR-Katalysatoreinrichtung einströmenden Gases (Feedgas) abhängig ist. Derartige NO2-empfindliche SCR-Katalysatoreinrichtungen können gewissermaßen als Sensor für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise sind einige SCR-Katalysatoren bekannt, die insbesondere bei Temperaturen unterhalb von etwa 250 °C eine ausgeprägte Abhängigkeit des NOx-Umsatzes vom NO2/NOx-Verhältnis im Feedgas zeigen. Beispiele hierfür sind Eisen-ausgetauschte Beta-Zeolithe oder VWT-Katalysatoren (VWT – Vanadium-Wolfram-Titanoxid).
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine NO2-empfindliche SCR-Katalysatoreinrichtung in einem Teilstrom des Abgasstrangs eingesetzt, wobei diese SCR-Katalysatoreinrichtung dann vorzugsweise eine Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung ist. Diese Neben- SCR-Katalysatoreinrichtung weist vorzugsweise ein kleineres Volumen als eine Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung in dem Hauptstrom des Abgasstrangs auf. Da hierfür geeignete NO2-empfindliche SCR-Katalysatoreinrichtungen diese Abhängigkeit insbesondere bei Temperaturen unterhalb von etwa 250 °C zeigen, wird die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung vorzugsweise mit einer niedrigeren Temperatur als beispielsweise die Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung in dem Hauptstrom betrieben, beispielsweise mit einer Temperatur in einem Bereich zwischen 170 °C und 250 °C. Für die Temperierung können, abhängig von der Einbauposition, beispielsweise eine elektrische Beheizung, oder, im Falle eines zu hohen Temperaturniveaus, eine aktive oder passive Kühlungsmöglichkeit im Teilstrompfad vorgesehen sein.
  • Stromaufwärts und stromabwärts der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung erfolgt eine Messung oder Berechnung von NOx zur Bestimmung der NO2-Bildung im MOC, wobei hierfür vorzugsweise NOx-Sensoren eingesetzt werden, die stromaufwärts und/oder stromabwärts der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung vorgesehen sind.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem MOC in einer Hauptstromleitung des Abgasstranges. Erfindungsgemäß befindet sich in einer Teilstromleitung des Abgasstrangs eine Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung, wobei es sich hierbei um eine NO2-empfindliche SCR-Katalysatoreinrichtung handelt, deren NOx-Umsatzverhalten von dem NO2-Gehalt und/oder von dem NO2/NOx-Verhältnis des in die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung einströmenden Gases abhängig ist. In der oben beschriebenen Weise kann mittels dieser NO2-empfindlichen SCR-Katalysatoreinrichtung der NO2-Gehalt des Abgases, das den MOC verlassen hat, bestimmt werden. Aus diesem NO2-Gehalt kann auf die Bildung von NO2 in dem MOC rückgeschlossen werden, wobei von der NO2-Bildung im MOC indirekt auf die Methankonvertierungsfähigkeit des MOC rückgeschlossen werden kann. Zur Messung des NOx-Umsatzes an der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung können stromaufwärts und/oder stromaufwärts der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung ein oder mehrere NOx-Sensoren vorgesehen sein. Bei der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine SCR-Katalysatoreinrichtung, die ein kleineres Volumen als eine Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung in einer Hauptstromleitung des Abgasstrangs aufweist. Die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung wird vorzugsweise mit einem niedrigeren Temperaturniveau als die Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung betrieben. Zur Einstellung des niedrigeren Temperaturniveaus, insbesondere in einem Bereich zwischen 170 °C und 250 °C, sind im Bereich der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung vorzugsweise Heiz- und/oder Kühlmittel vorgesehen.
  • In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung verläuft die Teilstromleitung, in der die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung angeordnet ist, als Bypass zu der Hauptstromleitung des Abgasstrangs im Bereich der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung. In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei der Teilstromleitung mit der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung um eine Abgasrückführungsleitung, insbesondere um eine Niederdruck-Abgasrückführungsleitung, die stromabwärts des Methanoxidationskatalysators abzweigt und vor oder in die Brennkraftmaschine mündet. Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung einer derartigen Abgasnachbehandlungseinrichtung in einem Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators. Diesbezüglich wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung ein Computerprogramm, das zur Durchführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Schließlich umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein derartiges Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm bzw. als maschinenlesbares Speichermedium oder als elektronisches Steuergerät hat den besonderen Vorteil, dass auf diese Weise die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch beispielsweise bei bestehenden Kraftfahrzeugen genutzt werden können, um so in zuverlässiger Weise die Methankonvertierungsfähigkeit des Methanoxidationskatalysators zu überwachen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
  • In der Figuren zeigen
  • 1 Zusammenhang zwischen dem Methanumsatz und der NO2-Bildungsfähigkeit eines Methanoxidationskatalysators in Abhängigkeit von der Temperatur;
  • 2 NOx-Umsatz eines NO2-empfindlichen SCR-Katalysators als Funktion des NO2/NOx-Verhältnisses im Abgas;
  • 3 Schematische Darstellung einer möglichen Anordnung von Komponenten in einem Abgasnachbehandlungssystem;
  • 4 Schematische Darstellung einer weiteren möglichen Anordnung von Komponenten in einem Abgasnachbehandlungssystem; und
  • 5 Schematische Darstellung einer weiteren möglichen Anordnung von Komponenten in einem Abgasnachbehandlungssystem.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • 1 illustriert den Zusammenhang zwischen dem Methanumsatz und der NO2- Bildungsfähigkeit eines MOC in magerem Abgas, das NO und Methan enthält. Gezeigt ist der Methanumsatz 10, 20, 30 für drei verschiedene Katalysatorzustände bzw. drei verschiedene MOCs in Abhängigkeit von der Temperatur zwischen etwa 250 °C und 550 °C. Die Verläufe 10, 20, 30 repräsentieren z. B. unterschiedlich stark gealterte und/oder durch Sauerstoff unterschiedlich stark inhibierte Katalysatoren oder Katalysatorbetriebszustände bei unterschiedlichen Raumgeschwindigkeiten. Die Verläufe 11, 21, 31 zeigen das NO2/NOx-Verhältnis im Abgas, das den jeweiligen MOC verlässt. Hieraus ist ersichtlich, dass derartige MOCs (Pd-reiche Katalysatoren) in gewissem Umfang NO zu NO2 umwandeln. Diese NO2-Bildung findet allerdings erst oberhalb der Light-off-Temperatur des jeweiligen Katalysators statt, also oberhalb der Temperatur, bei der Methan in erforderlichem Umfang umgesetzt wird. Solange die Light-off-Temperatur der Methan-Oxidation nicht signifikant überschritten ist, wird nahezu kein NO zu NO2 oxidiert. Die NO2-Bildung hängt damit von der Methankonvertierungsfähigkeit ab. Diese Korrelation ist in dem Temperaturbereich zwischen etwa 450 °C und 500 °C, insbesondere zwischen 470 °C und 490°C ist (Bezugszeichen 40) am stärksten ausgeprägt. Dieser Temperaturbereich ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet. Dieses Verhalten ist allerdings bei Katalysatoren, die einen signifikant höheren Platingehalt als ein MOC aufweisen (Pt/Pd-Katalysatoren), wie z. B. Dieseloxidationskatalysatoren, nicht gegeben, sodass im Allgemeinen das erfindungsgemäße Verfahren für Pd-reiche Katalysatoren, die kein Platin oder weniger Platin als Palladium aufweisen, besonders geeignet ist.
  • 2 zeigt in schematischer Weise das NOx-Umsatzverhalten eines NO2-empfindlichen SCR-Katalysators als Funktion des NO2/NOx-Verhältnisses stromaufwärts des SCR-Katalysators für Temperaturen unterhalb von 250 °C. Typischerweise liegt das NO2/NOx-Verhältnis stromaufwärts des SCR-Katalysators nach einem MOC gemäß 1 unterhalb von 0,5. Daher steigt in der Praxis der NOx-Umsatz eines NO2-empfindlichen SCR-Katalysators mit steigendem NO2-Gehalt im Abgas etwa linear an, sodass aus dem NOx-Umsatz des SCR-Katalysators auf die NO2-Bildung im stromaufwärts angeordneten MOC geschlossen werden kann.
  • Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein derartiger NO2-empfindlicher SCR-Katalysator genutzt, der in einem Neben- oder Teilstrom zum Hauptabgasstrang angeordnet ist. Eine solche Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung hat vorzugsweise ein kleineres Volumen als eine Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung im Hauptstrom des Abgasstrangs. Der Neben-SCR-Katalysator wird dabei zweckmäßigerweise auf einem Temperaturniveau betrieben, bei dem die Abhängigkeit des NOx-Umsatzes vom NO2-Gehalt des Feedgases in besonders ausgeprägter Form auftritt, insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 250 °C.
  • Da die NO2-Bildung am MOC also von der Methankonvertierungsfähigkeit des MOC abhängig ist und zudem beide Größen als Funktion der Katalysatorbelastung (Raumgeschwindigkeit) und Temperatur bekannt sind, die z. B. als Kennfeld hinterlegt oder modelliert werden können, kann über den gemessenen NO2-abhängigen NOx-Umsatz an der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung bei an sich bekannten Randbedingungen (z. B. Temperatur, Raumgeschwindigkeit, NOx-Gehalt im Teilstrom, usw.) auf die Methankonvertierungsfähigkeit des MOC erfindungsgemäß rückgeschlossen werden.
  • 3 illustriert in schematischer Weise einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine 300 mit einem Turbolader 310. Im Abgasstrang ist ein Methanoxidationskatalysator (MOC) 320 vorgesehen. Stromabwärts des MOC 320 befindet sich in der Hauptstromleitung 330 eine Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung (SCR) 340, z. B: ein üblicher SCR-Katalysator oder ein Partikelfilter mit SCR-Beschichtung. Im Bypass zu der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 340 ist eine Nebenstromleitung 350 mit einer Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung (Mini-SCR) 360 angeordnet. Stromaufwärts der Haupt- SCR-Katalysatoreinrichtung 340 und gleichzeitig stromaufwärts der Abzweigung des Nebenstroms 350 befindet sich eine Dosierstelle 370 für die erforderliche Reduktionsmittellösung für die SCR-Katalysatoreinrichtungen 340, 360. Zwischen dem MOC 320 und der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 340 befindet sich ein erster NOx-Sensor 380, der beispielsweise auch als kombinierter λ-/NOx-Sensor ausgestaltet sein kann. Stromabwärts der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 340 und gleichzeitig stromabwärts der Einmündung des Teilstroms 350 in den Hauptstrom 330 befindet sich ein weiterer NOx-Sensor 390. Weitere an sich bekannte und im System benötigte Sensoren, beispielsweise für Temperatur, λ-Wert etc. sind nicht im Einzelnen dargestellt. Bei hinreichender Empfindlichkeit und Genauigkeit der beiden NOx-Sensoren 380 und 390 kann der NOx-Umsatz über den Teilstrom 350 bzw. den Mini-SCR-Pfad bei bekanntem Gesamtabgasvolumenstrom und bekanntem Teilstromvolumenstrom über den Mini-SCR 360 unter Bedingungen, bei denen vorzugsweise ein vollständiger NOx-Umsatz an der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 340 erwartet wird, aus den Signalen der beiden NOx-Sensoren 380, 390 direkt berechnet werden. Hierbei stammt ein Restgehalt an NOx im Hauptabgasstrang dann ausschließlich aus dem Teilstrompfad 350. Somit kann über die absoluten Volumen- bzw. Massenströme der NOx-Umsatz an der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung exakt berechnet werden.
  • 4 zeigt ein vergleichbares Abgasnachbehandlungssystem, wobei die verschiedenen Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems mit den gleichen Bezugszeichen wie in 3 bezeichnet sind. Im Unterschied zu 3 befindet sich bei dem Layout gemäß 4 ein weiterer NOx-Sensor 391 im Teilstrom 350 stromabwärts der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung 360. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für Fälle, bei denen die Empfindlichkeit und die Genauigkeit des stromabwärts der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 340 angeordneten NOx-Sensors 390 nicht ausreichend hoch ist.
  • 5 illustriert eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinrichtung. Im Abgasstrang der Brennkraftmaschine 400 mit einem Turbolader 410 ist ein MOC 420 angeordnet. Im Hauptstrom 430 des Abgasstrangs befindet sich eine Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 440, der eine Dosiereinrichtung 470 für das erforderliche Reduktionsmittel vorgeschaltet ist. Stromaufwärts und stromabwärts der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 440 befindet sich jeweils ein NOx-Sensor 480 bzw. 490. Auch bei diesem Layout befindet sich eine Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung 460 in einem Teilstrom 450 des Abgasstrangs, wobei der Teilstrom 450 zwischen der Dosierstelle 470 und der Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung 440 abzweigt. Der Teilstrom 450 ist eine Niederdruck-Abgasrückführungsleitung mit einer Abgasklappe 453 für die Brennkraftmaschine 400. Die Anordnung der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung 460 in der Niederdruck-Abgasrückführungsleitung ist besonders vorteilhaft, da das für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Temperaturniveau hierbei sehr genau eingestellt werden kann, indem die in der Abgasrückführungsleitung 450 vorgesehenen Abgasrückführungskühler 451 und gegebenenfalls 452 (optional) das optimale Temperaturniveau zwischen circa 170 °C und 250 °C einstellen können. Zudem ist der Abgasvolumenstrom oder der Abgasmassenstrom in der Abgasrückführungsleitung 450 aus anderen Gründen sehr genau bekannt, sodass der NOx-Umsatz in der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung 460 mit Hilfe des NOx-Sensors 491 stromabwärts der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung 460 sehr genau berechnet werden kann. Die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung 460 und der oder die Abgasrückführungskühler 451, 452 können in einem Bauteil zusammengefasst bzw. integriert sein.
  • Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens bzw. für eine MOC-Diagnose können die folgenden Schritte durchgeführt werden: Zunächst wird die herrschenden Abgastemperatur am MOC für die Diagnose geprüft und ein für die Diagnose geeigneter Betriebspunkt des Motors eingestellt (beispielsweise T = 460 °C usw.). Der geeignete Betriebspunkt kann aus einem Referenzverhalten (Erwartungswert) abgeleitet werden. Weiterhin wird die herrschende Temperatur an der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung geprüft und geeignete Bedingungen für die Diagnose eingestellt (z. B. T = 180 °C durch entsprechende Kühlleistung, Einstellung des Teilstrommassenstroms usw.). Anschließend wird der NOx-Umsatz über die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung bestimmt und gegebenenfalls das zugehörige NO2/NOx-Verhältnis ermittelt und mit einem Referenzwert (Erwartungswert) verglichen, beispielsweise 60 % NOx-Umsatz bei einem zugehörigen NO2/NOx-Verhältnis von 0,25. Wenn der NOx-Umsatz im Vergleich mit einem vorgebbaren Schwellenwert ausreichend hoch ist, ist auch die Methankonvertierungsleistung des Methanoxidationskatalysators noch ausreichend. Falls eine nicht ausreichende Methankonvertierungsleistung festgestellt wird, können gegebenenfalls verschiedene an sich bekannte reaktivierende Maßnahmen für den MOC eingeleitet werden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, das Ausmaß der Deaktivierung des MOC durch eine Wiederholung des Verfahrens bei einer anderen Temperatur am MOC zu quantifizieren. Hierfür kann die Abgastemperatur am MOC auf ein anderes, beispielsweise höheres Temperaturniveau durch Einstellung eines anderen Motorbetriebspunktes angehoben wird (z. B. T = 500 °C). Dann werden wiederum die Temperatur an der Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung überprüft und geeignete Bedingungen für die Diagnose (z. B. T = 180 °C) eingestellt. Der NOx-Umsatz über die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung wird bestimmt und gegebenenfalls das zugehörige NO2/NOx-Verhältnis ermittelt und mit dem neuen Erwartungswert (Schwellenwert) verglichen. Ist der NOx-Umsatz auch bei der erhöhten MOC-Temperatur nicht ausreichend hoch, also unter einem Schwellenwert liegend, ist auch die Methankonvertierungsleistung nicht mehr ausreichend und es können gegebenenfalls reaktivierende Maßnahmen für den MOC eingeleitet werden.
  • Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere dann sinnvoll, wenn als Referenzzustand ein hinreichend gut Methan-oxidierender MOC gewählt wurde. Gemeint ist hierbei, dass die NO2-Bildung auch bei einem nur leicht verringerten Methanumsatz (hier z. B. 90% bei 470 °C statt 98% bei 500 °C als Referenzzustand) dennoch signifikant reduziert sein kann. Es kann also vorkommen, dass bei z. B. 470 °C die Diagnose durchgeführt wird, wobei aber der MOC im Realbetrieb bzw. im Referenzzustand eher bei 500 °C betrieben wird. In diesem Fall würde bei 470 °C der MOC wegen eines sehr geringen NO2-Gehaltes gegebenenfalls fälschlicherweise als zu schlecht für die Methanoxidation eingestuft werden. Daher ist es vorteilhaft, nochmals bei einer oder mehreren höheren Temperaturen, bei denen eine bessere Aktivität des MOC zu erwarten ist, die NO2-Bildungsdiagnose durchzuführen und die Methan- Konvertierung an mindestens einer weiteren NO2-Schwelle zu korrelieren. Wenn nun auch bei der höheren Temperatur die NO2-Bildung zu gering ist, kann der MOC mit besonders hoher Sicherheit als unzureichend bzw. als "deaktiviert" diagnostiziert werden. Über eine derartige Temperaturanhebung bei der erfindungsgemäßen Diagnose ist es also möglich, die Light-Off-Kurve für die Methankonvertierung gewissermaßen abzurastern (Mehrpunktbestimmung) und damit das Ausmaß der Methan-Oxidationsdeaktivierung genau(er) zu quantifizieren, da dabei das NO2-Verhalten über einen größeren Temperaturbereich erfasst wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • M. Lyubovski, L. Pfefferle, Catalysis Today 47 (1999): 29–44; R. Schwiedernoch, Dissertation Universität Heidelberg, 2005 [0004]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators (320; 420) in dem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine (300; 400), dadurch gekennzeichnet, dass anhand einer Bildung von NO2 in dem Methanoxidationskatalysator (320; 420) eine Aktivitätsdiagnose des Methanoxidationskatalysators (320; 420) vorgenommen wird, indem aus der Bildung von NO2 und insbesondere aus dem NO2-Gehalt und/oder dem NO2/NOx-Verhältnis im oder nach dem Methanoxidationskatalysator auf die Methankonvertierungsfähigkeit des Methanoxidationskatalysators (320; 420) rückgeschlossen wird, wobei aus einer gegebenenfalls verminderten Bildung von NO2 auf eine verschlechterte Methankonvertierungsfähigkeit des Methanoxidationskatalysators (320; 420) rückgeschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Temperaturbereich des Methanoxidationskatalysators (320; 420) durchgeführt wird, in dem eine Korrelation zwischen dem Methanumsatz und dem NO2-Gehalt und/oder dem NO2/NOx-Verhältnis nach einem Methanoxidationskatalysator existiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Methanoxidationskatalysators (320; 420) wenigstens eine SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) angeordnet ist, wobei die Bildung von NO2 mittels der SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) bestimmt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) eine NO2-empfindliche SCR-Katalysatoreinrichtung ist, deren NOx-Umsatzverhalten von dem NO2-Gehalt und/oder von dem NO2/NOx-Verhältnis des in die SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) einströmenden Gases abhängig ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) eine Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung ist, die in einem Teilstrom (350; 450) des Abgasstrangs angeordnet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) mit einem kleineren Volumen als eine Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung (340; 440) in dem Hauptstrom (330; 430) des Abgasstrangs und mit einer niedrigeren Temperatur als die Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung (340; 440) betrieben wird, insbesondere mit einer Temperatur in einem Bereich zwischen 170 °C und 250 °C.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts und/oder stromabwärts der SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) eine Messung von NOx, insbesondere mittels NOx-Sensoren (380, 390, 391; 480, 491), zur Bestimmung der Bildung von NO2 erfolgt.
  8. Abgasnachbehandlungseinrichtung für den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine (300; 400) mit wenigstens einem Methanoxidationskatalysator (320; 420) in einer Hauptstromleitung (330; 430) des Abgasstranges, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Teilstromleitung (350; 450) des Abgasstrangs eine Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) angeordnet ist, die eine NO2-empfindliche SCR-Katalysatoreinrichtung ist, deren NOx-Umsatzverhalten von dem NO2-Gehalt und/oder von dem NO2/NOx-Verhältnis des in die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung (360; 460) einströmenden Gases abhängig ist.
  9. Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung einer Temperatur insbesondere in einem Bereich zwischen 170 °C und 250 °C für die Neben-SCR-Katalysatoreinrichtung (460) Heiz- und/oder Kühlmittel (451, 452) vorgesehen sind.
  10. Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstromleitung (350) des Abgasstrangs in einem Bypass zu der Hauptstromleitung (330) im Bereich einer Haupt-SCR-Katalysatoreinrichtung (340) angeordnet ist.
  11. Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstromleitung (450) des Abgasstrangs eine Abgasrückführungsleitung ist, die stromabwärts des Methanoxidationskatalysators (420) abzweigt.
  12. Verwendung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 in einem Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators (320; 420) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
  13. Computerprogramm, das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
  15. Elektronisches Steuergerät, das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
DE102016205170.9A 2016-03-30 2016-03-30 Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung Withdrawn DE102016205170A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016205170.9A DE102016205170A1 (de) 2016-03-30 2016-03-30 Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung
SE1750309A SE541544C2 (sv) 2016-03-30 2017-03-16 Förfarande för övervakning av en metanoxidationskatalysator samt anordning för efterbehandling av avgaser
FR1752557A FR3049650B1 (fr) 2016-03-30 2017-03-28 Procede de surveillance d'un catalyseur d'oxydation du methane et installation de post-traitements des gaz d'echappement
KR1020170040050A KR20170113357A (ko) 2016-03-30 2017-03-29 메탄 산화물 촉매 컨버터 및 배기가스 후처리 장치의 모니터링 방법
CN201710201732.0A CN107269368A (zh) 2016-03-30 2017-03-30 用于监视甲烷氧化催化器的方法和废气后处理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016205170.9A DE102016205170A1 (de) 2016-03-30 2016-03-30 Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016205170A1 true DE102016205170A1 (de) 2017-10-05

Family

ID=59885776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016205170.9A Withdrawn DE102016205170A1 (de) 2016-03-30 2016-03-30 Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung

Country Status (5)

Country Link
KR (1) KR20170113357A (de)
CN (1) CN107269368A (de)
DE (1) DE102016205170A1 (de)
FR (1) FR3049650B1 (de)
SE (1) SE541544C2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4155512A1 (de) * 2021-09-22 2023-03-29 Paccar Inc Abgasnachbehandlungssubsystem
US20240318586A1 (en) * 2023-03-23 2024-09-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for evaluating an exhaust nox sensor in the exhaust system of spark ignition internal combustion engine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5839274A (en) * 1997-04-21 1998-11-24 Motorola, Inc. Method for monitoring the performance of a catalytic converter using post catalyst methane measurements
CA2534031C (en) * 2006-02-03 2008-06-10 Westport Research Inc. Method and apparatus for operating a methane-fuelled engine and treating exhaust gas with a methane oxidation catalyst
EP2681422B1 (de) * 2011-03-02 2015-06-03 Peugeot Citroën Automobiles SA Verfahren zur durchführung einer diagnose bei einem oxidationskatalysator durch messung der stickoxidkonzentration nach einem selektiven katalytischen reduktionselement
US8839605B2 (en) * 2011-03-30 2014-09-23 GM Global Technology Operations LLC Exhaust methane control systems and methods
US20140069086A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-13 Leon A. LaPointe Exhaust system for spark-ignited gaseous fuel internal combustion engine
US9114363B2 (en) * 2013-03-15 2015-08-25 General Electric Company Aftertreatment system for simultaneous emissions control in stationary rich burn engines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. Lyubovski, L. Pfefferle, Catalysis Today 47 (1999): 29–44; R. Schwiedernoch, Dissertation Universität Heidelberg, 2005

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4155512A1 (de) * 2021-09-22 2023-03-29 Paccar Inc Abgasnachbehandlungssubsystem
US20240318586A1 (en) * 2023-03-23 2024-09-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for evaluating an exhaust nox sensor in the exhaust system of spark ignition internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
FR3049650B1 (fr) 2019-11-08
KR20170113357A (ko) 2017-10-12
FR3049650A1 (fr) 2017-10-06
SE541544C2 (sv) 2019-10-29
CN107269368A (zh) 2017-10-20
SE1750309A1 (sv) 2017-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3025045B1 (de) Verfahren zur diagnose eines abgaskatalysators sowie kraftfahrzeug
EP2232255B1 (de) VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG DER RUßOXIDATIONSRATE VON IN EINEM PARTIKELFILTER ZURÜCKHALTENEM RUß
EP2997242B1 (de) Verfahren zur ermittlung einer russbeladung eines partikelfilters, steuereinheit sowie kraftfahrzeug
DE102012218728B4 (de) Verfahren zur Überwachung eines Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine
DE102012025002A1 (de) Verfahren zur Diagnose eines Abgaskatalysators, Diagnoseeinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102018213379A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators
DE102013010562A1 (de) Verfahren zum Bestimmen einer HC-Konvertierungsfähigkeit eines Katalysators, zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Diagnoseeinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102013203580A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102011003084A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Abgasreinigungsanlage
DE102017217728A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems eines Dieselmotors und Abgasnachbehandlungssystem
DE102019006426A1 (de) Katalysator-Verschlechterungs-Diagnosesystem und Katalysator-Verschlechterungs-Diagnoseverfahren
DE102016200155A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE102012217832A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit einer Abgasnachbehandlungskomponente
DE102016200158A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE102014016347A1 (de) Verfahren zum Ermitteln einer Rußbeladung eines mit einer selektiv katalytischen Beschichtung versehenen Partikelfilters
DE102008008985B4 (de) Verfahren zur OSC-basierten Diagnose eines Katalysators
DE102016205170A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators und Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102013203578A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102015200751A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE102015200762A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE102014202035A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Stickoxid-Speicher-Katalysators
DE102016210143A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Alterungszustands eines NOx-Speicherkatalysators einer Abgasnachbehandlungsanlage eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung
DE102018213380A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators
DE102014226675A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Methanoxidationskatalysators
DE102013200623A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Partikelfilters

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee