本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視在內(nèi)燃機的廢氣后處理系統(tǒng)中的甲烷氧化催化器的方法、一種廢氣后處理裝置以及一種計算機程序、一種可機讀的存儲介質(zhì)和一種電子控制設備，它們被設置用于實施所述方法。

背景技術(shù)：

已知的是下述內(nèi)燃機：該內(nèi)燃機不僅能夠利用含甲烷的氣體——例如天然氣——或者甲烷，也能夠利用由氣體和另一種燃料（例如柴油燃料）所構(gòu)成的混合物來運轉(zhuǎn)。在所有至少部分地以含甲烷的氣體的燃燒為基礎的途徑中，出現(xiàn)了高的、原發(fā)動機的甲烷-排放的問題。尤其是出于大氣保護的原因，必須在廢氣后處理的框架內(nèi)減少所述甲烷排放。已知的是甲烷氧化催化器（moc），該甲烷氧化催化器基于鈀-豐富-表述（palladium-reichenformulierung）來氧化所述包含在廢氣中的甲烷。為此能夠使用下述表述：該表述具有直至例如7:1或者更高的鈀（pd）與鉑（pt）的重量比。其它的甲烷氧化催化器基于所謂的鈀-單獨-表述，例如鈀/氧化鋁(pd/aluminiumoxid)。然而，一般來說，在這種表述時，在400℃以上才觀察到一種確定的甲烷轉(zhuǎn)換。為了完全氧化，經(jīng)常需要遠超過500℃的溫度。

甲烷氧化催化器關(guān)于溫度的行為和通常情況下催化器關(guān)于溫度的行為能夠通過所謂的啟動溫度（起燃溫度：light-off-temperatur）來描述，在該啟動溫度時進行了包含在廢氣中的有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)換的預先規(guī)定的部分。在老化了的催化器的情況下（該老化了的催化器表現(xiàn)出一種變差了的轉(zhuǎn)化率），一般來說提高了所需要的啟動溫度。關(guān)于甲烷氧化催化器，一般來說在催化器的新狀態(tài)中，啟動溫度就已經(jīng)不表現(xiàn)出急劇的變化過程了。常常所述甲烷轉(zhuǎn)換更確切地說線性地在400至500℃的范圍里延伸。

在許多催化器中，借助于溫度值來進行功能能力的監(jiān)視（on-board-diagnose（在機診斷）-obd）。然而，就甲烷氧化催化器來說，這種監(jiān)視通常是困難的，因為由于所述甲烷氧化催化器的不急劇的溫度行為而在甲烷氧化催化器中進行甲烷轉(zhuǎn)換時放熱值的變化是不太具有特點的。對此更糟糕的是，鈀-豐富的-甲烷氧化催化器是極度硫敏感的，并且甚至表現(xiàn)出振蕩行為（m.lyubovski,l.pfefferle,catalysistoday（催化作用現(xiàn)況）47(1999):29-44;r.schwiedernoch,dissertationuniversit?theidelberg（海德堡大學學位論文）,2005）。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明提供了一種改進的用于監(jiān)視甲烷氧化催化器（moc）的方法，從而能夠作出關(guān)于moc的可能變差的甲烷轉(zhuǎn)化能力的可靠結(jié)論。所述方法在此被設置用于監(jiān)視在內(nèi)燃機（氣體或者柴油/氣體-發(fā)動機）的排氣管中的moc，該內(nèi)燃機至少部分地被設置用于燃燒帶有主要是稀廢氣的含甲烷的燃料。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，以某種方式進行了間接的監(jiān)視，其方式為，借助于在moc中可測量到的no2（二氧化氮）的形成來進行moc的活性診斷。在此，由no2的形成以及特別是由在甲烷氧化催化器中或之后的no2-含量和/或no2/nox-比例來推斷出moc的甲烷轉(zhuǎn)化能力。在與參考值比較中可能減少地形成no2時，歸咎于所述moc的變差的甲烷轉(zhuǎn)化能力。在實踐中，利用傳統(tǒng)方法來直接地測量所述甲烷轉(zhuǎn)化能力是非常難以實現(xiàn)的。與之相比，根據(jù)本發(fā)明的方法具有特別的優(yōu)點：能夠通過間接的監(jiān)視來作出關(guān)于moc的功能能力的可靠結(jié)論。

根據(jù)本發(fā)明的方法基于此：pd-豐富的催化器并且也因此甲烷氧化催化器表現(xiàn)出了確定的no2的形成。在此，存在著在moc的no2-形成能力和它的甲烷轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。只要所述甲烷氧化的起燃溫度一直沒有顯著地被超過，就幾乎沒有no（一氧化氮）氧化為no2。只有在起燃溫度以上、并且因此取決于甲烷轉(zhuǎn)化能力，才得以在moc處進行一種確定的no至no2的轉(zhuǎn)化；或者說只有在起燃溫度以上，才得以根據(jù)下述方程實現(xiàn)no2的平衡濃度：

根據(jù)本發(fā)明地來利用所述用于no-轉(zhuǎn)化或者用于no2形成的能力，以便由可測量的no2形成來推斷出所述甲烷轉(zhuǎn)化能力。在此優(yōu)選在所述moc的下述溫度范圍中實施所述方法：在該溫度范圍中存在著在甲烷轉(zhuǎn)換和在甲烷氧化催化器之后的no2-含量和/或no2/nox-比例之間的明顯的關(guān)系。視催化器而定，這種特別合適的溫度范圍能夠例如位于大約450℃和500℃之間，優(yōu)選在470℃和490℃的范圍里。在對一種示例性的催化器進行研究時表現(xiàn)出：在這個溫度范圍中，在no2-形成和甲烷轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系最為強烈。

根據(jù)本發(fā)明，使用一種moc的no2-形成能力來監(jiān)視moc。為此，原則上能夠直接地測量在moc之后的no2/nox-比例或者no2-含量。然而，尤其有利的是，為了測量moc的no2-形成能力而使用一種scr-催化器裝置，該scr-催化器裝置布置在所述甲烷氧化催化器的下游。這相對于直接測量在moc之后的no2/nox-比例或者no2-含量來說是特別有利的，因為一般來說在傳統(tǒng)的機動車中沒有設置對此合適的傳感器。

no2-敏感的scr-催化器裝置對于使用scr-催化器裝置來獲取從no到no2的轉(zhuǎn)化來說是特別合適的，其nox-轉(zhuǎn)換行為與流入到scr-催化器裝置中的氣體（原料氣（feedgas））的no2-含量和/或與no2/nox-比例相關(guān)。這樣的no2-敏感的scr-催化器裝置能夠在某種程度上用作用于根據(jù)本發(fā)明的方法的傳感器。例如，一些scr-催化器是已知的，該scr-催化器尤其是在大約250℃的溫度以下時表現(xiàn)出了一種在原料氣中的nox-轉(zhuǎn)換與no2/nox--比例的突出的相關(guān)性。對此的例子是鐵-交換的β（beta）-沸石或者vwt-催化器（vwt-vanadium-wolfram-titanoxid:（釩-鎢-鈦氧化物））。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的一種特別有利的實施方式中，在排氣管的部分流中使用了一種no2-敏感的scr-催化器裝置，其中，這種scr-催化器裝置于是優(yōu)選是一種旁-scr-催化器裝置。這種旁-scr-催化器裝置優(yōu)選具有比在排氣管的主流中的主-scr-催化器裝置更小的體積。因為對此合適的no2-敏感的scr-催化器裝置尤其是在大約250℃的溫度以下時表現(xiàn)出這種相關(guān)性，所以所述旁-scr-催化器裝置優(yōu)選以一種比起舉例來說所述在主流中的主-scr-催化器裝置更低的溫度來運行，例如以在170℃和250℃之間的范圍中的溫度來運行。對于溫度調(diào)節(jié)來說，能夠根據(jù)安裝位置、例如電加熱或者在過高的溫度水平的情況下而在部分流路徑中設置一種主動的或者被動的冷卻可行方案。

在所述旁-scr-催化器裝置的上游和下游進行了nox的測量或者計算，來確定在所述moc中的no2-形成，其中，對此優(yōu)選使用下述no2-傳感器：該no2-傳感器設置在所述旁-scr-催化器裝置的上游和/或下游。

本發(fā)明此外包括一種用于內(nèi)燃機的排氣管的廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置具有至少一個在所述排氣管的主流導管中的moc。根據(jù)本發(fā)明，一種旁-scr-催化器裝置位于所述廢氣管的部分流導管中，其中，它在此是指一種no2-敏感的scr-催化器裝置，其nox-轉(zhuǎn)換行為與流入到所述旁-scr-催化器裝置中的氣體的no2-含量和/或no2/nox--比例相關(guān)。在上文所描述的方式中，能夠借助于這種no2-敏感的scr-催化器裝置來確定離開所述moc的廢氣的no2-含量。由這個no2-含量能夠推斷出在moc中的no2的形成，其中，能夠由在moc中的no2的形成間接地推斷出moc的甲烷轉(zhuǎn)化能力。為了在所述旁-scr-催化器裝置處測量所述nox-轉(zhuǎn)換，可在所述旁-scr-催化器裝置的上游和/或下游設置一個或者多個nox-傳感器。所述旁-scr-催化器裝置優(yōu)選是指下述scr-催化器裝置：該scr-催化器裝置具有比在排氣管的主流導管中的主-scr-催化器裝置更小的體積。所述旁-scr-催化器裝置優(yōu)選以比所述主-scr-催化器裝置更低的溫度水平來運行。為了調(diào)節(jié)出更低的溫度水平（尤其是在170℃和250℃之間的范圍中），在所述旁-scr-催化器裝置的區(qū)域中優(yōu)選設置了加熱介質(zhì)和/或冷卻介質(zhì)。

在一種根據(jù)本發(fā)明的廢氣后處理裝置的實施方式中，部分流導管（所述旁-scr-催化器裝置布置在該部分流導管中）作為對于在主-scr-催化器裝置的區(qū)域中的排氣管的主流導管來說的旁通管路來延伸。在另一種特別優(yōu)選的實施方式中，具有旁-scr-催化器裝置的部分流導管是指廢氣再循環(huán)導管，尤其是指低壓-廢氣再循環(huán)導管，其在甲烷氧化催化器的下游分支出來，并且通往到內(nèi)燃機的前方或者通入到內(nèi)燃機中。另外，本發(fā)明包括將這種廢氣后處理裝置在用于監(jiān)視甲烷氧化催化器的方法中的應用。在這方面來說，參考上文的描述。

另外，本發(fā)明包括一種計算機程序，該計算機程序被設置用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。最后，本發(fā)明包括一種可機讀的存儲介質(zhì)，在該存儲介質(zhì)上存儲了這樣的計算機程序；以及一種電子控制設備，該電子控制設備被設置用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。將根據(jù)本發(fā)明的方法實施為計算機程序或者實施為可機讀的存儲介質(zhì)或者實施為電子控制設備，具有特別的優(yōu)點：以這種方式，即使例如在現(xiàn)有的機動車中也能夠利用根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點，以便如此以可靠的方式來監(jiān)視所述甲烷氧化催化器的甲烷轉(zhuǎn)化能力。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點來自于對于與附圖相結(jié)合的實施例的接下來的描述。在此，單獨的特征能夠分別自我實現(xiàn)，或者在相互組合中實現(xiàn)。

附圖說明

在附圖中示出：

圖1與溫度相關(guān)的、在甲烷轉(zhuǎn)換和甲烷氧化催化器的no2-形成能力之間的關(guān)系；

圖2no2-敏感的scr-催化器的nox-轉(zhuǎn)換，作為在廢氣中的no2/nox-比例的函數(shù)；

圖3在廢氣后處理系統(tǒng)中的部件的一種可行的布局的示意性視圖；

圖4在廢氣后處理系統(tǒng)中的部件的另一種可行的布局的示意性視圖；和

圖5在廢氣后處理系統(tǒng)中的部件的另一種可行的布局的示意性視圖。

具體實施方式

圖1示出了在包含著no及甲烷的稀的廢氣中甲烷轉(zhuǎn)換和moc的no2-形成能力之間的關(guān)系。示出的是對于三種不同的催化器狀態(tài)或者三種不同的moc來說，與在大約250℃和550℃之間的溫度相關(guān)的甲烷轉(zhuǎn)換10、20、30。變化過程10、20、30代表了例如不同強度地老化的和/或由于氧氣而被不同強度地抑制的催化器，或者在不同的空間速度時的催化器運行狀態(tài)。變化過程11、21、31示出了在離開相應的moc的廢氣中的no2/nox-比例。由此顯而易見的是，這種moc（pd-豐富的催化器）在確定的范圍內(nèi)將no轉(zhuǎn)化成no2。但是，這種no2-形成只有在相應催化器的起燃溫度以上才發(fā)生，就是說處于甲烷以需要的規(guī)模被轉(zhuǎn)化時的溫度以上。只要甲烷-氧化的起燃溫度沒有被顯著地超過，就幾乎沒有no被氧化為no2。所述no2-形成因此與甲烷轉(zhuǎn)化能力有關(guān)。這種相關(guān)性在大約450℃和500℃之間、尤其是在470℃和490℃之間（附圖標記40）的溫度范圍中表現(xiàn)地最為強烈。這個溫度范圍對于實施根據(jù)本發(fā)明的方法來說是特別合適的。但是這個關(guān)系在比moc具有明顯更高的鉑含量的催化器（pt/pd-催化器）——例如柴油氧化催化器——中沒有被給出，從而使得根據(jù)本發(fā)明的方法一般來說特別適合于pd-豐富的催化器，該催化器不具有鉑，或者具有比鈀少的鉑。

圖2以示意性的方式示出了對于低于250℃的溫度來說no2-敏感的scr-催化器的nox-轉(zhuǎn)換行為，作為在所述scr-催化器的上游的no2/nox-比例的函數(shù)。在所述scr-催化器的上游的no2/nox-比例在根據(jù)圖1的moc之后典型地處于0.5以下。因此，在實踐中，no2-敏感的scr-催化器的nox-轉(zhuǎn)換伴隨著在廢氣中提高的no2-含量大致線性地升高，從而能夠由scr-催化器的nox-轉(zhuǎn)換來推斷出在上游布置的moc中的所述no2-形成。

對于本發(fā)明的目標來說，優(yōu)選使用這樣的no2-敏感的scr-催化器：該no2-敏感的scr-催化器布置在對于主排氣管來說的旁流或者部分流中。這樣的旁-scr-催化器裝置優(yōu)選具有比在排氣管的主流中的主-scr-催化器裝置更小的體積。所述旁-scr-催化器在此有利地在下述溫度水平上運行：在該溫度水平時，nox-轉(zhuǎn)換與原料氣的no2-含量的相關(guān)性以特別明顯的形式出現(xiàn)，尤其是在低于250℃的溫度時。

因為在moc處的no2-形成也與moc的甲烷轉(zhuǎn)化能力有關(guān)，并且此外作為催化器負載（空間速度）和溫度的函數(shù)的兩個值是已知的（它們能夠例如作為綜合特性曲線（kennfeld）被存儲或者被模型化），所以在已知的邊界條件（例如溫度、空間速度、在部分流中的nox-含量等等）時，能夠通過在所述旁-scr-催化器裝置處測量到的no2-相關(guān)的nox-轉(zhuǎn)換，根據(jù)本發(fā)明地推斷出moc的甲烷轉(zhuǎn)化能力。

圖3以示例性的方式示出了帶有渦輪增壓器310的內(nèi)燃機300的排氣管。在所述排氣管中設置了甲烷氧化催化器（moc）320。在moc320的下游，主-scr-催化器裝置（scr）340——例如：通常的scr-催化器或者帶有scr-覆層的顆粒過濾器——位于主流導管330中。帶有旁-scr-催化器裝置（迷你-scr）360的旁流導管350布置在對于所述主-scr-催化器裝置340來說的旁路中。用于scr-催化器裝置340、360的必需的還原劑溶液的配給位置370位于主-scr-催化器裝置340的上游并且同時位于所述旁流350的支路的上游。第一nox-傳感器380位于moc320和主-scr-催化器裝置340之間，該nox-傳感器也能夠示例性地構(gòu)造為組合的λ-/nox-傳感器。另一個nox-傳感器390位于主-scr-催化器裝置340的下游并且同時位于進入到主流330中的部分流350的通入口的下游。此外的已知的并且在系統(tǒng)中需要的傳感器（例如用于溫度、λ值等等的傳感器）沒有詳細地示出。在所述兩個nox-傳感器380和390具有充分的敏感性和精準性時，通過部分流350或者迷你-scr-路徑的所述nox-轉(zhuǎn)換能夠在已知總廢氣體積流量以及已知通過所述迷你-scr360的部分流體積流量時在下述條件下由所述兩個nox-傳感器380、390的信號直接地計算出來：在所述條件時，優(yōu)選預期到一種在所述主-scr-催化器裝置340處的完全的nox-轉(zhuǎn)換。在此，在主排氣管中的nox的剩余含量于是僅僅來自于部分流路徑350。因此，能夠通過絕對的體積流量或者質(zhì)量流量精確地計算出在所述旁-scr-催化器裝置處的nox-轉(zhuǎn)換。

圖4示出了一種可比較的廢氣后處理系統(tǒng)，其中，該廢氣后處理系統(tǒng)的不同的部件配設以與在圖3中相同的附圖標記。與圖3不同，在根據(jù)圖4的布局中，另一個nox-傳感器391位于所述旁-scr-催化器裝置360的下游的部分流350中。這種構(gòu)造尤其適合于下述情況：在該情況中，布置在主-scr-催化器裝置340的下游的nox-傳感器390的敏感性和精準性不夠高。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣后處理裝置的另一種特別優(yōu)選的實施方式。在帶有渦輪增壓器410的內(nèi)燃機400的排氣管中布置了moc420。一種主-scr-催化器裝置440位于排氣管的主流430中，將一種用于必要的還原劑的配給裝置470連接在該主-scr-催化器裝置之前。一種nox-傳感器480或者490分別位于主-scr-催化器裝置440的上游和下游。即使在這種布局中，一種旁-scr-催化器裝置460也位于排氣管的部分流450中，其中，所述部分流450在配給位置470和主-scr-催化器裝置440之間分支出來。所述部分流450是低壓-廢氣再循環(huán)導管，該低壓-廢氣再循環(huán)導管帶有用于內(nèi)燃機400的廢氣閥453。在低壓-廢氣再循環(huán)導管中布置所述旁-scr-催化器裝置460是特別有利的，因為在此能夠非常準確地調(diào)節(jié)出所述適合于根據(jù)本發(fā)明的方法的溫度水平，其方式為：設置在廢氣再循環(huán)導管450中的廢氣再循環(huán)冷卻器451和必要時的452（可選的）能夠調(diào)節(jié)出一種在大約170℃和250℃之間的最佳溫度水平。另外，在廢氣再循環(huán)導管450中的廢氣體積流量或者廢氣質(zhì)量流量出于其它的原因是非常準確地已知的，從而使得在所述旁-scr-催化器裝置460中的nox-轉(zhuǎn)換能夠借助于在旁-scr-催化器裝置460的下游的nox-傳感器491非常準確地計算出來。所述旁-scr-催化器裝置460和廢氣再循環(huán)冷卻器451、452能夠合并或者集成在一個構(gòu)件中。

對于實施根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視方法或者對于moc-診斷來說，能夠?qū)嵤┫率霾襟E：首先為了診斷而檢查在moc處存在著的廢氣溫度，并且調(diào)節(jié)出所述發(fā)動機的一種適合于診斷的運行點（例如t=460℃等等）。合適的運行點能夠從一種參考行為（期望值）中導出。另外檢查在所述旁-scr-催化器裝置處存在著的溫度，并且調(diào)節(jié)出對于診斷來說合適的條件（例如t=180℃，通過相應的冷卻功率、對于部分流質(zhì)量流量所進行的調(diào)節(jié)等等）。接下來，通過所述旁-scr-催化器裝置來確定出所述nox-轉(zhuǎn)換，并且在必要時確定出所配屬的no2/nox-比例，并且與參考值（期望值）進行比較，例如在一種所配屬的0.25no2/nox-比例時的60%的nox-轉(zhuǎn)換。如果所述nox-轉(zhuǎn)換與一種預先規(guī)定的閾值相比較是足夠高的，那么所述甲烷氧化催化器的甲烷轉(zhuǎn)換效率也就是仍然足夠的。如果確定出一種不足夠的甲烷轉(zhuǎn)換效率，那么必要時可采取不同的、用于moc的、已知的重新激活的措施。

附加地或者替代地可行的是，通過在moc處的其它溫度時重復所述方法來量化所述moc的去除激活的程度。為此，在moc處的廢氣溫度能夠通過調(diào)節(jié)另一個發(fā)動機運行點來提高至其它的、例如更高的溫度水平上（例如500℃）。隨后，再次檢查在所述旁-scr-催化器裝置處的溫度，并且調(diào)節(jié)到對于診斷來說適合的條件（例如t=180℃）。來確定通過所述旁-scr-催化器裝置的nox-轉(zhuǎn)換，并且在必要時確定出所述配屬的no2/nox-比例，并且與新的期望值（閾值）進行比較。如果nox-轉(zhuǎn)換即使在提高的moc-溫度時也不夠高——即位于閾值以下，那么甲烷轉(zhuǎn)換效率也就不再是足夠的，并且必要時可采取用于moc的重新激活措施。

根據(jù)本發(fā)明的方法的這種實施方式于是尤其是有意義的，如果將一種足夠好地進行甲烷-氧化的moc選擇為參考狀態(tài)。在此認為，所述no2-形成即使在僅僅輕微減少的甲烷轉(zhuǎn)換時仍然能夠顯著減?。ㄔ诖死缭?70℃時的90%作為參考狀態(tài)，而不是500℃時的98%）。可能發(fā)生的是，在例如470℃時實施所述診斷，其中，但是所述moc在實際運行中或者在參考狀態(tài)中更確切地說在500℃時運行。在這種情況下，在470℃時，所述moc由于非常低的no2-含量而也許錯誤地被歸為對于所述甲烷氧化來說是非常差的。因此有利的是，再次在一個或者多個更高的溫度時（在該溫度時能夠預期到所述moc的一種更好的活性）實施所述no2-形成診斷，并且將甲烷轉(zhuǎn)換與至少另一個no2-閾值相關(guān)聯(lián)。如果當前即使在較高的溫度時所述no2-形成也很少的話，那么就能夠利用特別高的確定性將moc診斷為不足夠的或者診斷為“去除激活的”。通過在根據(jù)本發(fā)明的診斷時這樣的溫度升高，也可以在一定程度上掃描對于所述甲烷轉(zhuǎn)換來說的起燃曲線（多點確定），并且因此（更）準確地量化甲烷-氧化去除激活的程度，因為在此在更大的溫度范圍上獲取了所述no2-行為。