[发明专利]内燃机的废气净化系统

说明书

本发明的目的在于提供一种内燃机的废气净化系统，其是将催化转换器和GPF串联配置于废气通路中的废气净化系统，能够抑制系统整体的压力损失的增加、同时能够发挥出优异的废气净化性能。废气净化系统(2)具备：LAF传感器(51)，其设于废气管(3)，生成与废气的空燃比对应的信号；上游催化转换器(31)，其设于LAF传感器(51)的检测位置的下游侧，具有净化废气的催化剂；O₂传感器(52)，其设于上游催化转换器(31)的下游侧，生成与废气的空燃比对应的信号；GPF(32)，其设于O₂传感器(52)的检测位置的下游侧，捕捉并净化废气中的颗粒状物质；以及ECU(6)，其使用LAF传感器(51)的输出信号KACT和O₂传感器(52)的输出信号VO2，按照流入到GPF(32)中的废气的空燃比收敛到设定在化学计量附近的后段目标值的方式来操作发动机(1)中的混合气的空燃比。GPF(32)具备过滤器基材、以及负载于过滤器基材的隔壁的下游TWC。下游TWC包含至少含Rh的催化剂金属、以及具有氧吸藏释放能力且在晶体结构中具有Nd和Pr的复合氧化物。

技术领域

本发明涉及内燃机的废气净化系统。

背景技术

以往，在搭载于汽车等的汽油发动机中，从提高燃烧效率等方面出发，采用了直喷汽油发动机。但是，利用该直喷汽油发动机会生成颗粒状物质(Particulate Matter，下文中称为“PM”)，因而随着近年来排出管制的增强，进行了在汽油发动机的废气通路中设置捕捉PM的废气净化过滤器(Gasoline Particulate Filter(下文中有时使用“GPF”的简称)的技术的研究。

另外，在汽油发动机的废气通路中，为了净化废气中含有的CO、HC和NO_x，设置了将三元催化剂(下文中有时使用“TWC”的简称)负载于蜂窝支撑体而构成的催化转换器。特别是近年来，为了满足所要求的净化性能，在废气通路中串联配置多个催化转换器。因此，从压力损失和成本的方面出发，除了这些多个催化转换器以外还在废气通路中新增设GPF的技术是不优选的。

因此有人提出了一种通过在GPF的过滤器基材中负载TWC而在过滤器基材所具有的PM捕捉功能的基础上还赋予由TWC带来的三元净化功能的技术(例如，参见专利文献1)。利用该技术，通过将GPF与TWC一体化，预计能够解决压力损失和成本的问题。即，通过对GPF赋予TWC的功能，能够与之相当地减少应设于废气通路中的催化转换器的数量，因而能够抑制废气净化系统整体的压力损失和成本的增加，是合理的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2013-500857号公报

此处，对于在废气通路中串联配置催化转换器和GPF的废气净化系统的课题进行了详细研究。若像上述那样对GPF赋予TWC的功能，则预计能够与之相当地减少为了达成所要求的废气净化性能所需要的TWC的数量。但是，对于GPF中使用的过滤器基材来说，为了确保PM捕捉功能，与催化转换器中使用的蜂窝支撑体不同地设置封孔。因此，GPF的过滤器基材即使不负载TWC压力损失也高，无法像蜂窝支撑体那样负载较多的TWC。即，不能将被赋予了TWC的功能的GPF简单地作为催化转换器的代替品。因此，在串联配置了催化转换器和GPF的废气净化系统中，为了确保系统整体的废气净化性能，只得在GPF的过滤器基材中负载大量的TWC，这样则可能会使系统整体的压力损失增加。