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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024011109
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】排ガス浄化システム
(51)【国際特許分類】
F01N 3/28 20060101AFI20240118BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20240118BHJP
F01N 3/22 20060101ALI20240118BHJP
F01N 3/035 20060101ALI20240118BHJP
F02D 9/02 20060101ALI20240118BHJP
F02D 41/04 20060101ALI20240118BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
F01N3/28 301P
F01N3/24 E
F01N3/24 B
F01N3/28 301G
F01N3/28 301B
F01N3/22 321L
F01N3/035 A
F02D9/02 R
F02D41/04
F02D45/00 369
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022112841
(22)【出願日】2022-07-14
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000104607
【氏名又は名称】株式会社キャタラー
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】杉浦 幸司
(72)【発明者】
【氏名】仲東 聖次
(72)【発明者】
【氏名】池部 雅俊
(72)【発明者】
【氏名】太田 貴也
(72)【発明者】
【氏名】森島 毅
(72)【発明者】
【氏名】原田 瑛志
【テーマコード（参考）】
3G065
3G091
3G190
3G301
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G065CA12
3G065EA05
3G065GA05
3G065GA08
3G065GA10
3G065GA18
3G065GA46
3G091AB03
3G091AB13
3G091BA19
3G091CB02
3G091CB07
3G091EA17
3G091EA32
3G091EA34
3G091GA06
3G091GB06W
3G091HA36
3G091HA37
3G091HA42
3G190BA17
3G190CA03
3G190CB16
3G190CB18
3G190CB24
3G190CB34
3G190CB35
3G190EA14
3G190EA23
3G190EA32
3G301HA01
3G301JA26
3G301KA26
3G301LA01
3G301NE01
3G301NE06
3G301PA01Z
3G301PB03Z
3G301PD09Z
3G301PD11Z
3G301PD14Z
3G301PE01Z
3G301PE03Z
3G301PF03Z
3G384AA01
3G384BA05
3G384BA34
3G384CA21
3G384DA14
3G384EB01
3G384EB02
3G384FA01Z
3G384FA06Z
3G384FA14Z
3G384FA42Z
3G384FA45Z
3G384FA46Z
3G384FA47Z
3G384FA56Z
3G384FA58Z
(57)【要約】
【課題】ＣＯが排出されることを抑制できる排ガス浄化システムを提供することにある。
【解決手段】本発明の排ガス浄化システムは、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒及びパティキュレートフィルタと、内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関を制御する制御装置と、を備え、パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備え、ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、複数のセルは、隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口し、流出セル側触媒層は、隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域に設けられることを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の排ガス浄化システムは、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒及びパティキュレートフィルタと、内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関を制御する制御装置と、を備え、パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備え、ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、複数のセルは、隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口し、流出セル側触媒層は、隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域に設けられることを特徴とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒及びパティキュレートフィルタと、前記内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように前記内燃機関を制御する制御装置と、を備える排ガス浄化システムであって、
前記パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備え、
前記ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、
前記複数のセルは、前記隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、
前記流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、
前記流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口し、
前記流出セル側触媒層は、前記隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域における前記流出セル側の表面上及び前記流出セル側の内部領域の少なくとも一方に設けられることを特徴とする排ガス浄化システム。
前記パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備え、
前記ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、
前記複数のセルは、前記隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、
前記流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、
前記流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口し、
前記流出セル側触媒層は、前記隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域における前記流出セル側の表面上及び前記流出セル側の内部領域の少なくとも一方に設けられることを特徴とする排ガス浄化システム。
【請求項2】
前記制御装置は、前記フューエルカットの実行中にスロットル弁の開度を前記内燃機関の前記減速運転時の目標開度より大きくすることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記フューエルカットの実行中において、前記スロットル弁の前記開度を前記目標開度より大きくした後に、前記パティキュレートフィルタに堆積する粒子状物質の堆積量を推定し、前記粒子状物質の前記堆積量が予め設定した目標堆積量以下となった時に前記スロットル弁の前記開度を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒及びパティキュレートフィルタを備える排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等における内燃機関から排出される排ガスには、大気汚染の原因となる炭素を主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter、以下では「ＰＭ」と略すことがある。）や不燃成分であるアッシュ等が含まれている。ＰＭを排ガスから捕集して除去するためのフィルタとして、ウォールフロー構造のフィルタが広く用いられている。
【0003】
ウォールフロー構造のフィルタは、通常、ハニカム基材を備え、ハニカム基材が流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、複数のセルが隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含んでいる。そして、流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口している。このため、流入セルに流入側端から流入した排ガスは隔壁を透過することで流出セルに流入し、流出セルの流出側端から排出される。そして、排ガスが隔壁を透過する時に、ＰＭが隔壁に存在する空隙に堆積される。ウォールフロー構造のフィルタとしては、例えば、ガソリンエンジン用のガソリンパティキュレートフィルタ（以下、「ＧＰＦ」と略すことがある。）やディーゼルエンジン用のディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」と略すことがある。）等が知られている。
【0004】
一方、排ガスには、ＰＭの他に、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分が含まれている。有害成分は、貴金属触媒等の触媒を塗布したフィルタによって排ガスから除去できる。ＧＰＦやＤＰＦ等のパティキュレートフィルタとしては、ウォールフロー構造のフィルタに触媒が塗布されていない非コート型のフィルタ他に、ＰＭ及び有害成分の両方を排ガスから除去するためにフィルタに触媒が塗布されたコート型のフィルタが知られている。
【0005】
コート型のフィルタとして、例えば、特許文献１に記載された触媒品が知られている。この触媒品は、通路（セル）を境界付け及び画定する縦方向に延在する孔壁（隔壁）と、吸気端（流入側端）と排気端（流出側端）との間を延在する軸長とにより形成された複数の縦方向に延在する吸気通路（流入セル）及び排気通路（流出セル）を含む通路とを有する壁流フィルタを備える触媒品であって、上記孔壁内に配置されたＳＣＲ触媒組成物と、上記排気端から延在し、上記壁流フィルタの軸長よりも短い長さである上記排気通路の壁に配置された酸化触媒とをさらに備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１６－２１１５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
世界の各地域で排ガス規制が強化される中で、ＰＭの排出重量の規制値に加えて、ＰＭの排出個数（ＰＮ：Particulate Number、以下では「ＰＮ」と略すことがある。）の規制値についても、厳しい値が設定されるようになっている。特に欧州における次期の排ガス規制と想定されるＥｕｒｏ７では、９５％以上のＰＭの捕集率が求められる見込みとなっている。
【0008】
上述したように、ＧＰＦやＤＰＦ等のウォールフロー構造のフィルタには、触媒が塗布されていない非コート型と、触媒が塗布されたコート型とが知られているが、非コート型のフィルタの方が、コート型よりもＰＭの捕集率が高くなる。このため、将来のＰＭの排出規制の強化に対しては、非コート型のフィルタの方が有用と想定される。一方、非コート型のフィルタでは、隔壁に溜まったＰＭが燃焼する際に不完全燃焼が起こることで、一酸化炭素（ＣＯ）が排出される問題がある。
【0009】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一酸化炭素（ＣＯ）が排出されることを抑制できる排ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決すべく、本発明の排ガス浄化システムは、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒及びパティキュレートフィルタと、上記内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように上記内燃機関を制御する制御装置と、を備える排ガス浄化システムであって、上記パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備え、上記ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、上記複数のセルは、上記隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、上記流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、上記流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口し、上記流出セル側触媒層は、上記隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域における上記流出セル側の表面上及び上記流出セル側の内部領域の少なくとも一方に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明の排ガス浄化システムによれば、一酸化炭素（ＣＯ）が排出されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態に係る排ガス浄化システムが適用された内燃機関の吸排気システムの構成を概略的に示す図である。
【図2】第１実施形態に係るＧＰＦを概略的に示す斜視図である。
【図3】第１実施形態に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【図4】第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例におけるフューエルカットの実行を開始する際の処理ルーチンを概略的に示すフローチャートである。
【図5】第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例におけるフューエルカットの実行中の時点から終了まで処理ルーチンを概略的に示すフローチャートである。
【図6】第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例の処理ルーチンを実行した際の各パラメータの概略的なタイムチャートである。
【図7】（ａ）～（ｄ）は、それぞれ実施例１～４に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【図8】（ａ）～（ｃ）は、それぞれ比較例１～３に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【図9】上側が実施例１～４並びに比較例２及び３のフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの入りガスのＣＯ濃度の推移を示すグラフであり、下側が実施例１～４並びに比較例１～３のフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの出ガスのＣＯ濃度の推移を示すグラフである。
【図10】実施例１～４並びに比較例１～３の排ガス浄化システムのフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの出ガスのＣＯ濃度のピーク値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の排ガス浄化システムに係る実施形態について説明する。
実施形態に係る排ガス浄化システムは、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒及びパティキュレートフィルタと、上記内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように上記内燃機関を制御する制御装置と、を備える排ガス浄化システムであって、上記パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備え、上記ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、上記複数のセルは、上記隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、上記流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、上記流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口し、上記流出セル側触媒層は、上記隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域における上記流出セル側の表面上及び上記流出セル側の内部領域の少なくとも一方に設けられることを特徴とする。
実施形態に係る排ガス浄化システムは、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒及びパティキュレートフィルタと、上記内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように上記内燃機関を制御する制御装置と、を備える排ガス浄化システムであって、上記パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備え、上記ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有し、上記複数のセルは、上記隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、上記流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、上記流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口し、上記流出セル側触媒層は、上記隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域における上記流出セル側の表面上及び上記流出セル側の内部領域の少なくとも一方に設けられることを特徴とする。
【0014】
実施形態において、「流入側」とは、三元触媒及びパティキュレートフィルタにおいて排ガスが流入する側を指し、「流出側」とは、三元触媒及びパティキュレートフィルタにおいて排ガスが流出する側を指す。また、「隔壁の延伸方向」とは、隔壁が延びる方向を指す。さらに、ハニカム基材の軸方向は、通常、隔壁の延伸方向と略同一であり、セルの延伸方向（セルが延びる方向）は、通常、隔壁の延伸方向と略同一である。なお、以下の実施形態の説明において、「延伸方向」とは、隔壁の延伸方向であって、ハニカム基材の軸方向及びセルの延伸方向と略同一の方向を指す。
【0015】
［第１実施形態］
最初に、実施形態に係る排ガス浄化システムの概略について、第１実施形態に係る排ガス浄化システムを例示して説明する。
最初に、実施形態に係る排ガス浄化システムの概略について、第１実施形態に係る排ガス浄化システムを例示して説明する。
【0016】
〔排ガス浄化システムの構成〕
第１実施形態に係る排ガス浄化システムの構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る排ガス浄化システムが適用された内燃機関の吸排気システムの構成を概略的に示す図である。
第１実施形態に係る排ガス浄化システムの構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る排ガス浄化システムが適用された内燃機関の吸排気システムの構成を概略的に示す図である。
【0017】
図１に示すように、第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０は、内燃機関５０の吸排気システム１００で機能するものである。内燃機関５０は、例えば、車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関５０の吸排気システム１００において、内燃機関５０には吸気流路６０及び排気流路７０が接続されている。吸気流路６０において、上流側にはエアフローメータ６２が設けられている。エアフローメータ６２より下流側にはスロットル弁６４が設けられている。スロットル弁６４より下流側には圧力センサ６６が設けられている。エアフローメータ６２は、内燃機関５０の吸入空気流量を検出する。スロットル弁６４は、その開度Ｄｔｈを制御することで吸気流路６０の流路断面積を変更して内燃機関５０の流入する空気量を制御する。圧力センサ６６は、吸気流路６０のスロットル弁６４よりも下流側の吸気圧力Ｐｉｎを検出する。
【0018】
排気流路７０において、内燃機関５０の直下（上流側）には三元触媒８０Ｓが設けられ、三元触媒８０Ｓの下流側にはＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）８０Ｕが設けられている。
【0019】
また、排気流路７０において、三元触媒８０Ｓより上流側には、上流側空燃比センサ７２及び酸素濃度センサ７３が設けられている。三元触媒８０Ｓより下流側には、下流側空燃比センサ７４が設けられている。ＧＰＦ８０Ｕの上流側には温度センサ７６が設けられている。上流側空燃比センサ７２は、三元触媒８０Ｓに流入するガスの空燃比Ａ／Ｆを検出する。酸素濃度センサ７３は、そのガスの酸素濃度を検出する。下流側空燃比センサ７４は、三元触媒８０Ｓから流出するガスの空燃比Ａ／Ｆを検出する。温度センサ７６は、ＧＰＦ８０Ｕに流入するガスの温度、及びＧＰＦ８０Ｕの床温を検出する。
【0020】
さらに、排気流路７０において、ＧＰＦ８０Ｕの前後の差圧を検出する差圧センサ７８が設けられている。差圧センサ７８は、排気流路７０におけるＧＰＦ８０Ｕよりも上流側の圧力とＧＰＦ８０Ｕよりも下流側の圧力との差圧を検出する。
【0021】
内燃機関５０の吸排気システム１００には、内燃機関５０が電気的に接続され、内燃機関５０を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略すことがある。）４０が併設されている。ＥＣＵ４０には、エアフローメータ６２、圧力センサ６６、上流側空燃比センサ７２、酸素濃度センサ７３、下流側空燃比センサ７４、温度センサ７６、及び差圧センサ７８が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ４０には、クランク角センサ４１及びアクセル開度センサ４２が電気的に接続されている。クランク角センサ４１は、内燃機関５０のクランク角に相関のある信号を出力する。アクセル開度センサ４２は、内燃機関５０が搭載された車両のアクセル開度Ｄａｃｃに相関のある信号を出力する。これらのセンサの検出値は、ＥＣＵ４０に入力される。
【0022】
ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４１の検出値に基づいて内燃機関５０の機関回転速度ＮＲを導出する。また、ＥＣＵ４０は、アクセル開度センサ４２の検出値に基づいて、アクセル開度Ｄａｃｃを求め、内燃機関５０の機関負荷ＬＥを導出する。また、ＥＣＵ４０には、内燃機関５０の燃料噴射弁（図示略）及びスロットル弁６４が電気的に接続されている。ＥＣＵ４０によって、これらの装置が制御される。
【0023】
排ガス浄化システム１１０は、排気流路７０の上流側及び下流側にそれぞれ配置された三元触媒８０Ｓ及びＧＰＦ８０Ｓと、ＥＣＵ（制御装置）４０と、を備える排ガス浄化システムである。ＥＣＵ４０は、内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する。
【0024】
〔三元触媒及びＧＰＦの構成〕
第１実施形態に係る三元触媒８０Ｓ及びＧＰＦ８０Ｕについてさらに詳しく説明する。図２は、第１実施形態に係るＧＰＦを概略的に示す斜視図であり、図３は、第１実施形態に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
第１実施形態に係る三元触媒８０Ｓ及びＧＰＦ８０Ｕについてさらに詳しく説明する。図２は、第１実施形態に係るＧＰＦを概略的に示す斜視図であり、図３は、第１実施形態に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【0025】
三元触媒８０Ｓは、酸素吸蔵放出性能を有する触媒であり、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯＸを酸化あるいは還元する。三元触媒８０Ｓは、図示しないが、モノリス基材と、触媒層とを備えている。モノリス基材は、円筒形の枠部と枠部の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁とが一体形成された基材である。モノリス基材の隔壁は、モノリス基材の流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質体である。隔壁の形状は、複数のセルの延伸方向に垂直な断面が正方形等の形状になるように、互いに離間して平行に配置される複数の壁部と、これらの複数の壁部と交わりかつ互いに離間して平行に配置される他の複数の壁部とを含み、延伸方向に垂直な断面が格子状となっている。複数のセルは、隔壁を挟んで隣接し、流入側端及び流出側端の両方が開口している。触媒層は、モノリス基材の隔壁におけるセル内の壁面に設けられ、壁面を被覆する多孔質担体と、多孔質担体に担持された触媒金属粒子とを含んでいる。
【0026】
ＧＰＦ８０Ｕは、ＰＭを排ガスから捕集して除去するためのウォールフロー構造のフィルタに触媒が塗布されたコート型のフィルタであり、具体的には、図２及び図３に示すように、ハニカム基材１０と、封止部１６と、流出セル側触媒層３０とを備えている。
【0027】
図２及び図３に示すように、ハニカム基材１０は、円筒形の枠部１１と枠部１１の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁１４とが一体形成された基材である。隔壁１４は、ハニカム基材１０の流入側端面１０Ｓａから流出側端面１０Ｓｂまで延びる複数のセル１２を画成する多孔質体である。隔壁１４の形状は、複数のセル１２の延伸方向に垂直な断面が正方形になるように、互いに離間して平行に配置される複数の壁部１４Ａと、これらの複数の壁部１４Ａと直交しかつ互いに離間して平行に配置される複数の壁部１４Ｂとを含み、延伸方向に垂直な断面が格子状となっている。
【0028】
複数のセル１２は、隔壁１４を挟んで隣接する流入セル１２Ａ及び流出セル１２Ｂを含んでいる。流入セル１２Ａは、流入側端１２Ａａが開口し、流出側端１２Ａｂが封止部１６により封止されており、流出セル１２Ｂは、流入側端１２Ｂａが封止部１６により封止され、流出側端１２Ｂｂが開口している。流入セル１２Ａ及び流出セル１２Ｂの延伸方向に垂直な断面形状は、矩形となっている。
【0029】
図３に示すように、流出セル側触媒層３０は、隔壁１４の流出側端１４ｄから延伸方向に沿って流入側に隔壁１４の延伸方向の長さの５２％の距離離れた位置１４ｅまで延在する流出セル側触媒領域１４Ｙにおける流出セル１２Ｂ側の表面１４ＳＢ上に設けられている。なお、図示しないが、流出セル側触媒層３０は、隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙにおける流出セル１２Ｂ側の内部領域１４ＮＢに存在する空隙にも設けられている。流出セル側触媒層３０は、大部分が隔壁１４の表面１４ＳＢ上に設けられ、残部が隔壁１４の内部領域１４ＮＢの空隙に設けられている。流出セル側触媒層３０は、担体と、担体に担持された白金（Ｐｔ）を含有する触媒金属粒子とを含んでいる。
【0030】
〔フューエルカットの制御方法〕
第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０において、ＥＣＵ（制御装置）４０が内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する時に行う制御の方法（以下、「フューエルカットの制御方法」と略すことがある。）の一例について説明する。以下では、フューエルカットの制御方法の一例の処理ルーチンを概略的に説明した後に、フューエルカットの制御方法の一例の処理ルーチンでの各パラメータのタイムチャートを概略的に説明する。
第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０において、ＥＣＵ（制御装置）４０が内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する時に行う制御の方法（以下、「フューエルカットの制御方法」と略すことがある。）の一例について説明する。以下では、フューエルカットの制御方法の一例の処理ルーチンを概略的に説明した後に、フューエルカットの制御方法の一例の処理ルーチンでの各パラメータのタイムチャートを概略的に説明する。
【0031】
（処理フロー）
図４は、第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例におけるフューエルカットの実行を開始する際の処理ルーチンを概略的に示すフローチャートである。図４に示される処理ルーチンは内燃機関の運転中にＥＣＵにより行われる。
図４は、第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例におけるフューエルカットの実行を開始する際の処理ルーチンを概略的に示すフローチャートである。図４に示される処理ルーチンは内燃機関の運転中にＥＣＵにより行われる。
【0032】
図４に示される処理ルーチンでは、まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ４０は、内燃機関５０が減速運転中であるか否かを判定する。例えば、機関回転速度ＮＲが所定回転速度ＮＲｔより大きい状態においてアクセル開度Ｄａｃｃが０である場合に内燃機関５０が減速運転中であると判定し、この状態においてアクセル開度Ｄａｃｃが０より大きい場合に内燃機関５０が減速運転中ではないと判定する。なお、所定回転速度ＮＲｔは、例えば、内燃機関５０のアイドル運転時の機関回転速度（アイドル回転速度）に所定のマージンを加算した機関回転速度である。ステップＳ１０１の処理において否定判定された場合、フューエルカットを実行する必要がないため、ＥＣＵ４０は、本処理ルーチンの実行を一旦終了する。一方、肯定判定された場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０２の処理へ進む。
【0033】
次のステップＳ１０２において、ＥＣＵ４０は、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈを内燃機関５０の減速運転時の目標開度（以下、「減速時目標開度」と略すことがある。）Ｄｔｈｔまで小さくする。なお、減速時目標開度Ｄｔｈｔは、例えば、内燃機関５０のアイドル運転時の機関回転速度（アイドル回転速度）に対応するスロットル開度として予め設定された値である。
【0034】
次のステップＳ１０３において、ＥＣＵ４０は、圧力センサ６６により検出される吸気流路６０のスロットル弁６４よりも下流側の吸気圧力Ｐｉｎが、減速時目標開度Ｄｔｈｔに対応する減速時目標圧力Ｐｉｎｔまで低下したか否かを判定する。ステップＳ１０３の処理は、肯定判定されるまで繰り返される。ステップＳ１０３の処理において肯定判定された場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０４の処理へ進む。
【0035】
次のステップＳ１０４において、ＥＣＵ４０は、フューエルカットフラグ（Ｆ／Ｃフラグ）をＯＮにして、内燃機関５０での燃料噴射弁からの燃料噴射を停止することでフューエルカットの実行を開始する。
【0036】
次のステップＳ１０５において、ＥＣＵ４０は、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈを減速時目標開度Ｄｔｈｔから所定量だけ増加させた開度（以下、「Ｆ／Ｃ時増加開度」と略すことがある。）Ｄｔｈｆまで大きくする。
【0037】
続いて、図５は、第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例におけるフューエルカットの実行中の時点から終了まで処理ルーチンを概略的に示すフローチャートである。図５に示される処理ルーチンはフューエルカットの実行中にＥＣＵにより行われる。
【0038】
図５に示される処理ルーチンでは、まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ４０は、内燃機関５０が減速運転を終了するか否かを判定する。具体的には、アクセル開度Ｄａｃｃが０より大きくなった場合に内燃機関５０が減速運転を終了すると判定し、そうでない場合に内燃機関５０が減速運転を継続すると判定する。ステップＳ２０１の処理において肯定判定された場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２１１の処理へ進む。一方、否定判定された場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２１の処理へ進む。
【0039】
ステップＳ２１１の処理へ進む場合、次のステップＳ２１１において、ＥＣＵ４０は、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈを、０より大きくなったアクセル開度Ｄａｃｃに応じた機関負荷ＬＥに対応する目標開度（以下、「負荷対応目標開度」と略すことがある。）Ｄｔｈｅまで大きくする。次のステップＳ２１２において、ＥＣＵ４０は、Ｆ／ＣフラグをＯＦＦにして、内燃機関５０での燃料噴射弁からの燃料噴射を再開することでフューエルカットの実行を終了する。その後、本処理ルーチンの実行を一旦終了する。
【0040】
一方、ステップＳ２２１の処理へ進む場合、次のステップＳ２２１において、ＥＣＵ４０は、差圧センサ７８により検出されるＧＰＦ８０Ｕの前後の差圧Ｐｕｄに基づいて、ＧＰＦ８０Ｕに堆積するＰＭ（粒子状物質）の堆積量Ａｐｍを推定する。
【0041】
次のステップＳ２２２において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２１の処理で推定されたＰＭの堆積量Ａｐｍが予め設定した目標堆積量Ａｐｍｔ以下となったか否かを判定する。ステップＳ２２２の処理において否定判定された場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２３の処理へ進まずにステップＳ２０１の処理に戻る。一方、肯定判定された場合、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２２３の処理へ進む。
【0042】
次のステップＳ２２３において、ＥＣＵ４０は、スロットル弁６４の開度ＤｔｈをＦ／Ｃ時増加開度Ｄｔｈｆから内燃機関５０の減速運転時の減速時目標開度Ｄｔｈｔまで小さくする。その後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２０１の処理に戻る。
【0043】
（タイムチャート）
図６は、第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例の処理ルーチンを実行した際の各パラメータの概略的なタイムチャートである。
図６は、第１実施形態に係るフューエルカットの制御方法の一例の処理ルーチンを実行した際の各パラメータの概略的なタイムチャートである。
【0044】
図６に示されるタイムチャートでは、まず、時間ｔ１の時点において、機関回転速度ＮＲが所定回転速度ＮＲｔより大きい状態でアクセル開度Ｄａｃｃが０になる。これにより、内燃機関５０が減速運転中であると判定される。これに応じて、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈが、減速時目標開度Ｄｔｈｔまで小さくなる。この結果、吸気流路６０のスロットル弁６４よりも下流側の吸気圧力Ｐｉｎが、時間ｔ１の時点から低下し始め、時間ｔ２の時点で減速時目標開度Ｄｔｈｔに対応する減速時目標圧力Ｐｉｎｔまで低下する。
【0045】
次に、時間ｔ２の時点において、吸気圧力Ｐｉｎが減速時目標圧力Ｐｉｎｔに到達すると、フューエルカットフラグ（Ｆ／Ｃフラグ）がＯＮになる。これによって、フューエルカットの実行が開始される。つまり、内燃機関５０での燃料噴射弁からの燃料噴射が停止する。そして、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈが減速時目標開度ＤｔｈｔからＦ／Ｃ時増加開度Ｄｔｈｆまで大きくなる。これにより、吸気圧力Ｐｉｎが、Ｆ／Ｃ時増加開度Ｄｔｈｆに対応するＦ／Ｃ時増加圧力Ｐｉｎｆまで上昇する。
【0046】
次に、時間ｔ３の時点において、ＧＰＦ８０Ｕの前後の差圧Ｐｕｄから推定されるＰＭの堆積量Ａｐｍが予め設定した目標堆積量Ａｐｍｔ以下となると、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈが、再びＦ／Ｃ時増加開度Ｄｔｈｆから減速時目標開度Ｄｔｈｔまで小さくなる。これにより、吸気圧力Ｐｉｎが、再び減速時目標圧力Ｐｉｎｔまで低下する。
【0047】
次に、時間ｔ４の時点において、アクセル開度Ｄａｃｃが０より大きくなる。これにより、内燃機関５０が減速運転を終了すると判定される。これに応じて、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈが、負荷対応目標開度Ｄｔｈｅまで大きくなる。そして、フューエルカットフラグ（Ｆ／Ｃフラグ）がＯＮになる。これによって、フューエルカットの実行が終了する。つまり、内燃機関５０での燃料噴射弁からの燃料噴射が再開する。さらに、吸気圧力Ｐｉｎが、時間ｔ４の時点から上昇し始め、時間ｔ５の時点で負荷対応目標開度Ｄｔｈｅに対応する負荷対応目標圧力Ｐｉｎｅまで上昇する。
【0048】
なお、第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０でＥＣＵ４０により行われるフューエルカットの制御方法は、以上で説明した一例に限らず、内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する方法であれば特に限定されず、多様な制御の方法が考えられる。
【0049】
〔作用効果〕
第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０では、ＥＣＵ４０によるフューエルカットの制御方法において、内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する。フューエルカットの実行時には、内燃機関５０での燃料噴射弁からの燃料噴射が停止され、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈが減速時目標開度Ｄｔｈｔまで小さくなるが、スロットル弁６４は完全に閉弁されず、空気が吸気流路６０を介して内燃機関５０に流入する。このため、フューエルカットの実行時には、内燃機関５０から既燃ガスを含まず空気を含むガスが排気流路７０に排出し、その排出ガスが三元触媒８０Ｓ経由でＧＰＦ８０Ｕに流通する。
第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０では、ＥＣＵ４０によるフューエルカットの制御方法において、内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する。フューエルカットの実行時には、内燃機関５０での燃料噴射弁からの燃料噴射が停止され、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈが減速時目標開度Ｄｔｈｔまで小さくなるが、スロットル弁６４は完全に閉弁されず、空気が吸気流路６０を介して内燃機関５０に流入する。このため、フューエルカットの実行時には、内燃機関５０から既燃ガスを含まず空気を含むガスが排気流路７０に排出し、その排出ガスが三元触媒８０Ｓ経由でＧＰＦ８０Ｕに流通する。
【0050】
フューエルカットの実行開始時には、図３に示すように、ＧＰＦ８０Ｕが備えるハニカム基材１０の隔壁１４の流入セル１２Ａ側の表面１４ＳＡ上及び内部領域１４ＮＡの空隙（図示略）などには炭素（Ｃ）を主成分とするＰＭ（粒子状物質）が堆積している。また、フューエルカットの実行時に内燃機関５０から排出される排出ガスは、内燃機関５０で加熱される結果、ＧＰＦ８０Ｕに流入する段階で温度が６００℃～６５０℃程度以上に維持されていることがある。このため、フューエルカットの実行時に内燃機関５０から排出される排出ガスをＧＰＦ８０Ｕに流通させることにより、ハニカム基材１０の隔壁１４におけるＰＭ中のＣを空気中の酸素（Ｏ２）により６００℃～６５０℃程度以上の温度で燃焼させることでＰＭを燃焼除去できる。この際には、下記反応式（１）に示される完全燃焼により、二酸化炭素（ＣＯ２）が発生するだけではなく、下記反応式（２）に示される不完全燃焼により、一酸化炭素（ＣＯ）が発生することになる。
【0051】
Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２ （１）
２Ｃ＋Ｏ２→２ＣＯ （２）
２Ｃ＋Ｏ２→２ＣＯ （２）
【0052】
これに対して、第１実施形態に係るＧＰＦ８０Ｕでは、隔壁１４の流出側端１４ｄから流入側に延在する流出セル側触媒領域１４Ｙにおける流出セル１２Ｂ側の表面１４ＳＢ上及び内部領域１４ＮＢに流出セル側触媒層３０が設けられ、流出セル側触媒層３０は担体に担持されたＰｔを含有する触媒金属粒子を含んでいる。このため、隔壁１４の流入側端１４ａから延伸方向に沿って流出側に延在する領域に触媒層が設けられている場合とは異なり、ハニカム基材の隔壁におけるＰＭ中のＣの不完全燃焼で発生するＣＯの大半を触媒層（流出セル側触媒層）に沿って流すか、又は触媒層に透過させることができる。この際に、Ｐｔによる触媒反応により、ＣＯの大半を下記反応式（３）に示すようにＯ２と反応させることでＣＯ２に変換できる。これにより、ＧＰＦ８０ＵからＣＯが排出されることを抑制できる。
【0053】
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２ （３）
【0054】
また、ＥＣＵ４０によるフューエルカットの制御方法では、フューエルカットの実行中にスロットル弁６４の開度Ｄｔｈを減速時目標開度ＤｔｈｔからＦ／Ｃ時増加開度Ｄｔｈｆまで大きくすることで、従来のようにスロットル弁６４の開度Ｄｔｈを減速時目標開度Ｄｔｈｔに維持する場合よりも多量の空気を含む排出ガスをＧＰＦ８０Ｕに流通させることができる。これによって、ハニカム基材１０の隔壁１４におけるＰＭを燃焼除去する反応を促進できる。さらに、これに伴って、ＰＭを燃焼除去する反応での不完全燃焼で発生するＣＯが多量となる場合にも、流出セル側触媒層３０により、ＣＯの大半をＣＯ２に変換できる。よって、ＧＰＦ８０ＵのＰＭを燃焼除去する反応を促進するとともに、ＧＰＦ８０ＵからＣＯが排出されることをより効果的に抑制できる。
【0055】
さらに、ＥＣＵ４０によるフューエルカットの制御方法では、フューエルカットの実行中に、スロットル弁６４の開度ＤｔｈをＦ／Ｃ時増加開度Ｄｔｈｆまで大きくした状態では、多量の空気を含む排出ガスが三元触媒８０Ｓにも流入することになる。このため、仮にこの状態がフューエルカットの実行が終了するまで継続する場合には、三元触媒８０Ｓの触媒層が排出ガス中の多量の酸素により酸化し劣化するおそれがある。これに対して、ＥＣＵ４０によるフューエルカットの制御方法では、ＰＭの堆積量Ａｐｍが予め設定した目標堆積量Ａｐｍｔ以下となった時点で、スロットル弁６４の開度ＤｔｈをＦ／Ｃ時増加開度Ｄｔｈｆから減速時目標開度Ｄｔｈｔまで小さくしている。これにより、ＰＭを目標レベルまで燃焼除去できた時点で、多量の空気を含む排出ガスが三元触媒８０Ｓに流入することを止めることができる。よって、三元触媒８０Ｓの劣化を抑制できる。
【0056】
従って、実施形態に係る排ガス浄化システムによれば、例えば、第１実施形態のように、ＣＯが排出されることを抑制できる。また、フューエルカットの実行中にスロットル弁の開度を内燃機関の減速運転時の目標開度より大きくする場合には、パティキュレートフィルタでＰＭを燃焼除去する反応を促進するとともに、ＣＯの排出を効果的に抑制できる。さらに、フューエルカットの実行中において、スロットル弁の開度を減速運転時の目標開度より大きくした後に、パティキュレートフィルタに堆積する粒子状物質の堆積量を推定し、粒子状物質の堆積量が予め設定した目標堆積量以下となった時にスロットル弁の開度を小さくする場合には、三元触媒の劣化を抑制できる。
【0057】
続いて、実施形態に係る排ガス浄化システムの各構成について、詳細に説明する。
【0058】
１．パティキュレートフィルタ
上記パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備える。
上記パティキュレートフィルタは、ハニカム基材と流出セル側触媒層とを備える。
【0059】
（１）ハニカム基材
上記ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有する。そして、上記複数のセルは、上記隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、上記流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、上記流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口している。ハニカム基材は、いわゆるウォールフロー型のハニカム基材である。
上記ハニカム基材は、流入側端面から流出側端面まで延びる複数のセルを画成する多孔質の隔壁を有する。そして、上記複数のセルは、上記隔壁を挟んで隣接する流入セル及び流出セルを含み、上記流入セルは、流入側端が開口し、流出側端が封止され、上記流出セルは、流入側端が封止され、流出側端が開口している。ハニカム基材は、いわゆるウォールフロー型のハニカム基材である。
【0060】
ハニカム基材は、枠部と枠部の内側の空間をハニカム状に区切る隔壁とが一体形成された基材である。ハニカム基材の軸方向の長さは、特に限定されず、一般的な長さを用いることができる。ハニカム基材の容量、すなわち、セルの総体積は、特に限定されず、一般的な容量を用いることができる。
【0061】
ハニカム基材の材料は、特に限定されず、一般的な材料を用いることができるが、例えば、コージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム等のセラミックス、ステンレス等の合金等が挙げられる。
【0062】
枠部の形状は、特に限定されず、一般的な形状を用いることができる。隔壁の形状は、特に限定されず、一般的な形状を用いることができる。隔壁は排ガスが透過可能な細孔からなる空隙を含む多孔質構造体である。隔壁の延伸方向の長さは、特に限定されないが、通常、ハニカム基材の軸方向の長さと略同一となる。隔壁の厚さは、特に限定されず、一般的な厚さを用いることができる。
【0063】
流入セル及び流出セルは、枠部の内側の空間を隔壁が区切ることで形成されたものであり、隔壁を挟んで隣接する。流入セル及び流出セルは、通常、延伸方向に垂直な方向が隔壁で囲まれている。流入セルは、通常、流出側端が封止部により封止されている。流出セルは、通常、流入側端が封止部により封止されている。封止部の延伸方向の長さは、特に限定されず、一般的な長さでよい。封止部の材料は、特に限定されず、一般的な材料でよい。
【0064】
流入セル及び流出セルの延伸方向に垂直な断面形状は、特に限定されず、一般的な形状を用いることができる。流入セル及び流出セルの延伸方向に垂直な断面積は、特に限定されず、一般的な断面積を用いることができる。流入セル及び流出セルの延伸方向の長さは、特に限定されないが、通常、ハニカム基材の軸方向の長さから封止部の延伸方向の長さを差し引いた長さと略同一となる。流入セル及び流出セルの配置態様は、第１実施形態に係る配置態様のように、流入セル及び流出セルを交互に配置する市松模様のような態様等が挙げられる。
【0065】
（２）流出セル側触媒層
流出セル側触媒層は、上記隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域における上記流出セル側の表面上及び上記流出セル側の内部領域（内部領域に存在する空隙）の少なくとも一方に設けられている。
流出セル側触媒層は、上記隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に離れた位置まで延在する流出セル側触媒領域における上記流出セル側の表面上及び上記流出セル側の内部領域（内部領域に存在する空隙）の少なくとも一方に設けられている。
【0066】
隔壁の流出セル側触媒領域としては、隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に所定距離離れた位置まで延在する領域であれば特に限定されないが、例えば、第１実施形態のように、隔壁の流出側端から延伸方向に沿って流入側に隔壁の延伸方向の長さの２５％以上１００％以下の距離離れた位置まで延在する領域が好ましく、中でも隔壁の延伸方向の長さの２５％以上８０％以下の距離離れた位置まで延在する領域が好ましく、特に隔壁の延伸方向の長さの４０％以上７０％以下の距離離れた位置まで延在する領域が好ましい。流出セル側触媒領域の延伸方向の長さ（流出セル側触媒層の延伸方向の長さ）がこれらの距離の範囲の下限以上であることにより、ＣＯの排出を十分に抑制できるからである。また、流出セル側触媒領域の延伸方向の長さがこれらの距離の範囲の上限以下であることにより、ＰＭを十分に捕集できる上に圧力損失を抑制でき、流出セル側触媒層の形成時の費用を低減できるからである。
【0067】
流出セル側触媒層は、隔壁の流出セル側触媒領域における流出セル側の表面上及び流出セル側の内部領域の少なくとも一方に設けられたものであれば特に限定されないが、隔壁の流出セル側触媒領域における流出セル側の表面上に設けられたものが好ましい。圧力損失を抑制できるからである。
【0068】
流出セル側触媒層は、通常、触媒金属粒子と、触媒金属粒子を担持する担体とを含み、例えば、触媒金属粒子が担体に担持された触媒付担体を含む焼結体である。
【0069】
触媒金属粒子は、特に限定されず、一般的な貴金属等の材料を用いることができるが、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びロジウム（Ｒｈ）の少なくとも１種を含有するものが挙げられる。触媒金属粒子としては、Ｐｔ及びＰｄの少なくとも１種を含有するものが好ましい。これらの触媒反応では、ＣＯからＣＯ２への酸化が起こり易いからである。
【0070】
触媒金属粒子の平均粒径は、特に限定されず、一般的な平均粒径を用いることができるが、例えば０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲内が好ましい。平均粒径がこの範囲の上限以下であることにより、排ガスとの接触面積を大きくできるからである。なお、触媒金属粒子の平均粒径は、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により測定される粒径から求められる平均値を指す。
【0071】
触媒金属粒子の含有量は、特に限定されず一般的な含有量でよいが、触媒金属粒子の材料によって異なり、例えば、材料がＰｔ、Ｐｄ、及びＲｈの少なくとも１種である場合には、ハニカム基材の１Ｌ当たり０．０１ｇ以上２ｇ以下の範囲内が好ましい。含有量がこの範囲の下限以上であることにより、十分な触媒作用が得られるからであり、含有量がこの範囲の上限以下であることにより、触媒金属粒子の粒成長を抑制できると同時にコスト面で有利になるからである。ここで、触媒金属粒子の基材の体積１Ｌ当たりの含有量とは、流出セル側触媒層に含有される触媒金属粒子の質量を、流出セル側触媒層（流出セル側触媒領域）の延伸方向の長さと軸方向の長さが同一のハニカム基材の軸方向の一部の体積で割った値を指す。
【0072】
担体の材料は、特に限定されず、一般的な材料を用いることができるが、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等の金属酸化物、例えば、アルミナ－ジルコニア（Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２）複合酸化物、セリア－ジルコニア（ＣｅＯ２－ＺｒＯ２）複合酸化物等の固溶体などが挙げられる。担体の材料としては、これらのうちの１種でも２種以上でもよい。担体の材料としては、アルミナ及びセリア－ジルコニア複合酸化物等の少なくとも１種が好ましい。担体の形状は、特に限定されず、一般的な形状を用いることができるが、粉末状が好ましい。より大きい比表面積を確保できるからである。粉末状の担体の平均粒径は、特に限定されず一般的な平均粒径でよい。
【0073】
触媒金属粒子及び担体の合計の質量に対する触媒金属粒子の質量比は、特に限定されず、一般的な質量比を用いることができる。触媒金属粒子を担体に担持させる方法は、特に限定されず、一般的な方法を用いることができるが、例えば、触媒金属塩（例えば、硝酸塩等）又は触媒金属錯体（例えば、テトラアンミン錯体等）を含有する水溶液に担体を浸した後、乾燥し、焼成する方法等が挙げられる。
【0074】
流出セル側触媒層は、触媒金属粒子及び担体の他に、例えば、ＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）材等の助触媒などを含んでもよい。助触媒の材料は、特に限定されず一般的な材料でよいが、例えば、担体と同様の材料が挙げられる。助触媒の中でも特にＯＳＣ材の材料は、例えば、セリア、セリアを含む複合酸化物などが挙げられる。セリアを含む複合酸化物としては、例えば、セリア－ジルコニア複合酸化物等が挙げられる。助触媒の形状及び粉末状の助触媒の平均粒径は、特に限定されず一般的な形状でよいが、例えば、担体と同様の形状及び平均粒径が挙げられる。
【0075】
流出セル側触媒層の密度は、特に限定されないが、例えば、３０ｇ／Ｌ以上２５０ｇ／Ｌ以下の範囲内が好ましい。密度がこの範囲の下限以上であることにより、浄化性能を効果的に向上できるからである。密度がこの範囲の上限以下であることにより、圧力損失を効果的に抑制できるからである。なお、「流出セル側触媒層の密度」とは、流出セル側触媒層の質量を、流出セル側触媒層の延伸方向の長さと軸方向の長さが同一のハニカム基材の軸方向の一部の体積で割った値を指す。
【0076】
流出セル側触媒層の形成方法は、特に限定されず一般的な方法でよいが、例えば、触媒金属粒子を担体に担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで調製されるスラリーを隔壁の流出セル側触媒領域における流出セル側の表面上及び流出セル側の内部領域の少なくとも一方に供給した後に、乾燥し、焼成する方法が挙げられる。
【0077】
スラリーは、触媒金属粒子及び担体並びに溶媒に加えて、助触媒、バインダー、添加剤等の任意の成分を適宜含んでもよい。スラリーの調整方法としては、特に限定されず一般的な方法でよい。スラリーの固形分の平均粒径は、特に限定されず一般的な平均粒径でよい。
【0078】
スラリーを隔壁の流出セル側触媒領域における流出セル側の表面上及び流出セル側の内部領域の少なくとも一方に供給する方法としては、特に限定されず一般的な方法でよい。スラリーを隔壁に供給した後に、乾燥し、焼成する方法での乾燥条件及び焼成条件は、特に限定されず一般的な条件でよい。
【0079】
（３）流入セル側触媒層
パティキュレートフィルタは、隔壁の流入側端から延伸方向に沿って流出側に離れた位置まで延在する流入セル側触媒領域における流入セル側の表面上及び流入セル側の内部領域（内部領域に存在する空隙）の少なくとも一方に設けられた流入セル側触媒層をさらに備えるものでもよい。
パティキュレートフィルタは、隔壁の流入側端から延伸方向に沿って流出側に離れた位置まで延在する流入セル側触媒領域における流入セル側の表面上及び流入セル側の内部領域（内部領域に存在する空隙）の少なくとも一方に設けられた流入セル側触媒層をさらに備えるものでもよい。
【0080】
隔壁の流入セル側触媒領域としては、隔壁の流入側端から延伸方向に沿って流出側に所定距離離れた位置まで延在する領域であれば特に限定されないが、例えば、第１実施形態のように、隔壁の流入側端から延伸方向に沿って流出側に隔壁の延伸方向の長さの２５％以上１００％以下の距離離れた位置まで延在する領域が好ましく、中でも隔壁の延伸方向の長さの３５％以上８０％以下の距離離れた位置まで延在する領域が好ましく、特に隔壁の延伸方向の長さの４０％以上７０％以下の距離離れた位置まで延在する領域が好ましい。
【0081】
流入セル側触媒層は、通常、触媒金属粒子と、触媒金属粒子を担持する担体とを含み、例えば、触媒金属粒子が担体に担持された触媒付担体を含む焼結体である。
【0082】
触媒金属粒子の材料は、特に限定されず、一般的な貴金属等の材料を用いることができるが、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈの少なくとも１種を含有するものが挙げられる。触媒金属粒子の平均粒径については、流出セル側触媒層に含まれる触媒金属粒子と同様である。
【0083】
触媒金属粒子の含有量は、特に限定されず一般的な含有量でよいが、触媒金属粒子の材料によって異なり、例えば、材料がＰｔ、Ｐｄ、及びＲｈの少なくとも１種である場合には、ハニカム基材の１Ｌ当たり０．０５ｇ以上５ｇ以下の範囲内が好ましい。含有量がこの範囲の下限以上であることにより、十分な触媒作用が得られるからであり、含有量がこの範囲の上限以下であることにより、触媒金属粒子の粒成長を抑制できると同時にコスト面で有利になるからである。ここで、触媒金属粒子の基材の体積１Ｌ当たりの含有量とは、流入セル側触媒層に含有される触媒金属粒子の質量を、流入セル側触媒層（流入セル側触媒領域）の延伸方向の長さと軸方向の長さが同一のハニカム基材の軸方向の一部の体積で割った値を指す。
【0084】
担体の材料及び形状並びに粉末状の担体の平均粒径については、流出セル側触媒層に含まれる担体と同様である。
【0085】
触媒金属粒子及び担体の合計の質量に対する触媒金属粒子の質量比については、流出セル側触媒層の当該質量比と同様である。触媒金属粒子を担体に担持させる方法については、流出セル側触媒層での当該方法と同様である。流入セル側触媒層は、流出セル側触媒層と同様に助触媒などを含んでもよい。助触媒については、流出セル側触媒層に含まれる助触媒と同様である。
【0086】
流入セル側触媒層の密度は、特に限定されないが、例えば、３０ｇ／Ｌ以上２５０ｇ／Ｌ以下の範囲内が好ましい。密度がこの範囲の下限以上であることにより、浄化性能を効果的に向上できるからである。密度がこの範囲の上限以下であることにより、圧力損失を効果的に抑制できるからである。なお、「流入セル側触媒層の密度」とは、流入セル側触媒層の合計の質量を、流入セル側触媒層の延伸方向の長さと軸方向の長さが同一のハニカム基材の軸方向の一部の体積で割った値を指す。
【0087】
流入セル側触媒層の形成方法は、特に限定されず一般的な方法でよいが、例えば、触媒金属粒子を担体に担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで調整されるスラリーを隔壁の流入セル側触媒領域における流入セル側の表面上及び流入セル側の内部領域の少なくとも一方に供給した後に、乾燥し、焼成する方法が挙げられる。
【0088】
スラリーは、触媒金属粒子及び担体並びに溶媒に加えて、助触媒、バインダー、添加剤等の任意の成分を適宜含んでもよい。スラリーの調整方法としては、特に限定されず一般的な方法でよい。スラリーの固形分の平均粒径は、特に限定されず一般的な平均粒径でよい。
【0089】
スラリーを隔壁の流入セル側触媒領域における流入セル側の表面上及び流入セル側の内部領域の少なくとも一方に供給する方法としては、特に限定されず一般的な方法でよい。スラリーを隔壁に供給した後に、乾燥し、焼成する方法での乾燥条件及び焼成条件は、特に限定されず一般的な条件でよい。
【0090】
（４）その他
パティキュレートフィルタとしては、第１実施形態に係るパティキュレートフィルタのように、触媒層として、流入セル側触媒層を備えず、流出セル側触媒層のみを備えるものが好ましい。排ガスからより多くのＰＭを捕集できるため、ＰＭの不完全燃焼により生じるＣＯの排出を抑制する効果が顕著となるからである。また、圧力損失を抑制できるからである。パティキュレートフィルタは、ＧＰＦでもよいし、ＤＰＦでもよいが、ＧＰＦが好ましい。
パティキュレートフィルタとしては、第１実施形態に係るパティキュレートフィルタのように、触媒層として、流入セル側触媒層を備えず、流出セル側触媒層のみを備えるものが好ましい。排ガスからより多くのＰＭを捕集できるため、ＰＭの不完全燃焼により生じるＣＯの排出を抑制する効果が顕著となるからである。また、圧力損失を抑制できるからである。パティキュレートフィルタは、ＧＰＦでもよいし、ＤＰＦでもよいが、ＧＰＦが好ましい。
【0091】
パティキュレートフィルタが流入セル側触媒層をさらに備えるものである場合には、パティキュレートフィルタは、流入セル側触媒層に含まれる触媒金属粒子がＰｔ及びＰｄの少なくとも１種を含有し、かつ流出セル側触媒層に含まれる触媒金属粒子がＲｈを含有するものが好ましい。排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）が流入セル側触媒層に含まれる触媒金属粒子により効果的に浄化された後に、排ガスが流出セル側触媒層に接触することになるので、流出セル側触媒層に含まれる触媒金属粒子に含有されるＲｈが炭化水素（ＨＣ）により被毒されるのを抑制できるからである。さらに、このようなパティキュレートフィルタの中でも、流出セル側触媒層に含まれる触媒金属粒子がＲｈとＰｔ及びＰｄの少なくとも１種とを含有するものが好ましい。
【0092】
パティキュレートフィルタは、通常、流入セルの流出側端を封止する封止部及び流出セルの流入側端を封止する封止部をさらに備える。
【0093】
２．三元触媒
三元触媒は、特に限定されず、一般的な三元触媒であれば特に限定されないが、例えば、第１実施形態に係る三元触媒のように、枠部と枠部の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁とが一体形成されたモノリス基材と、モノリス基材の隔壁におけるセル内の壁面に設けられた触媒層とを備えるものが挙げられる。
三元触媒は、特に限定されず、一般的な三元触媒であれば特に限定されないが、例えば、第１実施形態に係る三元触媒のように、枠部と枠部の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁とが一体形成されたモノリス基材と、モノリス基材の隔壁におけるセル内の壁面に設けられた触媒層とを備えるものが挙げられる。
【0094】
モノリス基材の材料は、特に限定されず、一般的な材料を用いることができるが、例えば、コージェライト等が挙げられる。触媒層は、壁面を被覆する多孔質担体と、多孔質担体に担持された触媒金属粒子とを含んでいる。触媒層の多孔質担体としては、特に限定されず、一般的な担体を用いることができるが、例えば、酸素吸蔵能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）を有するＯＳＣ材を含有するものが好ましい。ＯＳＣ材としては、特に限定されないが、例えば、セリア、セリアを含む複合酸化物などが挙げられる。セリアを含む複合酸化物としては、例えば、セリア－ジルコニア複合酸化物等が挙げられる。触媒金属粒子は、特に限定されないが、ＲｈとＰｔ及びＰｄの少なくとも１種とを含有するものでもよいし、Ｐｔ及びＰｄを含有するものでもよい。ＲｈとＰｔ及びＰｄの少なくとも１種とを含有する触媒金属粒子としては、具体的には、例えば、ＲｈとＰｔとを含有するものでもよいし、ＲｈとＰｄとを含有するものでもよいし、ＲｈとＰｔ及びＰｄとを含有するものでもよい。Ｐｔ及びＰｄを含有する触媒金属粒子としては、具体的には、例えば、Ｒｈを含有せず、Ｐｔ及びＰｄのみを含有するものである。
【0095】
３．制御装置
制御装置は、上記内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように上記内燃機関を制御するものである。ここで、「内燃機関の減速運転時」とは、例えば、機関回転速度又は車両の速度が０より大きく、かつアクセル開度が０である時を指す。
制御装置は、上記内燃機関の減速運転時にフューエルカットを実行するように上記内燃機関を制御するものである。ここで、「内燃機関の減速運転時」とは、例えば、機関回転速度又は車両の速度が０より大きく、かつアクセル開度が０である時を指す。
【0096】
制御装置としては、このようなものであれば特に限定されないが、第１実施形態に係る制御方法の一例のように、上記フューエルカットの実行中にスロットル弁の開度を上記内燃機関の上記減速運転時の目標開度より大きくするものが好ましい。ＧＰＦのＰＭを燃焼除去する反応を促進するとともに、ＧＰＦからＣＯが排出されることをより効果的に抑制できるからである。
【0097】
さらに、このような制御装置としては、中でも、第１実施形態に係る制御方法の一例のように、上記フューエルカットの実行中において、上記スロットル弁の上記開度を上記目標開度より大きくした後に、上記パティキュレートフィルタに堆積する粒子状物質の堆積量を推定し、上記粒子状物質の上記堆積量が予め設定した目標堆積量以下となった時に上記スロットル弁の上記開度を小さくするものが好ましい。三元触媒の劣化を抑制できるからである。なお、粒子状物質の堆積量の目標堆積量としては、許容できる圧力損失の大きさ等を考慮して適宜設定できるが、ＧＰＦ１個当たりの粒子状物質の堆積量の目標堆積量が、例えば、０．５ｇといった値に設定される。この場合には、ＧＰＦ１個当たりに堆積する粒子状物質の堆積量を推定し、ＧＰＦ１個当たりの粒子状物質の堆積量が目標堆積量（例えば、０．５ｇ）以下となった時に上記スロットル弁の上記開度を小さくする。
【0098】
制御装置が、パティキュレートフィルタに堆積するＰＭ（粒子状物質）の堆積量を推定する方法としては、例えば、パティキュレートフィルタの前後の差圧に基づいて、パティキュレートフィルタに堆積するＰＭの堆積量を推定する差圧法が挙げられる。差圧法では、ＰＭがフィルタに堆積すると、フィルタが目詰まりし、フィルタよりも上流側の排気流路内の圧力がフィルタよりも下流側の排気流路内の圧力よりも高くなり、堆積量が多いほど、フィルタの前後の差圧が大きくなる関係を利用している。具体的には、この関係を表すデータ又は計算式を制御装置に予め記憶させておき、制御装置がこのデータ又は計算式を利用ことで堆積量を推定する。また、制御装置が、パティキュレートフィルタに堆積するＰＭの堆積量を推定する方法としては、その他に、内燃機関での燃料噴射弁からの燃料噴射量又は燃料噴射回数の累積値に基づいて、パティキュレートフィルタに堆積するＰＭの堆積量を推定する方法も挙げられる。
【0099】
４．排ガス浄化システム
排ガス浄化システムは、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された上記三元触媒及び上記パティキュレートフィルタと、上記内燃機関を制御する上記制御装置と、を備えるものである。排ガス浄化システムが接続される内燃機関としては、特に限定されず、ガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジンでもよいが、中でも車両駆動用のガソリンエンジンが好ましい。なお、内燃機関がガソリンエンジンである場合には、パティキュレートフィルタはＧＰＦとなり、内燃機関がディーゼルエンジンである場合には、パティキュレートフィルタはＤＰＦとなる。
排ガス浄化システムは、内燃機関に接続された排気流路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された上記三元触媒及び上記パティキュレートフィルタと、上記内燃機関を制御する上記制御装置と、を備えるものである。排ガス浄化システムが接続される内燃機関としては、特に限定されず、ガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジンでもよいが、中でも車両駆動用のガソリンエンジンが好ましい。なお、内燃機関がガソリンエンジンである場合には、パティキュレートフィルタはＧＰＦとなり、内燃機関がディーゼルエンジンである場合には、パティキュレートフィルタはＤＰＦとなる。
【実施例0100】
以下、実施例及び比較例を挙げて、実施形態に係る排ガス浄化システムをさらに具体的に説明する。
【0101】
［実施例１］
第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０の一例を作製した。
具体的には、最初に、排ガス浄化システム１１０に用いる三元触媒８０Ｓ及びＧＰＦ８０Ｕを準備した。
第１実施形態に係る排ガス浄化システム１１０の一例を作製した。
具体的には、最初に、排ガス浄化システム１１０に用いる三元触媒８０Ｓ及びＧＰＦ８０Ｕを準備した。
【0102】
〔三元触媒〕
三元触媒８０Ｓは、円筒形の枠部と枠部の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁とが一体形成されたモノリス基材と、モノリス基材の隔壁におけるセル内の壁面に設けられた触媒層とを備えている。触媒層は、壁面を被覆する多孔質担体と、多孔質担体に担持された触媒金属粒子とを含んでいる。これらの構成の詳細は、下記の通りである。
三元触媒８０Ｓは、円筒形の枠部と枠部の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁とが一体形成されたモノリス基材と、モノリス基材の隔壁におけるセル内の壁面に設けられた触媒層とを備えている。触媒層は、壁面を被覆する多孔質担体と、多孔質担体に担持された触媒金属粒子とを含んでいる。これらの構成の詳細は、下記の通りである。
【0103】
モノリス基材の材料：コージェライト製
モノリス基材のサイズ：外径×軸方向の長さ＝１１７ｍｍ×１２２ｍｍ
隔壁の厚さ：２００μｍ
セル密度：１平方インチ当たり３００個
触媒層の多孔質担体の材料：セリア－ジルコニア複合酸化物及びアルミナ
触媒層の触媒金属粒子の材料：Ｐｔ
モノリス基材のサイズ：外径×軸方向の長さ＝１１７ｍｍ×１２２ｍｍ
隔壁の厚さ：２００μｍ
セル密度：１平方インチ当たり３００個
触媒層の多孔質担体の材料：セリア－ジルコニア複合酸化物及びアルミナ
触媒層の触媒金属粒子の材料：Ｐｔ
【0104】
〔ＧＰＦ〕
図７（ａ）は、実施例１に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。本実施例では、図７（ａ）に示すように、ハニカム基材１０と、封止部１６と、Ｐｔを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０とを備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、準備した。
図７（ａ）は、実施例１に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。本実施例では、図７（ａ）に示すように、ハニカム基材１０と、封止部１６と、Ｐｔを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０とを備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、準備した。
【0105】
ＧＰＦ８０Ｕの作製では、まず、触媒がコートされていない非コート型のＧＰＦを準備した。非コート型のＧＰＦは、円筒形の枠部１１と枠部１１の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁１４とが一体形成されたハニカム基材１０と、封止部１６とを備えている。これらの構成の詳細は、下記の通りである。
【0106】
ハニカム基材の材料：コージェライト製
ハニカム基材のサイズ：外径×軸方向の長さ＝１１７ｍｍ×１２２ｍｍ
隔壁の厚さ：２４０μｍ
セル密度：１平方インチ当たり２００個
封止部の延伸方向の長さ：４ｍｍ
ハニカム基材のサイズ：外径×軸方向の長さ＝１１７ｍｍ×１２２ｍｍ
隔壁の厚さ：２４０μｍ
セル密度：１平方インチ当たり２００個
封止部の延伸方向の長さ：４ｍｍ
【0107】
次に、粉末状の担体にＰｔを含有する触媒金属粒子を担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで、流出セル側触媒層用スラリーを調整した。
【0108】
次に、流出セル側触媒層用スラリーを、非コート型のＧＰＦにおける流出セル１２Ｂに流出側端１２Ｂｂから流し込むことで隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙにおける流出セル１２Ｂ側の表面１４ＳＢ上に供給した。隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙは、隔壁１４の流出側端１４ｄから延伸方向に沿って流入側に隔壁１４の延伸方向の長さの５２％の距離離れた位置１４ｅまで延在する領域である。
【0109】
次に、流出セル側触媒層用スラリーを供給したハニカム基材１０を、乾燥機を使用して乾燥した後に、電気炉を使用して焼成した。これらの手順により、ＧＰＦ１個当たりのＰｔの含有量が０．５６ｇ／個となるように流出セル側触媒層３０を形成した。以上により、図７（ａ）に示すＧＰＦ８０Ｕを作製した。
【0110】
続いて、内燃機関５０に接続されている排気流路７０において、内燃機関５０の直下（上流側）に三元触媒８０Ｓを設け、三元触媒８０Ｓの下流側にＧＰＦ８０Ｕを設けた。これにより、三元触媒８０Ｓ及びＧＰＦ８０Ｓと、ＥＣＵ４０と、を備える排ガス浄化システム１１０を作製した。
【0111】
［実施例２］
Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０を備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図７（ｂ）は、実施例２に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０を備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図７（ｂ）は、実施例２に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【0112】
具体的には、ＧＰＦ８０Ｕの作製において、まず、実施例１と同様の非コート型のＧＰＦを準備した。次に、粉末状の担体にＲｈを含有する触媒金属粒子を担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで、流出セル側触媒層用スラリーを調整した。次に、流出セル側触媒層用スラリーを、実施例１と同様に隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙにおける流出セル１２Ｂ側の表面１４ＳＢ上に供給した。隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙは、実施例１と同様の領域である。次に、流出セル側触媒層用スラリーを供給したハニカム基材１０を、乾燥機を使用して乾燥した後に、電気炉を使用して焼成した。これらの手順により、ＧＰＦ１個当たりのＲｈの含有量が０．３９ｇ／個となるように流出セル側触媒層３０を形成した。以上により、図７（ｂ）に示すＧＰＦ８０Ｕを作製した。
【0113】
そして、内燃機関５０に接続されている排気流路７０において、このようなＧＰＦ８０Ｕを実施例１と同様に三元触媒８０Ｓとともに設け、排ガス浄化システム１１０を作製した。
【0114】
［実施例３］
Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０が実施例１とは異なる隔壁の領域に形成されたＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図７（ｃ）は、実施例３に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０が実施例１とは異なる隔壁の領域に形成されたＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図７（ｃ）は、実施例３に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【0115】
具体的には、ＧＰＦ８０Ｕの作製において、まず、実施例１と同様の非コート型のＧＰＦを準備した。次に、粉末状の担体にＲｈを含有する触媒金属粒子を担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで、流出セル側触媒層用スラリーを調整した。次に、流出セル側触媒層用スラリーを、隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙにおける流出セル１２Ｂ側の内部領域１４ＮＢに供給した。隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙは、隔壁１４の流出側端１４ｄから延伸方向に沿って流入側に隔壁１４の延伸方向の長さの６８％の距離離れた位置１４ｅまで延在する領域である。次に、流出セル側触媒層用スラリーを供給したハニカム基材１０を、乾燥機を使用して乾燥した後に、電気炉を使用して焼成した。これらの手順により、ＧＰＦ１個当たりのＲｈの含有量が０．３９ｇ／個となるように流出セル側触媒層３０を形成した。以上により、図７（ｃ）に示すＧＰＦ８０Ｕを作製した。
【0116】
そして、内燃機関５０に接続されている排気流路７０において、このようなＧＰＦ８０Ｕを実施例１と同様に三元触媒８０Ｓとともに設け、排ガス浄化システム１１０を作製した。
【0117】
［実施例４］
実施例１とは異なる非コート型のＧＰＦが用いられ、Ｐｄを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０が実施例１とは異なる隔壁の領域に形成され、Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流入セル側触媒層２０をさらに備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図７（ｄ）は、実施例４に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
実施例１とは異なる非コート型のＧＰＦが用いられ、Ｐｄを含有する触媒金属粒子を含む流出セル側触媒層３０が実施例１とは異なる隔壁の領域に形成され、Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流入セル側触媒層２０をさらに備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図７（ｄ）は、実施例４に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【0118】
具体的には、ＧＰＦ８０Ｕの作製において、まず、実施例１とは異なる非コート型のＧＰＦを準備した。非コート型のＧＰＦは、円筒形の枠部１１と枠部１１の内側の空間をハニカム状に仕切る隔壁１４とが一体形成されたハニカム基材１０と、封止部１６とを備えている。これらの構成の詳細は、下記の通りである。
【0119】
ハニカム基材の材料：コージェライト製
ハニカム基材のサイズ：外径×軸方向の長さ＝１１７ｍｍ×１２２ｍｍ
隔壁の厚さ：２００μｍ
セル密度：１平方インチ当たり３００個
封止部の延伸方向の長さ：４ｍｍ
ハニカム基材のサイズ：外径×軸方向の長さ＝１１７ｍｍ×１２２ｍｍ
隔壁の厚さ：２００μｍ
セル密度：１平方インチ当たり３００個
封止部の延伸方向の長さ：４ｍｍ
【0120】
次に、粉末状の担体にＲｈを用いた触媒金属粒子を担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで、流入セル側触媒層用スラリーを調整した。次に、流入セル側触媒層用スラリーを、非コート型のＧＰＦにおける流入セル１２Ａに流入側端１２Ａａから流し込むことで隔壁１４の流入セル側触媒領域１４Ｘにおける流入セル１２Ａ側の内部領域１４ＮＡに供給した。隔壁１４の流入セル側触媒領域１４Ｘは、隔壁１４の流入側端１４ａから延伸方向に沿って流出側に隔壁１４の延伸方向の長さの６８％の距離離れた位置１４ｂまで延在する領域である。次に、流入セル側触媒層用スラリーを供給したハニカム基材１０、乾燥機を使用して乾燥した後に、電気炉を使用して焼成した。これらの手順により、ＧＰＦ１個当たりのＲｈの含有量が０．３９ｇ／個となるように流入セル側触媒層２０を形成した。
【0121】
次に、粉末状の担体にＰｄを含有する触媒金属粒子を担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで、流出セル側触媒層用スラリーを調整した。次に、流出セル側触媒層用スラリーを、隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙにおける流出セル１２Ｂ側の内部領域１４ＮＢに供給した。隔壁１４の流出セル側触媒領域１４Ｙは、隔壁１４の流出側端１４ｄから延伸方向に沿って流入側に隔壁１４の延伸方向の長さの６８％の距離離れた位置１４ｅまで延在する領域である。次に、流出セル側触媒層用スラリーを供給したハニカム基材１０を、乾燥機を使用して乾燥した後に、電気炉を使用して焼成した。これらの手順により、ＧＰＦ１個当たりのＰｄの含有量が０．７７ｇ／個となるように流出セル側触媒層３０を形成した。以上により、図７（ｄ）に示すＧＰＦ８０Ｕを作製した。
【0122】
そして、内燃機関５０に接続されている排気流路７０において、このようなＧＰＦ８０Ｕを実施例１と同様に三元触媒８０Ｓとともに設け、排ガス浄化システム１１０を作製した。
【0123】
［比較例１］
実施例１～３で準備した非コート型のＧＰＦをそのままＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図８（ａ）は、比較例１に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
実施例１～３で準備した非コート型のＧＰＦをそのままＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図８（ａ）は、比較例１に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【0124】
具体的には、内燃機関５０に接続されている排気流路７０において、非コート型のＧＰＦをそのまま用いたＧＰＦ８０Ｕを実施例１と同様に三元触媒８０Ｓとともに設け、排ガス浄化システム１１０を作製した。
【0125】
［比較例２］
流出セル側触媒層３０を備えておらず、Ｐｔを含有する触媒金属粒子を含む流入セル側触媒層２０を備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図８（ｂ）は、比較例２に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
流出セル側触媒層３０を備えておらず、Ｐｔを含有する触媒金属粒子を含む流入セル側触媒層２０を備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図８（ｂ）は、比較例２に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【0126】
具体的には、ＧＰＦ８０Ｕの作製において、まず、実施例１と同様の非コート型のＧＰＦを準備した。次に、粉末状の担体にＰｔを含有する触媒金属粒子を担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで、流入セル側触媒層用スラリーを調整した。次に、流入セル側触媒層用スラリーを、非コート型のＧＰＦにおける流入セル１２Ａに流入側端１２Ａａから流し込むことで隔壁１４の流入セル側触媒領域１４Ｘにおける流入セル１２Ａ側の表面１４ＳＡ上に供給した。隔壁１４の流入セル側触媒領域１４Ｘは、隔壁１４の流入側端１４ａから延伸方向に沿って流出側に隔壁１４の延伸方向の長さの５２％の距離離れた位置１４ｂまで延在する領域である。次に、流入セル側触媒層用スラリーを供給したハニカム基材１０を、乾燥機を使用して乾燥した後に、電気炉を使用して焼成した。これらの手順により、ＧＰＦ１個当たりのＰｔの含有量が０．５６ｇ／個となるように流入セル側触媒層２０を形成した。以上により、図８（ｂ）に示すＧＰＦ８０Ｕを作製した。
【0127】
そして、内燃機関５０に接続されている排気流路７０において、このようなＧＰＦ８０Ｕを実施例１と同様に三元触媒８０Ｓとともに設け、排ガス浄化システム１１０を作製した。
【0128】
［比較例３］
流出セル側触媒層３０を備えておらず、Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流入セル側触媒層２０を備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図８（ｃ）は、比較例３に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
流出セル側触媒層３０を備えておらず、Ｒｈを含有する触媒金属粒子を含む流入セル側触媒層２０を備えるＧＰＦ８０Ｕを作製し、ＧＰＦ８０Ｕとして用いた点を除いて、実施例１と同様に排ガス浄化システム１１０を作製した。図８（ｃ）は、比較例３に係るＧＰＦにおけるセルの延伸方向に平行な断面の要部を概略的に示す断面図である。
【0129】
具体的には、ＧＰＦ８０Ｕの作製において、まず、実施例１と同様の非コート型のＧＰＦを準備した。次に、粉末状の担体にＲｈを含有する触媒金属粒子を担持させた触媒付担体と溶媒とを混合することで、流入セル側触媒層用スラリーを調整した。次に、流入セル側触媒層用スラリーを、非コート型のＧＰＦにおける流入セル１２Ａに流入側端１２Ａａから流し込むことで隔壁１４の流入セル側触媒領域１４Ｘにおける流入セル１２Ａ側の表面１４ＳＡ上に供給した。隔壁１４の流入セル側触媒領域１４Ｘは、隔壁１４の流入側端１４ａから延伸方向に沿って流出側に隔壁１４の延伸方向の長さの５２％の距離離れた位置１４ｂまで延在する領域である。次に、流入セル側触媒層用スラリーを供給したハニカム基材１０を、乾燥機を使用して乾燥した後に、電気炉を使用して焼成した。これらの手順により、ＧＰＦ１個当たりのＲｈの含有量が０．３９ｇ／個となるように流入セル側触媒層２０を形成した。以上により、図８（ｃ）に示すＧＰＦ８０Ｕを作製した。
【0130】
そして、内燃機関５０に接続されている排気流路７０において、このようなＧＰＦ８０Ｕを実施例１と同様に三元触媒８０Ｓとともに設け、排ガス浄化システム１１０を作製した。
【0131】
［評価］
実施例１～４並びに比較例１～３で作製した排ガス浄化システム１１０について、一酸化炭素（ＣＯ）の排出の抑制効果を評価した。具体的には、まず、各例の排ガス浄化システム１１０を、第１実施形態に係る内燃機関の吸排気システムと同様の吸排気システム１００で排ガス浄化システム１１０として適用した。その上で、吸排気システム１００において、ＥＣＵ４０により、内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する場合において、フューエルカットの実行開始前から実行終了後の間にＧＰＦ８０Ｕに流入する入りガスのＣＯ濃度及びＧＰＦ８０Ｕから排出される出ガスのＣＯ濃度を測定し、これらの測定結果から効果を評価した。以下、これらの測定手順及び測定結果を説明した上で、評価の内容を述べる。
実施例１～４並びに比較例１～３で作製した排ガス浄化システム１１０について、一酸化炭素（ＣＯ）の排出の抑制効果を評価した。具体的には、まず、各例の排ガス浄化システム１１０を、第１実施形態に係る内燃機関の吸排気システムと同様の吸排気システム１００で排ガス浄化システム１１０として適用した。その上で、吸排気システム１００において、ＥＣＵ４０により、内燃機関５０の減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御する場合において、フューエルカットの実行開始前から実行終了後の間にＧＰＦ８０Ｕに流入する入りガスのＣＯ濃度及びＧＰＦ８０Ｕから排出される出ガスのＣＯ濃度を測定し、これらの測定結果から効果を評価した。以下、これらの測定手順及び測定結果を説明した上で、評価の内容を述べる。
【0132】
（測定手順）
最初に、各例の排ガス浄化システム１１０を適用した吸排気システム１００において、内燃機関５０としてディーゼルエンジンを装着した上で、内燃機関５０を運転することで、ＧＰＦ８０Ｕに排ガスを流通させることにより、ＧＰＦ８０Ｕに対してＰＭをＧＰＦ１個当たりで３．９ｇ堆積させた。
最初に、各例の排ガス浄化システム１１０を適用した吸排気システム１００において、内燃機関５０としてディーゼルエンジンを装着した上で、内燃機関５０を運転することで、ＧＰＦ８０Ｕに排ガスを流通させることにより、ＧＰＦ８０Ｕに対してＰＭをＧＰＦ１個当たりで３．９ｇ堆積させた。
【0133】
次に、吸排気システム１００において、内燃機関５０としてガソリンエンジンを装着した上で、内燃機関５０を運転することで、Ａ／Ｆ（空燃比）が１４．７（ストイキ）の排ガスを三元触媒８０Ｓに供給し、Ｇａ（吸入空気流量）＝２８ｇ／ｓの条件において、ＧＰＦ８０Ｕに流入する入りガス温度を２００℃から７００℃まで昇温させた。
【0134】
次に、ＧＰＦ８０Ｕに流入する入りガス温度が７００℃に安定した状態となった後に、内燃機関５０の減速運転を開始し、ＥＣＵ４０により、減速運転時にフューエルカットを実行するように内燃機関５０を制御した。この際には、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈを減速時目標開度Ｄｔｈｔまで小さくした状態でフューエルカットが約２０ｓｅｃ実行されるように減速運転を継続した後に、減速運転を終了することでフューエルカットの実行を終了し、燃料噴射弁からの燃料噴射を再開した。燃料噴射の再開後は、スロットル弁６４の開度Ｄｔｈを元に戻し、減速運転の開始前と同様の条件で内燃機関５０を運転した。そして、フューエルカットの実行開始前から実行終了後の間において、ＧＰＦ８０Ｕに流入する入りガスのＣＯ濃度及びＧＰＦ８０Ｕから排出される出ガスのＣＯ濃度を測定した。なお、これらのＣＯ濃度は、ＧＰＦ８０Ｕの上流側及び下流側にそれぞれ設置した分析計により測定した。
【0135】
（測定結果）
図９は、上側が実施例１～４並びに比較例２及び３のフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの入りガスのＣＯ濃度の推移を示すグラフであり、下側が実施例１～４並びに比較例１～３のフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの出ガスのＣＯ濃度の推移を示すグラフである。図９の上側及び下側のグラフにおいて、フューエルカットの実行中の時間帯は網掛けで示されている。図１０は、実施例１～４並びに比較例１～３の排ガス浄化システムのフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの出ガスのＣＯ濃度のピーク値を示すグラフである。
図９は、上側が実施例１～４並びに比較例２及び３のフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの入りガスのＣＯ濃度の推移を示すグラフであり、下側が実施例１～４並びに比較例１～３のフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの出ガスのＣＯ濃度の推移を示すグラフである。図９の上側及び下側のグラフにおいて、フューエルカットの実行中の時間帯は網掛けで示されている。図１０は、実施例１～４並びに比較例１～３の排ガス浄化システムのフューエルカットの実行開始前から実行終了後の間におけるＧＰＦ８０Ｕの出ガスのＣＯ濃度のピーク値を示すグラフである。
【0136】
図９及び図１０に示すように、触媒がコートされていない非コート型のＧＰＦをそのままＧＰＦ８０Ｕとして用いた比較例１の排ガス浄化システム１１０では、フューエルカットの実行中の出ガスのＣＯ濃度のピーク値が１０００ｐｐｍを超えている。これに対して、触媒層として流出セル側触媒層３０のみを備えるＧＰＦ８０Ｕを用いた実施例１～３の排ガス浄化システム１１０では、フューエルカットの実行中の出ガスのＣＯ濃度のピーク値が、触媒層として流入セル側触媒層２０及び流出セル側触媒層３０を備えるＧＰＦ８０Ｕを用いた実施例４の排ガス浄化システム１１０のピーク値に近い水準まで大幅に低下している。一方、触媒層として流入セル側触媒層２０のみを備えるＧＰＦ８０Ｕを用いた比較例２及び３の排ガス浄化システム１１０では、フューエルカットの実行中の出ガスのＣＯ濃度のピーク値は、比較例１より低下しているものの、依然として高い水準にある。これは、触媒層として流入セル側触媒層２０のみを備える場合には、ハニカム基材の隔壁におけるＰＭ中のＣの不完全燃焼で発生するＣＯの多くの割合が、触媒層に沿って流れ、又は触媒層を透過することなく、ＧＰＦ８０Ｕから排出されるからであると考えられる。
【0137】
以上、本発明の排ガス浄化システムの実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【0138】
１１０ 排ガス浄化システム
１００ 吸排気システム
４０ ＥＣＵ（制御装置）
５０ 内燃機関
６０ 吸気流路
７０ 排気流路
８０Ｓ 三元触媒
８０Ｕ ＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）
１０ ハニカム基材
１０Ｓａ 流入側端面
１０Ｓｂ 流出側端面
１２ セル
１２Ａ 流入セル
１２Ｂ 流出セル
１４ 隔壁
１４Ｘ 流入セル側触媒領域
１４Ｙ 流出セル側触媒領域
１４ＳＡ 流入セル側の表面
１４ＮＡ 流入セル側の内部領域
１４ＳＢ 流出セル側の表面
１４ＮＢ 流出セル側の内部領域
１６ 封止部
２０ 流入セル側触媒層
３０ 流出セル側触媒層
１００ 吸排気システム
４０ ＥＣＵ（制御装置）
５０ 内燃機関
６０ 吸気流路
７０ 排気流路
８０Ｓ 三元触媒
８０Ｕ ＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）
１０ ハニカム基材
１０Ｓａ 流入側端面
１０Ｓｂ 流出側端面
１２ セル
１２Ａ 流入セル
１２Ｂ 流出セル
１４ 隔壁
１４Ｘ 流入セル側触媒領域
１４Ｙ 流出セル側触媒領域
１４ＳＡ 流入セル側の表面
１４ＮＡ 流入セル側の内部領域
１４ＳＢ 流出セル側の表面
１４ＮＢ 流出セル側の内部領域
１６ 封止部
２０ 流入セル側触媒層
３０ 流出セル側触媒層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】