SE541544C2 - Process for monitoring a methane oxidation catalyst and device for post-treatment of exhaust gases - Google Patents

Process for monitoring a methane oxidation catalyst and device for post-treatment of exhaust gases

Info

Publication number
SE541544C2
SE541544C2 SE1750309A SE1750309A SE541544C2 SE 541544 C2 SE541544 C2 SE 541544C2 SE 1750309 A SE1750309 A SE 1750309A SE 1750309 A SE1750309 A SE 1750309A SE 541544 C2 SE541544 C2 SE 541544C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
scr catalyst
methane
catalyst device
methane oxidation
oxidation catalyst
Prior art date
Application number
SE1750309A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE1750309A1 (en
Inventor
Markus Gloeckle
Werner Christl
Original Assignee
Bosch Gmbh Robert
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 Bosch Gmbh Robert filed Critical Bosch Gmbh Robert
Publication of SE1750309A1 publication Critical patent/SE1750309A1/en
Publication of SE541544C2 publication Critical patent/SE541544C2/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust 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
    • F01N13/009Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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
    • F01N3/20Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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
    • F01N3/20Exhaust 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
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/24Exhaust 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
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling 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
    • F02D19/0639Controlling 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
    • F02D19/0642Controlling 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
    • F02D19/0647Controlling 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]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404Exhaust gas temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

Vid ett förfarande för övervakning av en metanoxidationskatalysator (420) i avgassystemet hos en förbränningsmotor (400) utförs med ledning av ett bildande av NOi metanoxidationskatalysatorn (420) en aktivitetsdiagnos av metanoxidationskatalysatorn (420), varvid utgående från bildandet av NOoch särskilt från NO-halten och / eller NO-/NOx-förhållandet i eller efter metanoxidationskatalysatorn dras en slutsats om metanomvandlingsförmågan hos metanoxidationskatalysatorn (420). Utgående från ett i förekommande fall minskat bildande av NOdras en slutsats om en försämrad metanomvandlingsförmåga hos metanoxidationskatalysatorn (420). För bestämningen av bildandet av NOanvänds företrädesvis en SCR-katalysatoranordning (460), vilken befinner sig i ett delflöde (450) hos avgassystemet.In a process for monitoring a methane oxidation catalyst (420) in the exhaust system of an internal combustion engine (400), an activity diagnosis of the methane oxidation catalyst (420) is performed with the formation of the NO 1 methane oxidation catalyst (420), and / or the NO / NOx ratio in or after the methane oxidation catalyst, a conclusion is drawn about the methane conversion capacity of the methane oxidation catalyst (420). Based on a reduced formation of NOdras, if any, a conclusion about a reduced methane conversion capacity of the methane oxidation catalyst (420). For the determination of the formation of NO, an SCR catalyst device (460) is preferably used, which is located in a partial flow (450) of the exhaust system.

Description

Förfarande för övervakning av en metanoxidationskatalysator samt anordning för efterbehandling av avgaser Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för övervakning av en metanoxidationskatalysator i ett system för efterbehandling av avgaser hos en förbränningsmotor, en anordning för efterbehandling av avgaser, liksom även ett dataprogram, ett maskinläsbart minnesmedium och ett elektroniskt styrorgan, vilka är utförda för genomförande av förfarandet. The present invention relates to a process for monitoring a methane oxidation catalyst in an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine, an exhaust aftertreatment apparatus, as well as a computer program, a machine readable memory medium and a readable memory medium. electronic control means, which are designed for carrying out the method.

Teknikens ståndpunkt Man känner till förbränningsmotorer vilka kan drivas både med en metanhaltig gas, exempelvis naturgas eller metan, men även med en blandning av gas och ett annat drivmedel, exempel dieselbränsle. Vid alla ansatser som åtminstone delvis är beroende av förbränningen av metanhaltig gas uppträder problemet med höga råmotoriska metanutsläpp. Framför allt p g a klimatskyddet måste metanutsläppen minskas inom ramen för en efterbehandling av avgaser. Man känner till metanoxidationskatalysatorer (MOC) vilka på basis av palladiumrika beredningar oxiderar metanet som finns i avgaserna. För detta ändamål kan man använda sig av beredningar som uppvisar ett viktförhållande mellan palladium (Pd) platina (Pt) av upp till exempelvis 7:1 eller högre. Andra metanoxidationskatalysatorer baserar sig på så kallade palladium-only-beredningar, som t ex Pd/aluminiumoxid. I allmänhet iakttas dock vid sådana beredningar en viss metanomvandling först över 400°C. För en fullständig oxidation krävs emellertid ofta temperaturer som är mycket högre än 500°C. Prior art Combustion engines are known which can be operated both with a methane-containing gas, for example natural gas or methane, but also with a mixture of gas and another fuel, for example diesel fuel. In all approaches that are at least partly dependent on the combustion of methane-containing gas, the problem of high raw motor methane emissions occurs. Mainly due to climate protection, methane emissions must be reduced within the framework of an after-treatment of exhaust gases. Methane oxidation catalysts (MOCs) are known which, on the basis of palladium-rich preparations, oxidize the methane present in the exhaust gases. For this purpose, preparations which have a weight ratio between palladium (Pd) platinum (Pt) of up to, for example, 7: 1 or higher can be used. Other methane oxidation catalysts are based on so-called palladium-only formulations, such as Pd / alumina. In general, however, in such preparations a certain methane conversion is first observed above 400 ° C. However, a complete oxidation often requires temperatures much higher than 500 ° C.

Beteendet hos en metanoxidationskatalysator och rent allmänt beteendet hos en katalysator med avseende på temperaturen kan beskrivas genom den så kallade utlösningstemperaturen (light-off-temperatur), vid vilken en förutbestämd andel av en omvandling av de skadliga ämnen som finns i avgaserna sker. Hos åldrade katalysatorer som uppvisar ett försämrat omvandlingsvärde är den nödvändiga utlösningstemperaturen i regel förhöjd. Med avseende på metanoxidationskatalysatorer uppvisar utlösningstemperaturen i regel inget skarp förlopp redan när katalysatorn är i nytt tillstånd. Ofta sträcker sig metanomvandlingen snarast linjärt inom området från 400°C till 550°C. The behavior of a methane oxidation catalyst and in general the behavior of a catalyst with respect to temperature can be described by the so-called release temperature (light-off temperature), at which a predetermined proportion of a conversion of the harmful substances present in the exhaust gases takes place. In the case of aged catalysts which show a reduced conversion value, the required release temperature is generally elevated. With regard to methane oxidation catalysts, the trigger temperature generally does not show a sharp course even when the catalyst is in a new state. Often the methane conversion extends rather linearly in the range from 400 ° C to 550 ° C.

Hos många katalysatorer sker en övervakning (On-Board-Diagnose - OBD) (fordonsburet diagnossystem) av funktionsdugligheten med ledning av temperaturvärden. Med avseende på metanoxidationskatalysatorer är en sådan övervakning i allmänhet dock besvärlig eftersom genom det oskarpa temperaturförhållandet hos metanoxidationskatalysatorn är en ändring av de exotermiska bidragen föga karakteristisk vid metanomvandlingen i metanoxidationskatalysatorn. En annan försvårande faktor är att palladiumrika metanoxidationskatalysatorer är ytterst svavelkänsliga och uppvisar t o m ett oscillerande beteende (M. Lyubovski, L. Pfefferle, Catalysis Today 47 (1999) : 29 -44; R. Schwiedernoch, Avhandling Universität Heidelberg, 2005). In many catalysts, on-board-diagnosis (OBD) (vehicle-borne diagnostic system) is monitored for functionality based on temperature values. However, with respect to methane oxidation catalysts, such monitoring is generally troublesome because due to the blurry temperature ratio of the methane oxidation catalyst, a change in the exothermic contributions is not very characteristic of the methane conversion in the methane oxidation catalyst. Another aggravating factor is that palladium-rich methane oxidation catalysts are extremely sensitive to sulfur and even exhibit oscillating behavior (M. Lyubovski, L. Pfefferle, Catalysis Today 47 (1999): 29 -44; R. Schwiedernoch, Dissertation University of Heidelberg, 2005).

Beskrivning av uppfinningen Fördelar med uppfinningen Genom uppfinningen föreslås ett förbättrat förfarande för övervakning av en metanoxidationskatalysator (MOC) så att tillförlitliga uttalanden om en eventuellt försämrad metanomvandlingsförmåga hos MOC kan göras. Härvidlag anordnas förfarandet för övervakning av en MOC i avgasflödet hos en förbränningsmotor (gas eller diesel-/gasmotor), vilken är åtminstone delvis anordnad för förbränningen av metanhaltigt bränsle med övervägande magra avgaser. Vid förfarandet enligt uppfinningen sker på sätt och vis en indirekt övervakning genom att en aktivitetsdiagnos hos MOC utförs med ledning av ett mätbart bildande av NO2(kvävedioxid) i MOC. Här kan man utgående från bildandet av NO2och särskilt från NO2-halten och / eller NO2/NOx-förhållandet i eller efter metanoxidationskatalysatorn dra slutsatser om metanomvandlingsförmågan hos MOC. Vid en i jämförelse med referensvärden kan man vid ett eventuellt minskat bildande av NO2dra en slutsats om en försämrad metanomvandlingsförmåga hos MOC. En direkt mätning av metanomvandlingsförmågan med vanliga metoder kan i praktiken svårligen genomföras. Jämfört med detta har förfarandet enligt uppfinningen den särskilda fördelen att genom den indirekta övervakningen kan tillförlitliga uttalanden göras om funktionsförmågan hos MOC. Description of the Invention Advantages of the Invention The invention proposes an improved process for monitoring a methane oxidation catalyst (MOC) so that reliable statements about a possible impaired methane conversion capacity of the MOC can be made. In this case, the method is provided for monitoring a MOC in the exhaust gas flow of an internal combustion engine (gas or diesel / gas engine), which is at least partially arranged for the combustion of methane-containing fuel with predominantly lean exhaust gases. In the process according to the invention, an indirect monitoring takes place in a way by performing an activity diagnosis of MOC on the basis of a measurable formation of NO2 (nitrogen dioxide) in MOC. Here, on the basis of the formation of NO2 and in particular from the NO2 content and / or the NO2 / NOx ratio in or after the methane oxidation catalyst, conclusions can be drawn about the methane conversion capacity of MOC. In the case of a comparison with reference values, one can in the event of a reduced reduction of NO2 draw a conclusion about a reduced methane conversion capacity of MOC. A direct measurement of the methane conversion capacity with standard methods can in practice be difficult to carry out. Compared with this, the method according to the invention has the special advantage that through the indirect monitoring reliable statements can be made about the functional capacity of the MOC.

Förfarandet enligt uppfinningen vilar på det faktum att Pd-rika katalysatorer och därmed även metanoxidationskatalysatorer uppvisar ett visst bildande av NO2. Här föreligger ett samband mellan NO2-bildningsförmågan hos en MOC och dess metanomvandlingsförmåga. Nästan ingen NO (kvävemonoxid) oxideras till NO2så länge som light-off-temperaturen för metanoxidation inte påtagligt överskrids. Det är först över light-off-temperaturen, och därmed beroende på metanomvandlingsförmågan, som en viss omvandling från NO till NO2sker vid MOC, eller det är först över light-off-temperaturen som jämviktskoncentrationen av NO2enligt följande formel uppnås : NO 1/2 O2<=> NO2 Förmågan till NO-omvandling eller till bildande av NO2utnyttjas enligt uppfinningen för att utgående från det mätbara NO2-bildandet dra slutsatser om metanomvandlingsförmågan. Företrädesvis utförs då förfarandet inom ett temperaturområde hos MOC inom vilket en tydlig korrelation föreligger mellan metanomvandlingen och NO2-halten och / eller NO2-/NOx-förhållandet efter en metanoxidationskatalysator. Allt efter katalysatorn kan detta särskilt lämpade temperaturområde ligga exempelvis mellan ca 450°C till 500°C, företrädesvis inom ett område mellan 470°C och 490°C. Det har vid undersökningar på en katalysator som tjänar som exempel visat sig att inom detta temperaturområde är korrelationen mellan NO2-bildande och metanomvandling som starkast. The process according to the invention is based on the fact that Pd-rich catalysts and thus also methane oxidation catalysts show a certain formation of NO2. Here, there is a relationship between the NO2 formation capacity of a MOC and its methane conversion capacity. Almost no NO (nitrogen monoxide) is oxidized to NO2 as long as the light-off temperature for methane oxidation is not significantly exceeded. It is only above the light-off temperature, and thus depending on the methane conversion capacity, that a certain conversion from NO to NO2 takes place at MOC, or it is only above the light-off temperature that the equilibrium concentration of NO2 according to the following formula is achieved: NO 1/2 O2 <=> NO2 The ability for NO conversion or for the formation of NO2 is utilized according to the invention in order to draw conclusions about the methane conversion ability based on the measurable NO2 formation. Preferably, the process is then carried out within a temperature range of MOC within which there is a clear correlation between the methane conversion and the NO2 content and / or the NO2 / NOx ratio after a methane oxidation catalyst. Depending on the catalyst, this particularly suitable temperature range may be, for example, between about 450 ° C to 500 ° C, preferably in a range between 470 ° C and 490 ° C. Studies on a catalyst that serves as an example have shown that within this temperature range, the correlation between NO2 formation and methane conversion is strongest.

Enligt uppfinningen utnyttjas NO2-bildningsförmågan hos en MOC för övervakningen av MOC. För detta ändamål kan i princip NO2/NOx-förhållandet eller NO2-halten mätas direkt efter MOC. Det är emellertid särskilt att föredra att för mätningen av NO2-bildningsförmågan hos MOC använda sig av en SCR-katalysatoranordning som är anordnad nedströms om metanoxidationskatalysatorn. Detta är särskilt fördelaktigt jämfört med en direkt mätning av NO2/NOx-förhållandet eller NO2-halten efter MOC eftersom sensorer som lämpar sig för detta ändamål i regel inte finns anordnade hos vanliga motorfordon. According to the invention, the NO2 formation capacity of a MOC is used for the monitoring of MOC. For this purpose, the NO2 / NOx ratio or NO2 content can in principle be measured directly after the MOC. However, it is particularly preferred to use an SCR catalyst device located downstream of the methane oxidation catalyst for the measurement of the NO2 formation capacity of the MOC. This is particularly advantageous compared to a direct measurement of the NO2 / NOx ratio or NO2 content after MOC, as sensors suitable for this purpose are generally not provided in ordinary motor vehicles.

För användningen av en SCR-katalysatoranordning för detekteringen av omvandlingen från NO till NO2är NO2-känsliga SCR-katalysatorer särskilt lämpade, vars NOx-omvandlingsförhållande är beroende av NO2-halten och / eller av NO2-/NOx-förhållandet hos gasen (feedgas) som strömmar in i SCR-katalysatoranordningen. NO2-känsliga SCR-katalysatoranordningar av detta slag kan i viss mån användas som sensor för förfarandet enligt uppfinningen. Några SCR-katalysatorer är exempelvis kända, vilka särskilt vid temperaturer under ca 250°C uppvisar för NOx-omvandlingen ett utpräglat beroende av NO2-/NOx-förhållandet i feedgasen. Exempel på detta är järnersatta beta-zeolit- eller VWT-katalysatorer (VWT-Vanadium-Wolfram-Titanoxid). For the use of an SCR catalyst device for the detection of the conversion from NO to NO2, NO2-sensitive SCR catalysts are particularly suitable, the NOx conversion ratio of which depends on the NO2 content and / or on the NO2 / NOx ratio of the gas (feed gas) which flows into the SCR catalyst device. NO2-sensitive SCR catalyst devices of this kind can to some extent be used as sensors for the process according to the invention. Some SCR catalysts are known, for example, which, especially at temperatures below about 250 ° C, show for the NOx conversion a pronounced dependence on the NO2 / NOx ratio in the feed gas. Examples of this are ferrous beta-zeolite or VWT catalysts (VWT-Vanadium-Tungsten-Titanium Oxide).

Vid ett särskilt föredraget utförande av förfarandet enligt uppfinningen används en NO2-känslig SCR-katalysatoranordning i ett delflöde av avgasflödet, varvid denna SCR-katalysatoranordning då företrädesvis är en hjälp-SCR-katalysatoranordning. Denna hjälp-SCR-katalysatoranordning uppvisar företrädesvis en mindre volym än en huvud-SCR-katalysatoranordning i avgassystemets huvudflöde. Eftersom för detta ändamål lämpade NO2-känsliga SCR-katalysatoranordningar uppvisar detta beroende, särskilt vid temperaturer under 250°C, drivs hjälp-SCR-katalysatoranordningen företrädesvis med en lägre temperatur än exempelvis huvud-SCR-katalysatoranordningen i huvudflödet, exempelvis med en temperatur inom området mellan 170°C och 250°C. För tempereringen kan, oberoende av monteringspositionen, exempelvis en elektrisk uppvärmning finnas anordnad, eller i fall av en alltför hög temperaturnivå kan en aktiv eller passiv kylningsmöjlighet finnas anordnad i delflödevägen. In a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, a NO 2 -sensitive SCR catalyst device is used in a partial flow of the exhaust gas flow, this SCR catalyst device then being preferably an auxiliary SCR catalyst device. This auxiliary SCR catalyst device preferably has a smaller volume than a main SCR catalyst device in the main flow of the exhaust system. Since NO2-sensitive SCR catalyst devices suitable for this purpose show this dependence, especially at temperatures below 250 ° C, the auxiliary SCR catalyst device is preferably operated at a lower temperature than, for example, the main SCR catalyst device in the main stream, for example with a temperature in the range between 170 ° C and 250 ° C. For the tempering, regardless of the mounting position, for example an electric heating can be arranged, or in case of an excessively high temperature level, an active or passive cooling possibility can be arranged in the partial flow path.

Uppströms och nedströms om hjälp-SCR-katalysatoranordningen sker en mätning eller beräkning av NOx för bestämning av NO2-bildandet i MOC, varvid för detta ändamål används företrädesvis NOx-sensorer, vilka är anordnade uppströms och / eller nedströms om hjälp-SCR-katalysatoranordningen. Upstream and downstream of the auxiliary SCR catalyst device, a measurement or calculation of NOx takes place for determining the NO2 formation in MOC, for this purpose NOx sensors are preferably used, which are arranged upstream and / or downstream of the auxiliary SCR catalyst device.

Uppfinningen innefattar vidare en anordning för efterbehandling av avgaser för avgassystemet hos en förbränningsmotor innefattande minst en MOC i en huvudflödesledning hos avgassystemet. Enligt uppfinningen finns en hjälp-SCR-katalysatoranordning i en delflödesledning hos avgassystemet, varvid här handlar det om en NO2-känslig SCR-katalysatoranordning vars NOx-omvandlingsförhållande är beroende av NO2-halten och / eller av NO2-/NOx-förhållandet hos gasen som strömmar in i hjälp-SCR-katalysatoranordningen. På ovan beskrivet sätt kan med hjälp av denna NO2-känsliga SCR-katalysatoranordning NO2-halten bestämmas hos avgaserna som har lämnat MOC. Utgående från denna NO2-halt kan man dra slutsatsen om bildandet av NO2i MOC, varvid man av NO2-bildandet i MOC indirekt kan dra slutsatser om metanomvandlingsförmågan hos MOC. För mätningen av NOx-omvandlingen vid hjälp-SCR-katalysatoranordningen kan en eller flera NOxsensorer finnas anordnade uppströms om / eller uppströms om hjälp-SCR-katalysatoranordningen. När det gäller hjälp-SCR-katalysatoranordningen rör det sig företrädesvis om en SCR-katalysatoranordning som uppvisar en mindre volym än en huvud-SCR-katalysatoranordning i en huvudflödesledning hos avgassystemet. Hjälp-SCR-katalysatoranordningen drivs företrädesvis på en lägre temperaturnivå än huvud-SCR-katalysatoranordningen. För inställningen av den lägre temperaturnivån, särskilt inom ett område mellan 170°C och 250°C finns exempelvis uppvärmningsoch / eller kylmedel anordnade inom området för hjälp-SCR-katalysatoranordningen. The invention further comprises a device for post-treatment of exhaust gases for the exhaust system of an internal combustion engine comprising at least one MOC in a main flow line of the exhaust system. According to the invention there is an auxiliary SCR catalyst device in a partial flow line of the exhaust system, this being a NO2-sensitive SCR catalyst device whose NOx conversion ratio is dependent on the NO2 content and / or on the NO2 / NOx ratio of the gas which flows into the auxiliary SCR catalyst device. In the manner described above, with the aid of this NO2-sensitive SCR catalyst device, the NO2 content of the exhaust gases which have left the MOC can be determined. Based on this NO2 content, one can conclude about the formation of NO2i in MOC, whereby from the NO2 formation in MOC one can indirectly draw conclusions about the methane conversion capacity of MOC. For the measurement of the NOx conversion at the auxiliary SCR catalyst device, one or more NOx sensors may be arranged upstream of / or upstream of the auxiliary SCR catalyst device. In the case of the auxiliary SCR catalyst device, it is preferably an SCR catalyst device which has a smaller volume than a main SCR catalyst device in a main flow line of the exhaust system. The auxiliary SCR catalyst device is preferably operated at a lower temperature level than the main SCR catalyst device. For the setting of the lower temperature level, especially in a range between 170 ° C and 250 ° C, for example heating and / or coolant are arranged in the range of the auxiliary SCR catalyst device.

Vid en utföringsform av anordningen för efterbehandling av avgaser enligt uppfinningen sträcker sig delflödesledningen i vilken hjälp-SCR-katalysatoranordningen finns anordnad, som förbiledning till huvudflödesledningen hos avgassystemet inom området för huvud-SCR-katalysatoranordningen. Vid ytterligare en särskilt fördelaktig utföringsform avser delflödesledningen med hjälp-SCR-katalysatoranordningen en returledning för avgaser, särskilt en återföringsledning för avgaser, särskilt en återföringsledning för avgaser med lågt tryck, vilken grenar sig nedströms om metanoxidationskatalysatorn och utmynnar före eller i förbränningsmotorn. Uppfinningen avser vidare användningen av en anordning av detta slag för efterbehandling av avgaser vid ett förfarande för övervakning av en metanoxidationskatalysator. I detta avseende hänvisas till ovanstående beskrivning. In an embodiment of the exhaust gas after-treatment device according to the invention, the partial flow line in which the auxiliary SCR catalyst device is arranged extends as a bypass to the main flow line of the exhaust system within the area of the main SCR catalyst device. In a further particularly advantageous embodiment, the partial flow line with the auxiliary SCR catalyst device relates to an exhaust line for exhaust gases, in particular an exhaust line for exhaust gases, in particular a return line for low-pressure exhaust gases, which branches downstream of the methane oxidation catalyst and opens before or in the internal combustion engine. The invention further relates to the use of a device of this kind for after-treatment of exhaust gases in a process for monitoring a methane oxidation catalyst. In this regard, reference is made to the above description.

Vidare innefattar uppfinningen ett dataprogram som är utfört för genomförande av stegen i förfarandet enligt uppfinningen. Slutligen innefattar uppfinningen ett maskinläsbart minnesmedium på vilket ett dataprogram av detta slag finns lagrat, liksom även en elektronisk styranordning som är utförd för genomförandet av stegen i förfarandet enligt uppfinningen. Implementeringen av förfarandet enligt uppfinningen som dataprogram respektive som maskinläsbart minnesmedium eller elektronisk styranordning uppvisar den särskilda fördelen att på detta sätt kan fördelarna med förfarandet enligt uppfinningen även användas exempelvis på befintliga motorfordon för att på så sätt på ett tillförlitligt sätt övervaka metanomvandlingsförmågan hos metanoxidationskatalysatorn. Furthermore, the invention comprises a computer program which is designed for carrying out the steps in the method according to the invention. Finally, the invention comprises a machine-readable memory medium on which a computer program of this kind is stored, as well as an electronic control device which is designed for carrying out the steps in the method according to the invention. The implementation of the process according to the invention as a computer program or as a machine-readable memory medium or electronic control device has the special advantage that in this way the advantages of the process according to the invention can also be used on existing motor vehicles to monitor the methane conversion capacity of the methane oxidation catalyst.

Ytterligare kännetecken och fördelar med uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning av exempel på utföranden i förbindelse med figurerna. Härvidlag kan de enskilda respektive kännetecknen förverkligas för sig eller i kombination med varandra. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments taken in conjunction with the figures. In this case, the individual and respective characteristics can be realized individually or in combination with each other.

I figurerna : Figur 1 visar sambandet mellan metanomvandlingen och NO2-bildningsförmågan hos en metanoxidationskatalysator som en funktion av temperaturen; Figur 2 visar NOx-omvandlingen hos en NO2-känslig SCR-katalysator som en funktion av NO2-/NOx-förhållandet i avgaserna; Figur 3 visar en schematisk återgivning av en möjlig anordning av komponenter i ett system för efterbehandling av avgaser; Figur 4 visar en schematisk återgivning av ytterligare en möjlig anordning av komponenter i ett system för efterbehandling av avgaser; och Figur 5 visar en schematisk återgivning av ytterligare en möjlig anordning av komponenter i ett system för efterbehandling av avgaser. In the figures: Figure 1 shows the relationship between the methane conversion and the NO2 formation capacity of a methane oxidation catalyst as a function of temperature; Figure 2 shows the NOx conversion of a NO2-sensitive SCR catalyst as a function of the NO2 / NOx ratio in the exhaust gases; Figure 3 shows a schematic representation of a possible arrangement of components in an exhaust aftertreatment system; Figure 4 shows a schematic representation of a further possible arrangement of components in an exhaust aftertreatment system; and Figure 5 shows a schematic representation of a further possible arrangement of components in an exhaust after-treatment system.

Beskrivning av utföringsexempel Figur 1 illustrerar sambandet mellan metanomvandlingen och NO2-bildningsförmågan hos en MOC i magra avgaser som innehåller NO och metan. Här visas metanomvandlingen 10, 20, 30 för tre olika katalysatortillstånd respektive tre olika MOC som en funktion av temperaturen mellan ca 250°C och 550°C. Förloppen 10, 20, 30 representerar t ex olika starkt åldrade och / eller katalysatorer som är olika starkt inhiberade genom syre, eller kata lysatord rifttil Istå nd vid olika hastigheter i rummet. Förloppen 11, 21, 31 visar NO2-/NOx-förhållandet i avgaserna som lämnar den respektive MOC. Härav framkommer att MOC av detta slag (Pd-rika katalysatorer) i viss utsträckning omvandlar NO till NO2. Denna NO2-bildning sker emellertid först över light-off-temperaturen hos den respektive katalysatorn, dvs över den temperatur vid vilken metanet omvandlas i nödvändig utsträckning. Så länge som light-off-temperaturen för metanoxidationen inte påtagligt överskrids oxideras nästan ingen NO till NO2. NO2-bildningen är därigenom beroende av metanomvandlingsförmågan. Denna korrelation är starkast utpräglad inom temperaturområdet mellan ca 450°C och 500°C, särskilt mellan 470°C och 490°C (referensbeteckningen 40). Detta temperaturområde är särskilt lämpat för genomförandet av förfarandet enligt uppfinningen. Detta förhållande förekommer emellertid inte vid katalysatorer som uppvisar en signifikant högre platinahalt än en MOC (Pt/Pd-katalysatorer), som t ex dieseloxidationskatalysatorer, vilket gör att i allmänhet är förfarandet enligt uppfinningen särskilt lämpat för Pd-rika katalysatorer som inte uppvisar någon platina eller mindre platina än palladium. Description of exemplary embodiments Figure 1 illustrates the relationship between the methane conversion and the NO2 formation capacity of a MOC in lean exhaust gases containing NO and methane. Here, the methane conversion 10, 20, 30 for three different catalyst states and three different MOCs, respectively, are shown as a function of the temperature between about 250 ° C and 550 ° C. Processes 10, 20, 30 represent, for example, different strongly aged and / or catalysts which are differently strongly inhibited by oxygen, or catalysts rift to stand at different speeds in space. Processes 11, 21, 31 show the NO2 / NOx ratio in the exhaust gases leaving the respective MOC. It follows that MOCs of this kind (Pd-rich catalysts) to some extent convert NO to NO2. However, this NO2 formation first takes place above the light-off temperature of the respective catalyst, ie above the temperature at which the methane is converted to the necessary extent. As long as the light-off temperature of the methane oxidation is not significantly exceeded, almost no NO is oxidized to NO2. The NO2 formation is thereby dependent on the methane conversion capacity. This correlation is most pronounced in the temperature range between about 450 ° C and 500 ° C, especially between 470 ° C and 490 ° C (reference numeral 40). This temperature range is particularly suitable for carrying out the process according to the invention. However, this ratio does not occur with catalysts which have a significantly higher platinum content than a MOC (Pt / Pd catalysts), such as diesel oxidation catalysts, which means that in general the process according to the invention is particularly suitable for Pd-rich catalysts which have no platinum. or less platinum than palladium.

Figur 2 visar schematiskt NOx-omvandlingsförhållandet hos en NO2-känslig SCR-katalysator som en funktion av NO2-/NOx-förhållandet uppströms om SCR-katalysatorn för temperaturer under 250°C. På typiskt sätt ligger NO2-/NOxförhållandet uppströms om SCR-katalysatorn enligt en MOC enligt figur 1 under 0,5. Därefter ökar i praktiken NOx-omvandlingen hos en NO2-känslig SCR-katalysator med stigande NO2-halt i avgaserna ungefär linjärt, vilket gör att utgående från NOxomvandlingen hos SCR-katalysatorn kan slutsatser dras om NO2-bildningen i den uppströms anordnade MOC. Figure 2 schematically shows the NOx conversion ratio of a NO2-sensitive SCR catalyst as a function of the NO2 / NOx ratio upstream of the SCR catalyst for temperatures below 250 ° C. Typically, the NO2 / NOx ratio upstream of the SCR catalyst according to a MOC according to Figure 1 is below 0.5. Thereafter, in practice, the NOx conversion of a NO2-sensitive SCR catalyst with increasing NO2 content in the exhaust gases increases approximately linearly, which means that based on the NOx conversion of the SCR catalyst, conclusions can be drawn about the NO2 formation in the upstream MOC.

För syftena med föreliggande uppfinning används företrädesvis en NO2-känslig SCR-katalysator av ett sådant slag som är anordnad i ett hjälpdelflöde till huvudavgassystemet. En sådan hjälp-SCR-katalysatoranordning uppvisar företrädesvis en mindre volym än en huvud-SCR-katalysatoranordning i huvudflödet hos avgassystemet. Hjälp-SCR-katalysatorn drivs härvidlag ändamålsenligt på en temperaturnivå där NOx-omvandlingens beroende av NO2-halten hos feedgasen uppträder i särskilt utpräglad form, särskilt vid temperaturer under 250°C. For the purposes of the present invention, a NO 2 -sensitive SCR catalyst of the kind provided in an auxiliary partial flow to the main exhaust system is preferably used. Such an auxiliary SCR catalyst device preferably has a smaller volume than a main SCR catalyst device in the main flow of the exhaust system. In this case, the auxiliary SCR catalyst is expediently operated at a temperature level where the dependence of the NOx conversion on the NO2 content of the feed gas occurs in a particularly pronounced form, especially at temperatures below 250 ° C.

Eftersom NO2-bildningen vid MOC även är beroende av metanomvandlingsförmågan hos MOC och dessutom båda storheterna är kända som en funktion av katalysatorbelastning (hasighet i rummet) och temperatur, vilka kan deponeras eller modelleras, t ex som ett karakteristiskt diagram, kan man genom den uppmätta NO2-beroende NOx-omvandlingen vid hjälp-SCR-katalysatoranordningen under i sig kända randvillkor (t ex temperatur, hastighet i rummet, NOx-halt i delflödet osv) enligt uppfinningen dras slutsatser om metanomvandlingsförmågan hos MOC. Since the NO2 formation at MOC is also dependent on the methane conversion capacity of MOC and in addition both quantities are known as a function of catalyst load (velocity in space) and temperature, which can be deposited or modeled, for example as a characteristic diagram, the measured NO2-dependent NOx conversion at the auxiliary SCR catalyst device under per se known boundary conditions (eg temperature, velocity in space, NOx content in the partial flow, etc.) according to the invention, conclusions are drawn about the methane conversion capacity of MOC.

Figur 3 illustrerar på schematiskt sätt ett avgassystem hos en förbränningsmotor 300 med en turbokompressor 310. En metanoxidationskatalysator (MOC) 320 är anordnad i avgassystemet. Nedströms om MOC 320 finns en huvud-SCR-katalysatoranordning (SCR) 340 i huvudflödesledningen 330, t ex : en vanlig SCR-katalysator eller ett partikelfilter med SCR-beläggning. En förbiflödesledning 350 med en hjälp-SCR-katalysatoranordning (mini-SCR) 360 är anordnad som förbiledning till huvud-SCR-katalysatoranordningen 340. Uppströms om huvud-SCR-katalysatoranordningen 340 och samtidigt uppströms om avgreningen av biflödet 350 finns ett doseringsställe 370 för den nödvändiga reduktionsmedelslösningen för SCR-katalysatoranordningarna 340, 360. Mellan MOC 320 och huvud-SCR-katalysatoranordningen 340 finns en första NOx-sensor 380, vilken exempelvis även kan vara utformad som en kombinerad ?-/??x-sensor. Ytterligare en NOx-sensor 390 finns uppströms om huvud-SCR-katalysatoranordningen 340 och samtidigt nedströms om ingångsmynningen för delflödet 350 i huvudflödet 330. Ytterligare i sig kända och i systemet behövliga sensorer som t ex för temperatur, ?-värde etc. finns inte återgivna i detalj. Vid tillräcklig känslighet och precision hos de båda NOxsensorerna 380 och 390 kan man utgående från signalerna från de båda NOxsensorerna 380, 390 direkt beräkna NOx-omvandlingen genom delflödet 350 respektive Mini-SCR-vägen vid känt totalt avgasvolymflöde och känt delflödesvolymflöde genom Mini-SCR 360 under förhållanden vid vilka företrädesvis en fullständig NOx-omvandling förväntas vid huvud-SCR-katalysatoranordningen 340. Härvidlag härrör en resthalt av NOx i huvudavgassystemet då uteslutande från delflödesvägen 350. Därigenom kan NOx-omvandlingen vid hjälp-SCR-katalysatoranordningen exakt beräknas genom de absoluta volym- respektive massaflödena. Figure 3 schematically illustrates an exhaust system of an internal combustion engine 300 with a turbocharger 310. A methane oxidation catalyst (MOC) 320 is provided in the exhaust system. Downstream of MOC 320, there is a main SCR catalyst device (SCR) 340 in the main flow line 330, for example: a standard SCR catalyst or a particulate filter with SCR coating. A bypass line 350 with an auxiliary SCR catalyst device (mini-SCR) 360 is provided as a bypass to the main SCR catalyst device 340. Upstream of the main SCR catalyst device 340 and simultaneously upstream of the branch of the by-stream 350 there is a metering point 370 for the necessary reducing agent solution for the SCR catalyst devices 340, 360. Between the MOC 320 and the main SCR catalyst device 340 there is a first NOx sensor 380, which for example can also be designed as a combined? - / ?? x sensor. An additional NOx sensor 390 is located upstream of the main SCR catalyst device 340 and at the same time downstream of the inlet mouth of the partial flow 350 in the main flow 330. Additional sensors known per se and required in the system such as for temperature,? Value etc. are not shown. in detail. With sufficient sensitivity and precision of the two NOx sensors 380 and 390, one can directly calculate the NOx conversion through the partial flow 350 and the Mini-SCR path at known total exhaust volume flow and known partial flow volume flow through Mini-SCR 360, based on the signals from the two NOx sensors 380, 390. under conditions in which preferably a complete NOx conversion is expected at the main SCR catalyst device 340. In this case, a residual content of NOx in the main exhaust system then originates exclusively from the partial flow path 350. Thereby the NOx conversion in the auxiliary SCR catalyst device can be calculated exactly - the mass flows respectively.

Figur 4 visar ett jämförbart system för efterbehandling av avgaser, varvid de olika komponenterna hos systemet för efterbehandling av avgaser har betecknats med samma referensbeteckningar som i figur 3. Till skillnad från figur 3 finns i layouten enligt figur 4 ytterligare en NOx-sensor 391 i delflödet 350 nedströms om hjälp-SCR-katalysatoranordningen 360. Denna utföringsform lämpar sig särskilt för fall då känsligheten och noggrannheten hos NOx-sensorn 390 som är anordnad nedströms om huvud-SCR-katalysatoranordningen 340 inte är tillräckligt hög. Figure 4 shows a comparable exhaust after-treatment system, the various components of the exhaust after-treatment system being denoted by the same reference numerals as in Figure 3. In contrast to Figure 3, there is another NOx sensor 391 in the partial flow in the layout according to Figure 4. 350 downstream of the auxiliary SCR catalyst device 360. This embodiment is particularly suitable for cases where the sensitivity and accuracy of the NOx sensor 390 arranged downstream of the main SCR catalyst device 340 is not high enough.

Figur 5 illustrerar ytterligare en särskilt föredragen utföringsform av en anordning för efterbehandling av avgaser enligt uppfinningen. I avgassystemet hos förbränningsmotorn 400 innefattande en turbokompressor 410 finns en MOC 420 anordnad. I avgassystemets huvudflöde 430 finns en huvud-SCR-katalysatoranordning 440, varvid en doseringsanordning 470 för det nödvändiga reduktionsmedlet är inkopplad före densamma. En NOx-sensor 480 respektive 490 befinner sig uppströms respektive nedströms om huvud-SCR-katalysatoranordningen 440. Även i denna layout finns en hjälp-SCR-katalysatoranordning 460 i ett delflöde 450 hos avgassystemet, varvid delflödet 450 avgränsas mellan doseringsstället 470 och huvud-SCR-katalysatoranordningen 440. Delflödet 450 är en tillbakaföringsledning med lågt tryck för avgaser innefattande en avgasklaffventil 453 för förbränningsmotorn 400. Anordningen med hjälp-SCR-katalysatoranordningen 460 i återföringsledningen med lågt tryck för avgaser är särskilt fördelaktig eftersom den för förfarandet enligt uppfinningen lämpliga temperaturnivån härvidlag kan ställas in mycket exakt genom att återföringskylaren 451 för avgaser och eventuellt 452 (valfritt) som anordnade i återföringsledningen 450 för avgaser kan ställa in den optimala temperaturnivån mellan ca 170°C och 250°C. Dessutom är avgasvolymflödet eller avgasmassaflödet i återföringsledningen 450 för avgaser av andra skäl mycket exakt känd, vilket gör att NOx-omvandlingen i hjälp-SCR-katalysatoranordningen 460 kan beräknas mycket exakt med hjälp av NOx-sensorn 491 nedströms om hjälp-SCR-katalysatoranordningen 460. Hjälp-SCR-katalysatoranordningen 460 och avgasåterföringskylaren eller -kylarna 451, 452 kan samlas eller integreras i en komponent. Figure 5 illustrates a further particularly preferred embodiment of a device for after-treatment of exhaust gases according to the invention. In the exhaust system of the internal combustion engine 400 comprising a turbocharger 410, a MOC 420 is provided. In the main flow 430 of the exhaust system there is a main SCR catalyst device 440, a dosing device 470 for the necessary reducing agent being connected before the same. A NOx sensor 480 and 490, respectively, are located upstream and downstream of the main SCR catalyst device 440, respectively. the catalyst device 440. The partial flow 450 is a low pressure return line for exhaust gases comprising an exhaust valve 453 for the internal combustion engine 400. The device with the auxiliary SCR catalyst device 460 in the low pressure return line for exhaust gases is particularly advantageous because the temperature level can be set very precisely in that the return cooler 451 for exhaust gases and possibly 452 (optional) as arranged in the return line 450 for exhaust gases can set the optimum temperature level between approx. 170 ° C and 250 ° C. In addition, the exhaust volume flow or exhaust mass flow in the exhaust gas recirculation line 450 is very accurately known for other reasons, allowing the NOx conversion in the auxiliary SCR catalyst device 460 to be calculated very accurately using the NOx sensor 491 downstream of the auxiliary SCR catalyst device 460. The auxiliary SCR catalyst device 460 and the exhaust gas recooler or coolers 451, 452 can be assembled or integrated into one component.

För genomförandet av övervakningsförfarandet enligt uppfinningen respektive för en MOC-diagnos kan följande steg utföras : Först kontrolleras den rådande avgastemperaturen vid MOC för diagnosen och en för diagnosen lämplig driftpunkt hos motorn ställs in (exempelvis T = 460°C osv). Denna lämpliga driftpunkt kan härledas från ett referensförhållande (förväntat värde). Vidare kontrolleras den rådande temperaturen vid hjälp-SCR-katalysatoranordningen och lämpliga betingelser för diagnosen ställs in (t ex = 180°C genom motsvarande kyleffekt; inställning av delflödesmassaflödet osv). Därefter bestäms NOx-omvandlingen genom hjälp-SCR-katalysatoranordningen och eventuellt beräknas motsvarande NO2-/NOx-förhållande och jämförs med ett referensvärde (förväntat värde), exempelvis 60 % NOx-omvandling vid ett motsvarande NO2-/NOx-förhållande på 0,25. När NOx-omvandlingen är tillräckligt hög i jämförelse med ett förutbestämt tröskelvärde är även metanoxidationskatalysatorns metanomvandlingseffekt fortfarande tillräcklig. Om en otillräcklig metanomvandlingseffekt fastställs kan i förekommande fall olika i sig kända reaktiverande åtgärder vidtas för MOC. For carrying out the monitoring method according to the invention and for a MOC diagnosis, the following steps can be performed: First, the prevailing exhaust temperature at the MOC for the diagnosis is checked and an operating point suitable for the engine is set (eg T = 460 ° C, etc.). This suitable operating point can be derived from a reference ratio (expected value). Furthermore, the prevailing temperature is checked at the auxiliary SCR catalyst device and suitable conditions for the diagnosis are set (eg = 180 ° C by the corresponding cooling effect; setting of the partial flow mass flow, etc.). Then the NOx conversion is determined by the auxiliary SCR catalyst device and possibly the corresponding NO2 / NOx ratio is calculated and compared with a reference value (expected value), for example 60% NOx conversion at a corresponding NO2 / NOx ratio of 0.25 . When the NOx conversion is sufficiently high in comparison with a predetermined threshold value, the methane conversion effect of the methane oxidation catalyst is still sufficient. If an insufficient methane conversion effect is determined, various reactivating measures known per se may be taken for MOC.

Dessutom eller som ett alternativ är det möjligt att kvantifiera graden av desaktivering av MOC genom en upprepning av förfarandet vid en annan temperatur vid MOC. För detta ändamål kan avgastemperaturen vid MOC höjas till en annan, exempelvis högre temperaturnivå genom inställning av ett annan motordriftsätt (t ex T = 500°C). Därefter kontrolleras åter temperaturen vid hjälp-SCR-katalysatoranordningen och lämpliga betingelser för diagnosen (t ex T = 180°C) ställs in. NOx-omvandlingen genom hjälp-SCR-katalysatoranordningen bestäms och eventuellt beräknas motsvarande NO2-/NOx-förhållande och jämförs med ett nytt förväntat värde (tröskelvärde). Om NOx-omvandlingen även vid den förhöjda MOC-temperaturen inte är tillräckligt hög, dvs ligger under ett tröskelvärde, är även metanomvandlingseffekten inte längre tillräcklig och reaktiverande åtgärder kan i förekommande fall inledas för MOC. In addition or as an alternative, it is possible to quantify the degree of deactivation of MOC by repeating the procedure at a different temperature at MOC. For this purpose, the exhaust gas temperature at MOC can be raised to another, for example higher temperature level by setting a different engine operating mode (eg T = 500 ° C). The temperature at the auxiliary SCR catalyst device is then checked again and suitable conditions for the diagnosis (eg T = 180 ° C) are set. The NOx conversion by the auxiliary SCR catalyst device is determined and, if necessary, the corresponding NO2 / NOx ratio is calculated and compared with a new expected value (threshold value). If the NOx conversion is not high enough even at the elevated MOC temperature, ie is below a threshold value, the methane conversion effect is also no longer sufficient and reactivating measures can be initiated for MOC, if applicable.

Denna utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen är särskilt meningsfull om en tillräckligt god metanoxiderande MOC har valts som referenstillstånd. Med detta menas att NO2-bildningen även vid en något minskad metanomvandling (här t ex 90 % vid 470°C i stället för 98 % vid 500°C som referenstillstånd) trots det kan signifikant minskas. Det kan även förekomma att diagnosen utförs vid t ex 470°C, varvid dock MOC i realdrift respektive i referenstillståndsdrift drivs snarare vid 500°C. I detta fall skulle vid 470°C hos MOC p g a en mycket låg NO2-halt i förekommande fall MOC klassificeras på felaktigt sätt som för dålig för metanoxidation. Därför är det fördelaktigt att genomföra NO2-bildningsdiagnosen en gång till vid en eller flera högre temperaturer vid vilka en bättre aktivitet hos MOC kan förväntas och att korrelera metanomvandlingen till åtminstone ytterligare ett NO2-tröskelvärde. Om nu även vid den högre temperaturen NO2-bildningen är alltför låg kan MOC med särskilt hög säkerhet diagnostiseras som otillräcklig respektive som "desaktiverad". Genom en sådan temperaturhöjning vid diagnosen enligt uppfinningen är det även möjligt att i viss mån dra upp (merpunktsbestämning) light-Off-kurvan för metanomvandlingen och därigenom exakt eller mer exakt kvantifiera graden av metanoxidationsdesaktivering, eftersom härvidlag detekteras NO2-förhållandet över ett större temperaturområde. This embodiment of the process according to the invention is particularly meaningful if a sufficiently good methane oxidizing MOC has been chosen as the reference state. This means that NO2 formation can also be significantly reduced even with a slightly reduced methane conversion (here, for example, 90% at 470 ° C instead of 98% at 500 ° C as a reference condition). It may also happen that the diagnosis is carried out at, for example, 470 ° C, whereby, however, MOC in real operation and in reference state operation, respectively, is operated at 500 ° C. In this case, at 470 ° C of MOC due to a very low NO2 content, MOC would be incorrectly classified as too bad for methane oxidation. Therefore, it is advantageous to perform the NO2 formation diagnosis again at one or more higher temperatures at which a better activity of the MOC can be expected and to correlate the methane conversion to at least one further NO2 threshold. If even at the higher temperature the NO2 formation is too low, the MOC can with particular high certainty be diagnosed as insufficient or as "deactivated". By such a temperature increase in the diagnosis according to the invention, it is also possible to draw up (additional point determination) the light-off curve for the methane conversion and thereby accurately or more accurately quantify the degree of methane oxidation deactivation, since the NO2 ratio is detected over a larger temperature range.

Claims (10)

PatentkravPatent claims 1. Förfarande för övervakning av en metanoxidationskatalysator (320; 420) i avgassystemet hos en förbränningsmotor (300; 400), kännetecknat av att med ledning av ett bildande av NO2i metanoxidationskatalysatorn (320; 420) utförs en aktivitetsdiagnos av metanoxidationskatalysatorn (320; 420), varvid utgående från bildandet av NO2och särskilt från NO2-halten och / eller NO2-/NOx-förhållandet i eller efter metanoxidationskatalysatorn dras en slutsats om metanomvandlingsförmågan hos metanoxidationskatalysatorn (320; 420), varvid utgående från ett i förekommande fall minskat bildande av NO2dras en slutsats om en försämrad metanomvandlingsförmåga hos metanoxidationskatalysatorn (320; 420).Process for monitoring a methane oxidation catalyst (320; 420) in the exhaust system of an internal combustion engine (300; 400), characterized in that an activity diagnosis of the methane oxidation catalyst (320) is carried out on the basis of a formation of NO 2 in the methane oxidation catalyst (320; 420); , whereby from the formation of NO2 and in particular from the NO2 content and / or the NO2 / NOx ratio in or after the methane oxidation catalyst a conclusion is drawn about the methane conversion capacity of the methane oxidation catalyst (320; 420), whereby from a reduced conclusion of a degraded methane conversion capacity of the methane oxidation catalyst (320; 420). 2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att förfarandet utförs inom ett temperaturområde hos metanoxidationskatalysatorn (320; 420), inom vilket en korrelation föreligger mellan metanomvandlingen och NO2-halten och / eller NO2-/NOx-förhållandet efter en metanoxidationskatalysator.Process according to Claim 1, characterized in that the process is carried out within a temperature range of the methane oxidation catalyst (320; 420), within which there is a correlation between the methane conversion and the NO 2 content and / or the NO 2 / NOx ratio after a methane oxidation catalyst. 3. Förfarande enligt krav 1 eller krav 2, kännetecknat av att nedströms om metanoxidationskatalysatorn (320; 420) är minst en SCR-katalysatoranordning (360; 460) anordnad, varvid bildandet av NO2bestäms med hjälp av SCR-katalysatoranordningen (360; 460).Process according to Claim 1 or 2, characterized in that at least one SCR catalyst device (360; 460) is arranged downstream of the methane oxidation catalyst (320; 420), the formation of NO 2 being determined by means of the SCR catalyst device (360; 460). 4. Förfarande enligt krav 3,kännetecknat av att SCR-katalysatoranordningen (360; 460) är en NO2-känslig SCR-katalysatoranordning vars NOx-omvandlingsförhållande är beroende av NO2-halten och / eller av NO2-/NOx-förhållandet hos gasen som strömmar in i SCR-katalysatoranordningen (360; 460).Process according to Claim 3, characterized in that the SCR catalyst device (360; 460) is a NO2-sensitive SCR catalyst device whose NOx conversion ratio depends on the NO2 content and / or on the NO2 / NOx ratio of the gas flowing. into the SCR catalyst device (360; 460). 5. Förfarande enligt krav 3 eller krav 4, kännetecknat av att SCR-katalysatoranordningen (360; 460) är en hjälp-SCR-katalysatoranordning som är anordnad i ett delflöde (350; 450) hos avgassystemet.Process according to Claim 3 or Claim 4, characterized in that the SCR catalyst device (360; 460) is an auxiliary SCR catalyst device which is arranged in a partial flow (350; 450) of the exhaust system. 6. Förfarande enligt krav 5,kännetecknat av att hjälp-katalysatoranordningen (360; 460) drivs med en mindre volym än en huvud-SCR-katalysatoranordning (340; 440) i huvudflödet (330; 430) hos avgassystemet och med en lägre temperatur än huvud-SCR-katalysatoranordningen (340; 440), särskilt med en temperatur inom ett område mellan 170°C och 250°C.Process according to Claim 5, characterized in that the auxiliary catalyst device (360; 460) is operated with a smaller volume than a main SCR catalyst device (340; 440) in the main stream (330; 430) of the exhaust system and with a lower temperature than the main SCR catalyst device (340; 440), in particular with a temperature in the range between 170 ° C and 250 ° C. 7. Förfarande enligt något av kraven 3 - 6,kännetecknat av att uppströms och / eller nedströms om SCR-katalysatoranordningen (360; 460) sker en mätning av NOx, särskilt med hjälp av NOx-sensorer (380, 390, 391; 480, 491), för bestämning av bildandet av NO2.Process according to one of Claims 3 to 6, characterized in that a measurement of NOx takes place upstream and / or downstream of the SCR catalyst device (360; 460), in particular with the aid of NOx sensors (380, 390, 391; 480). 491), for determining the formation of NO2. 8. Datorprogram, vilket är utfört för att utföra stegen i ett förfarande enligt något av kraven 1 - 7.Computer program, which is designed to perform the steps of a method according to any one of claims 1 - 7. 9. Maskinläsbart minnesmedium på vilket ett datorprogram enligt krav 8 har lagrats.A machine-readable memory medium on which a computer program according to claim 8 has been stored. 10. Elektronisk styranordning, vilken är utförd för att utföra stegen i ett förfarande enligt något av kraven 1 - 7.Electronic control device, which is designed to perform the steps in a method according to any one of claims 1 - 7.
SE1750309A 2016-03-30 2017-03-16 Process for monitoring a methane oxidation catalyst and device for post-treatment of exhaust gases SE541544C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016205170.9A DE102016205170A1 (en) 2016-03-30 2016-03-30 Method for monitoring a methane oxidation catalyst and exhaust aftertreatment device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1750309A1 SE1750309A1 (en) 2017-10-01
SE541544C2 true SE541544C2 (en) 2019-10-29

Family

ID=59885776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1750309A SE541544C2 (en) 2016-03-30 2017-03-16 Process for monitoring a methane oxidation catalyst and device for post-treatment of exhaust gases

Country Status (5)

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

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11536183B1 (en) * 2021-09-22 2022-12-27 Paccar Inc. Exhaust aftertreatment subsystem

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
WO2012117183A1 (en) * 2011-03-02 2012-09-07 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method for running diagnostics on an oxidation catalytic converter by measuring the level of nitrogen oxides downstream of a selective catalytic reduction member
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

Also Published As

Publication number Publication date
CN107269368A (en) 2017-10-20
KR20170113357A (en) 2017-10-12
SE1750309A1 (en) 2017-10-01
FR3049650A1 (en) 2017-10-06
FR3049650B1 (en) 2019-11-08
DE102016205170A1 (en) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3255257B1 (en) Internal combustion engine and exhaust-gas-component estimating method
US8495862B2 (en) System and method for detecting low quality reductant and catalyst degradation in selective catalytic reduction systems
US8694197B2 (en) Gain/amplitude diagnostics of NOx sensors
US9038369B2 (en) Systems and methods for aftertreatment system diagnostics
ES2549430T3 (en) Device and method for detecting abnormality of the exhaust gas temperature sensor
US9404405B2 (en) Abnormality diagnosis apparatus for exhaust gas purification apparatus
US9494096B2 (en) Method and apparatus for determining the efficiency of an exhaust gas purification device
RU2014144726A (en) METHOD FOR AUTOMATIC DIAGNOSTICS OF THE SYSTEM OF SELECTIVE CATALYTIC RESTORATION
US8783019B2 (en) Apparatus and method for onboard performance monitoring of oxidation catalyst
CN111263848B (en) Method for operating an exhaust gas aftertreatment system of a diesel engine and exhaust gas aftertreatment system
US9416715B2 (en) Method for monitoring an exhaust system of an internal combustion engine
CN110998074A (en) Method for operating an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine having a three-way pre-catalytic converter, and exhaust gas aftertreatment system
JP2009510324A (en) Exhaust aftertreatment system diagnostic method
RU2585155C2 (en) Method for diagnosing oxidation catalyst for measuring level of nitrogen oxide after device for selective catalytic reduction
US20110056269A1 (en) Method for Determining the Oxygen Storage Capacity
JP2017025863A (en) ABNORMALITY DIAGNOSIS DEVICE OF NOx OCCLUSION REDUCTION TYPE CATALYST
US9068495B2 (en) Oxidation catalyst/hydrocarbon injector testing system
JP5913619B2 (en) Diesel engine control device
US10094265B2 (en) Method for monitoring the formation of nitrogen dioxide at an oxidation catalytic converter, and exhaust system
US10539058B2 (en) Oxygen correction for engine-out NOx estimates using a NOx sensor of an aftertreatment system
SE541544C2 (en) Process for monitoring a methane oxidation catalyst and device for post-treatment of exhaust gases
US9926827B2 (en) Detection of an improper reductant in a storage tank
CN108368791B (en) Method for testing a humidity sensor of a diesel engine
SE1250038A1 (en) Exhaust after-treatment system for an internal combustion engine
JP2020023922A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine