CN109973176B - 排气净化过滤器 - Google Patents

排气净化过滤器 Download PDF

Info

Publication number
CN109973176B
CN109973176B CN201811220327.4A CN201811220327A CN109973176B CN 109973176 B CN109973176 B CN 109973176B CN 201811220327 A CN201811220327 A CN 201811220327A CN 109973176 B CN109973176 B CN 109973176B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust gas
pores
partition wall
particulate matter
pore
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811220327.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109973176A (zh
Inventor
関千晶
森武史
渡边孝行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN109973176A publication Critical patent/CN109973176A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109973176B publication Critical patent/CN109973176B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24492—Pore diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B01D53/885—Devices in general for catalytic purification of waste gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • B01D2255/9202—Linear dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92—Dimensions
    • B01D2255/9205—Porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明提供一种可减低压损并且具有高的催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能的排气净化过滤器。GPF(32)，其包括：过滤器基材(320)，由多孔质的隔离壁(323)区划形成有自排气的流入侧端面(32a)延伸至流出侧端面(32b)的多个单元、且流出侧端面(32b)中的开口经封口的流入侧单元(321)与流入侧端面(32a)中的开口经封口的流出侧单元(322)交替配置；以及TWC(33)，承载于隔离壁(323)，并且GPF的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积与过滤器基材(320)的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积的差为0.015ml/g～0.06ml/g。

Description

排气净化过滤器
技术领域
本发明涉及一种包括三元催化剂的排气净化过滤器。
背景技术
以前，搭载于汽车等的汽油发动机(gasoline engine)中，就燃烧效率的提高等观点而言，直喷汽油发动机的采用进展。但是，所述直喷汽油发动机较气道喷射(PortInjection，PI)发动机而言大量地排出颗粒物(Particulate Matter，PM)等粒子状物质，因此随着近年来的排放限制(PM排出限制、PN(排出微粒子的粒子数)限制)的强化，在汽油发动机的排气通路中设置捕捉粒子状物质的排气净化过滤器(Gasoline ParticulateFilter(汽油颗粒过滤器)，以下称为“GPF”)的技术的研究进展。
另外，在汽油发动机的排气通路中以承载于蜂巢(honeycomb)支撑体的状态设置有对排气中所含的CO、HC及NOx进行清洗的三元催化剂(以下，称为“TWC(Three WayCatalysts)”)。尤其，近年来，为了满足催化剂净化的要求性能而将多个TWC串联配置于排气通路中。因此，除了这些多个TWC以外，也将GPF重新设置于排气通路中的情况就压力损失或成本的观点而言并不优选。
因此，提出有使TWC承载于GPF而除粒子状物质捕捉性能以外还对GPF赋予三元净化功能的技术(例如，参照专利文献1)。关于所述专利文献1的技术，在所谓的壁流式(wallflow type)排气净化过滤器中，将在隔离壁的厚度方向上相当于自与入侧单元相接的隔离壁的表面起朝向出侧单元侧而为隔离壁的厚度的1/2为止的入侧区域中的内部细孔的空隙率设为25％以上、且将保持于所述内部细孔中的催化剂层的平均占有率设为75％以下。由此，可期待催化剂净化性能的进一步的提高。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2017-082745号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，专利文献1的GPF中也存在如下课题：若配置于排气通路内，则压损上升而导致输出降低，并且无法获得高的催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能。另外，行驶距离越延伸，源自油的灰尘(Ash，灰)等粒子状物质也越由排气净化过滤器大量地捕捉，因此所述情况下，所述课题进一步显著。此外，因压损上升而输出降低，由此GPF承载的催化剂量受到限制，因此也无法期待催化剂净化性能为现有的TWC的程度。即，压损与催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能彼此为取舍(trade-off)关系。
本发明是鉴于所述而成，其目的在于提供一种可减低压损并且具有高的催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能的排气净化过滤器。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，本发明提供一种排气净化过滤器(例如，后述的GPF 32)，其为设置于内燃机(例如，后述的发动机1)的排气通路(例如，后述的排气管3)中、且捕捉所述内燃机的排气中的粒子状物质而进行净化的排气净化过滤器，其包括：过滤器基材(例如，后述的过滤器基材320)，由多孔质的隔离壁(例如，后述的隔离壁323)区划形成有自排气的流入侧端面(例如，后述的流入侧端面32a)延伸至流出侧端面(例如，后述的流出侧端面32b)的多个单元，且所述流出侧端面中的开口经封口的流入侧单元(例如，后述的流入侧单元321)、与所述流入侧端面中的开口经封口的流出侧单元(例如，后述的流出侧单元322)交替配置；以及三元催化剂(例如，后述的TWC 33)，承载于所述隔离壁，并且所述排气净化过滤器的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积、与所述过滤器基材的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积的差为0.015ml/g～0.06ml/g。
本发明中，承载有三元催化剂的所谓的壁流型排气净化过滤器的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积、与过滤器基材的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积的差为0.015ml/g～0.06ml/g。即，并非过滤器基材中的气孔而是形成于三元催化剂的粒子间的气孔的气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的、气孔的合计容积为0.015ml/g～0.06ml/g。
由此，在粒子间以充分量形成有0.1μm～10.7μm的大小的气孔的三元催化剂承载于隔离壁(过滤器基材)的表面，因此可将压损的上升抑制为允许的范围内。同时，通过将三元催化剂承载于隔离壁(过滤器基材)的表面，隔离壁(过滤器基材)的表面中的气孔的大小缩小，可抑制排气中所含的灰尘等粒子状物质侵入隔离壁内部的气孔内，因此可抑制粒子状物质所致的初期的压损上升。
此处，本申请人发现粒子状物质所致的初期的压损上升、与粒子状物质堆积后的压损上升为相关关系。即，若可抑制粒子状物质所致的初期的压损上升，则可减低粒子状物质堆积后的压损上升。因此，根据本发明，可抑制粒子状物质所致的初期的压损上升，且可减低粒子状物质堆积后的压损。进而，可并不限制三元催化剂的承载量地减低压损，因此可提供一种可减低压损并且具有高的催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能的排气净化过滤器。
优选为在所述隔离壁的厚度方向上，所述隔离壁中的所述三元催化剂的含有率在所述流入侧单元侧比在所述流出侧单元侧大。
所述发明中，隔离壁中的三元催化剂的含有率是在隔离壁的厚度方向上较流出侧单元侧而言，流入侧单元侧更多。
由此，与在隔离壁均匀地承载三元催化剂的情况相比，可确保所需的催化剂净化性能、且可抑制粒子状物质侵入隔离壁内部的气孔内，可抑制压损的上升。
另外，灰尘或PM等粒子状物质缓慢地堆积于流出侧端面的开口经封口的流入侧单元的流出侧端部，因此排气流至流入侧单元的流出侧端部的附近后，通过隔离壁而流入流出侧单元。即，排气与承载于流入侧单元侧的三元催化剂的接触机会多于与承载于流出侧单元侧的三元催化剂的接触机会。因此，根据本发明，在隔离壁的厚度方向上，隔离壁中的三元催化剂的含有率在流入侧单元侧比在流出侧单元侧大，因此可增加排气与三元催化剂的接触机会而提高两者的接触性，结果可效率良好地进行净化。
优选为所述过滤器基材的气孔径大于5μm，所述三元催化剂的粒度分布中的自小粒径侧起的累计分布为90％时的粒子径D90为5μm以下。
所述发明中，过滤器基材的气孔径大于5μm，另一方面，三元催化剂的粒子径D90为5μm以下。为了将三元催化剂承载于过滤器基材的气孔内表面，需要使三元催化剂的粒子径小于过滤器基材的气孔径，但是根据所述发明，三元催化剂的粒子径D90小于过滤器基材的气孔径而为5μm以下，因此可将三元催化剂更确实地承载于过滤器基材的气孔内表面，且更确实地获得高的催化剂净化性能。另外，同时，三元催化剂的粒子径D90为5μm以下而小，因此也可进一步抑制压损的上升。
优选为所述过滤器基材的气孔径大于5μm，所述三元催化剂的粒度分布中的自小粒径侧起的累计分布为90％时的粒子径D90为0.5μm～3μm。
所述发明中，过滤器基材的气孔径大于5μm，另一方面，三元催化剂的粒子径D90为0.5μm～3μm。通常，将三元催化剂的粒子径设为小于0.5μm在制造上有困难，但是根据本发明，三元催化剂的粒子径D90为0.5μm以上，因此容易制造。另外，三元催化剂的粒子径D90为3μm以下而进一步小，因此可将三元催化剂进而确实地承载于过滤器基材的气孔内表面，进而在获得高的催化剂净化性能的同时也进一步抑制压损的上升。
[发明的效果]
根据本发明，可提供一种可减低压损并且具有高的催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能的排气净化过滤器。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的内燃机的排气净化装置的构成的图。
图2是所述实施方式的GPF的剖面示意图。
图3是所述实施方式的GPF的放大剖面图。
图4是表示所述实施方式的过滤器基材的气孔分布的优选的一例的图。
图5是表示实施例1～实施例6及比较例1的GPF的气孔分布的图。
图6是示意性表示所述实施方式的TWC的粒子表面中的气孔的图。
图7是示意性表示所述实施方式的TWC的粒子间所形成的气孔的图。
图8是所述实施方式的GPF的隔离壁的放大剖面图。
图9是表示粒子状物质的堆积量与压损的关系的图。
图10是粒子状物质的堆积初期的GPF的剖面图。
图11是粒子状物质的堆积中期的GPF的剖面图。
图12是粒子状物质的堆积后期的GPF的剖面图。
图13是表示自汽油发动机排出的粒子状物质的粒子径分布与自柴油发动机(diesel engine)排出的粒子状物质的粒子径分布的图。
图14是表示灰尘堆积初期的压损的斜率与灰尘堆积后期的压损的关系的图。
图15是实施例3的GPF的耐久试验后(粒子状物质堆积后)的剖面扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)图像。
图16是比较例1的GPF的耐久试验后(粒子状物质堆积后)的剖面SEM图像。
图17是比较例2的GPF的耐久试验后(粒子状物质堆积后)的剖面SEM图像。
图18是实施例1的GPF的电子探针显微分析(Electron Probe Micro Analysis，EPMA)图像。
图19是实施例2的GPF的EPMA图像。
图20是实施例3的GPF的EPMA图像。
图21是比较例1的GPF的EPMA图像。
图22是比较例2的GPF的EPMA图像。
图23是表示实施例1～实施例3及比较例1的GPF的模拟灰尘堆积量与压损的关系的图。
图24是表示实施例1～实施例3及比较例1～比较例2的GPF的粒子径D90与催化剂净化性能(NOx净化性能)的关系的图。
图25是表示实施例1～实施例6及比较例1的GPF的气孔分布的图。
图26是表示实施例1～实施例3及比较例1的GPF的催化剂粒子间气孔容积与堆积初期的压损的关系的图。
[符号的说明]
1：发动机(内燃机)
2：排气净化装置
3：排气管(排气通路)
32：GPF(排气净化过滤器)
32a：流入侧端面
32b：流出侧端面
33：TWC(三元催化剂)
320：过滤器基材
323：隔离壁
321：流入侧单元
322：流出侧单元
324：流入侧封口部
325：流出侧封口部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的内燃机(以下，称为“发动机”)1的排气净化装置2的构成的图。
发动机1为直喷方式的汽油发动机。如图1所示，排气净化装置2包括自流通排气的排气管3的上游侧起依次设置的TWC 31、以及作为排气净化过滤器的GPF 32。
TWC 31通过将排气中的HC氧化为H2O与CO2、将CO氧化为CO2、将NOx还原为N2而进行净化。TWC 31例如使用将作为催化剂金属的Pd或Rh等贵金属承载于包含氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈、沸石等氧化物的载体上而成者。所述TWC 31通常是承载于蜂巢支撑体上。
另外，TWC 31包含具有储氧能力(Oxygen Storage Capacity，OSC)的OSC材。作为OSC材，除了CeO2以外，还使用CeO2与ZrO2的复合氧化物(以下，称为“CeZr复合氧化物”)等。其中，CeZr复合氧化物因具有高的耐久性而优选使用。再者，也可将所述催化剂金属承载于这些OSC材上。
TWC 31的制备方法并无特别限定，可利用现有公知的浆料法等进行制备。例如，在制备包含所述氧化物、贵金属、OSC材等的浆料后，将所制备的浆料涂布于堇青石(cordierite)制的蜂巢支撑体上并进行煅烧而制备。
GPF 32捕捉排气中的粒子状物质并进行净化。具体而言，在排气通过后述的隔离壁内的微细的细孔时，粒子状物质堆积于隔离壁的表面，由此捕捉粒子状物质。
此处，本说明书中的粒子状物质包含煤烟(碳烟灰(carbon soot))、油的燃烧余烬(SOF)、油的燃烧灰烬即灰尘(Ash，灰)、PM等粒子状物质。近年来，这些粒子状物质的排出限制严格化，不仅限制(PM限制)这些粒子状物质的总排出重量(g/km、g/kW)，而且也限制(PN限制)例如PM2.5等粒子径2.5μm以下的小的粒子状物质的排出个数。对此，本实施方式的GPF 32能够应对这些PM限制或PN限制。
图2是本实施方式的GPF 32的剖面示意图。
如图2所示，GPF 32包括过滤器基材320。过滤器基材320例如为在轴向上长的圆柱形状，且是由堇青石、富铝红柱石(mullite)、碳化硅(SiC)等多孔质体形成。过滤器基材320中设置有自流入侧端面32a延伸至流出侧端面32b的多个单元，这些单元是由隔离壁323区划形成。
过滤器基材320包括将流入侧端面32a中的开口封口的流入侧封口部324。由流入侧封口部324将流入侧端面32a中的开口封口而成的单元构成流出侧单元322，所述流出侧单元322的流入侧端部闭塞，另一方面，流出侧端部开口，且使通过隔离壁323内的排气向下游流出。
流入侧封口部324通过自过滤器基材320的流入侧端面32a封入封口用粘固剂(cement)而形成。
过滤器基材320包括将流出侧端面32b中的开口封口的流出侧封口部325。由流出侧封口部325将流出侧端面32b中的开口封口而成的单元构成流入侧单元321，所述流入侧单元321的流入侧端部开口，另一方面，流出侧端部闭塞，且自排气管3流入排气。
流出侧封口部325通过自过滤器基材320的流出侧端面32b封入封口用粘固剂而形成。
再者，通过将单元的流入侧端面32a中的开口、与流出侧端面32b中的开口彼此不同地封口，流出侧端面32b中的开口经封口的流入侧单元321、与流入侧端面32a中的开口经封口的流出侧单元322交替配置。更详细而言，流入侧单元321与流出侧单元322彼此以格子状(棋盘格状)邻接而配置。
图3是本实施方式的GPF 32的放大剖面图。
如图3所示，在隔离壁323的表面承载有TWC 33。TWC 33是以经微粒子化的状态受到承载，因此如图3所示，也承载于构成隔离壁323的过滤器基材320的表面侧的气孔内。在隔离壁323的表面堆积灰尘等粒子状物质P，但过滤器基材320的气孔并未由这些粒子状物质P闭塞。另外，TWC 33中如后述般在粒子间形成有气孔，过滤器基材320的气孔也未由所述TWC 33闭塞。即，如图3所示，隔离壁323内残存气孔34而确保排气的气流F，从而不会产生大的压力损失。
图4是表示本实施方式的过滤器基材320的气孔分布的优选的一例的图。所述气孔分布是由Hg孔隙计(porosimeter)测定。图4中，横轴表示气孔径(μm)，纵轴表示Log微分气孔容积分布dV/d(logD)(ml/g)。
如图4所示，得知过滤器基材320的气孔径的峰值自5μm起上升。其是指过滤器基材320的气孔的气孔径大于5μm。如此，本实施方式中，构成隔离壁323的过滤器基材320优选为气孔径大于5μm。若气孔径大于5μm，则在与后述的TWC 33的粒子径的关系下TWC 33可进入过滤器基材320的气孔内，可将TWC 33承载于隔离壁323表面侧中的气孔内表面。
再者，关于过滤器基材320的气孔率，优选为55％～68％。若过滤器基材320的气孔率为所述范围内，则在承载TWC 33时可抑制压损急剧地恶化。再者，由Hg孔隙计测定的气孔分布中的中值径与PN捕集性能相关。例如，本实施方式中，PN捕集性能为85％，因利用Hg孔隙计的中值径为19μm而小，因此PN捕集性能也优异。
对此，优选为TWC 33经微粒子化，且优选为粒度分布中的自小粒径侧起的累计分布为90％时的粒子径D90为5μm以下。若TWC 33的D90为5μm以下，则在与构成所述隔离壁323的过滤器基材320的气孔径的关系下TWC 33可进入气孔内，可将TWC 33承载于气孔内表面。因此，更确实地获得高的催化剂净化性能，并且TWC 33的D90为5μm以下而小，因此也可进一步抑制压损的上升。
更优选为TWC 33的D90为0.5μm～3μm。通常，将三元催化剂的粒子径设为小于0.5μm在制造上有困难，但是若三元催化剂的粒子径D90为0.5μm以上，则容易制造。另外，若三元催化剂的粒子径D90为3μm以下而进一步小，则可将三元催化剂进一步确实地承载于过滤器基材的气孔内表面，进而在获得高的催化剂净化性能的同时也可进一步抑制压损的上升。
此处，图5是表示后述的实施例1～实施例6及比较例1的GPF的气孔分布的图。所述气孔分布是由Hg孔隙计测定。图5中，横轴表示气孔径(μm)，纵轴表示Log微分气孔容积分布dV/d(logD)(ml/g)。再者，图5中，实施例1～实施例6及比较例1分别对应于后述的实施例1～实施例6及比较例1，过滤器基材表示后述的各实施例及比较例中使用的过滤器基材。
如图5所示，GPF的气孔分布大致分为气孔径小于0.1μm的第1区域、气孔径为0.1μm～10.7μm的第2区域、及气孔径大于10.7μm的第3区域此三个区域。
气孔径小于0.1μm的第1区域中的气孔表示TWC 33的粒子表面中的气孔。此处，图6是示意性表示本实施方式的TWC 33的粒子表面中的气孔333的图。如图6所示，在TWC 33的粒子表面存在形成于承载所述催化剂金属331的多孔质的载体332中的气孔333。存在于所述TWC 33的粒子表面的气孔333的气孔径小于0.1μm，从而构成所述第1区域的气孔。
气孔径为0.1μm～10.7μm的第2区域中的气孔表示形成于TWC 33的粒子间的气孔、与构成隔离壁323的过滤器基材320的气孔的一部分(小气孔)。此处，图7是示意性表示形成于本实施方式的TWC 33的粒子间的气孔330的图。如图7所示，在TWC 33的粒子间形成有气孔330，且所述气孔330的气孔径为0.1μm～10.7μm的范围内。即，形成于TWC 33的粒子间的气孔330、与构成隔离壁323的过滤器基材320的气孔的一部分(小气孔)构成所述第2区域的气孔。
气孔径大于10.7μm的第3区域中的气孔表示构成隔离壁323的过滤器基材320的气孔。此处，图8是本实施方式的GPF 32的隔离壁323的放大剖面图。如图8所示，在隔离壁323内存在气孔34，所述气孔34的气孔径大于10.7μm。即，形成于构成隔离壁323的过滤器基材320内的气孔34构成所述第3区域的气孔。
根据以上，本实施方式：图5所示般的GPF 32的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内(即，所述第2区域)的气孔的合计容积、与过滤器基材320的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内(即，所述第2区域)的气孔的合计容积的差为0.015ml/g～0.06ml/g。即，并非过滤器基材320中的气孔34而是形成于TWC 33的粒子间的气孔330的气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的、气孔的合计容积为0.015ml～0.06ml/g。
由此，在催化剂粒子间以充分量形成有0.1μm～10.7μm的大小的气孔的TWC 33承载于隔离壁323(过滤器基材320)的表面，因此可将压损的上升抑制为允许的范围内。同时，通过将TWC 33承载于隔离壁323(过滤器基材320)的表面，隔离壁323(过滤器基材320)的表面中的气孔的大小缩小，可抑制排气中所含的灰尘等粒子状物质P侵入隔离壁323内部的气孔内，因此可抑制粒子状物质P的堆积所致的初期的压损上升。
此处，参照图9～图12对粒子状物质P的堆积量与压损的关系进行详细说明。
图9是表示粒子状物质P的堆积量与压损的关系的图。图10是粒子状物质P的堆积初期的GPF 32的剖面图。图11是粒子状物质P的堆积中期的GPF 32的剖面图。图12是粒子状物质P的堆积后期的GPF 32的剖面图。
如图9所示，粒子状物质P的堆积量与压损的关系可区分为初期、中期、后期三个区域。再者，图9的关系图是表示将粒子状物质P的堆积量设为模拟性堆积灰尘(Ash)时的堆积量时的压损。图9中，横轴表示模拟灰尘(Ash)的堆积量(g/L)，纵轴表示压损(Pa)。
对于图9中的各区域中的压损的举动，可基于下述式(1)所表示的压力损失计算式(范宁(Fanning)公式)进行说明。
[数式1]
ΔP＝λ×(L/D)×(rV2/2)…式(1)
所述式(1)中，ΔP表示压损，λ表示摩擦系数，L表示包含灰尘在内的隔离壁的厚度，D表示后述的排气通过气孔径，r表示排气密度，V表示排气的流速。
如图10所示，在粒子状物质P的堆积初期，灰尘等粒子状物质P侵入隔离壁323(过滤器基材320)的表面侧的气孔34内并堆积。由此，通过排气的气孔34的排气通过气孔径D缩小，如根据所述式(1)而明确般，产生图9所示的压损的急剧的上升。所述现象受TWC 33的影响大，本实施方式中，可通过对TWC 33的粒子径或粒子间的气孔径、气孔容积进行控制而抑制所述现象。
图13是表示自汽油发动机排出的粒子状物质的粒子径分布与自柴油发动机排出的粒子状物质的粒子径分布的图。图13中，横轴表示粒子状物质的粒子径，纵轴表示频率。
根据所述图13得知，自汽油发动机排出的粒子状物质与自柴油发动机排出的粒子状物质相比，存在大量的粒子径约0.2μm的小的粒子状物质。所述粒子径约0.2μm的粒子状物质小于构成隔离壁323的过滤器基材320的气孔的气孔径，因此侵入隔离壁323(过滤器基材320)的表面侧的气孔34内，会成为粒子状物质P的堆积初期的压损上升的原因。因此，粒子状物质P的堆积初期的压损上升可谓是在汽油发动机的情况下显著引发的现象。
其次，如图11所示，在粒子状物质P的堆积中期，由堆积于过滤器基材320的表面的粒子状物质P形成粒子状物质层。由此，相当于排气的隔离壁透过距离的包含灰尘在内的隔离壁323的厚度L增加，如根据所述式(1)而明确般，压损呈一次函数地上升。再者，所述现象受TWC 33的影响小。
如图12所示，在粒子状物质P的堆积后期，灰尘等粒子状物质P堆积于流入侧单元321的流出侧端面32b附近。由此，在流出侧端面32b附近，排气的透过受到限制而排气的流速上升，结果，如根据所述式(1)而明确般，压损呈二次函数地上升。再者，所述现象受TWC33的影响小。
图14是表示灰尘堆积初期的压损的斜率与灰尘堆积后期的压损的关系的图。图14中，横轴表示直至灰尘堆积量20g/L的压损的斜率，纵轴表示灰尘堆积量160g/L时的压损。
根据所述图14得知，灰尘等粒子状物质P的堆积初期的压损的斜率、与堆积后期的压损彼此相关。即，得知通过抑制粒子状物质P的堆积初期的压损上升而可抑制堆积后期、即耐久后的压损上升。因此，如所述般，根据可抑制粒子状物质P的堆积初期的压损上升的本实施方式的GPF 32，可确实地抑制粒子状物质堆积后的压损上升。
返回图3，TWC 33与所述TWC 31同样地，通过将排气中的HC氧化为H2O与CO2、将CO氧化为CO2、将NOx还原为N2而进行净化。TWC 33例如使用将作为催化剂金属的Pd或Rh等贵金属承载于包含氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈、沸石等氧化物的载体上而成者。
另外，TWC 33包含OSC材(氧吸收释放材)。作为OSC材，除了CeO2以外，还使用CeO2与ZrO2的复合氧化物(以下，称为“CeZr复合氧化物”)等。其中，CeZr复合氧化物因具有高的耐久性而优选使用。再者，也可将所述催化剂金属承载于这些OSC材上。为了同时有效地产生所述TWC的催化作用，优选为将燃料与空气的比(以下称为“空燃比”)保持为完全燃烧反应中的化学计量比(以下称为“理论配比(stoichiometric)”)附近，但是通过将OSC材作为助催化剂而与催化剂金属一同使用而获得更高的催化剂净化性能，所述OSC材具有在氧化环境下吸留氧并在还原环境下释放氧的氧吸留释放能力。
TWC 33的制备方法并无特别限定，可利用现有公知的浆料法等进行制备。例如，在将包含所述氧化物、贵金属、OSC材等的浆料研磨(milling)并进行制备后，将所制备的浆料涂布于过滤器基材320并进行煅烧而制备。再者，TWC的催化剂粒径可通过变更研磨时间来调整。
具有所述构成的TWC 33的载体涂料(washcoat)量优选为40g/L～80g/L。若TWC 33的载体涂料量为所述范围内，则减低压损上升并且获得高的催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能。
再者，本实施方式中，TWC 33可包含其他贵金属、例如Pt作为催化剂金属。
另外，本实施方式的GPF 32优选为在隔离壁323的厚度方向上，隔离壁323中的TWC33的含有率在流入侧单元321侧比在流出侧单元322侧大。即，优选为图3所示的隔离壁323的进口(Inlet)侧较隔离壁323的出口(Outlet)侧而言，TWC 33的含量更多。
由此，与在隔离壁323均匀地承载TWC的情况相比，可确保所需的催化剂净化性能、且可抑制粒子状物质侵入隔离壁323内部的气孔内，可抑制压损的上升。
另外，灰尘或PM等粒子状物质P缓慢地堆积于流出侧端面32b的开口经封口的流入侧单元321的流出侧端部，因此排气流至流入侧单元321的流出侧端部的附近后，通过隔离壁323而流入流出侧单元322。即，排气与承载于流入侧单元321侧的TWC 33的接触机会多于与承载于流出侧单元322侧的TWC 33的接触机会。所述情况尤其在堆积初期的阶段、或例如内燃机为汽油发动机的情况下显著。因此，根据本实施方式的GPF 32，在隔离壁323的厚度方向上，隔离壁323中的TWC 33的含有率在流入侧单元321侧比在流出侧单元322大，因此可增加排气与TWC 33的接触机会而提高两者的接触性，结果可效率良好地进行净化。
包括以上构成的本实施方式的GPF 32例如是利用活塞上推法制造。活塞上推法中，利用研磨制作包含规定量的TWC 33的构成材料的浆料，将过滤器基材的流入侧端面设为浆料流入入口，并利用活塞上推法以WC量60g/L将TWC 33承载于过滤器基材，其后，使其干燥并进行煅烧，由此获得GPF 32。
再者，本发明并不限定于所述实施方式，在可达成本发明的目的的范围内的变形、改良等包含于本发明中。
[实施例]
其次，对本发明的实施例进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。
[实施例1～实施例6、比较例1～比较例2]
首先，将硝酸Pd水溶液与Al2O3载体(萨索尔(Sasol)股份有限公司制造的氧化铝，商品名“SCFa140/L3”)投入蒸发器内，使Pd含浸承载于Al2O3载体。继而，使其干燥后，在600℃下进行煅烧，获得Pd/Al2O3催化剂。同样地，制备硝酸Pd与CeO2·ZrO2系复合氧化物(第一稀有元素化学工业股份有限公司制造的CeO2·ZrO2系复合氧化物(Ce：Zr＝4：6))，获得Pd/CeO2·ZrO2催化剂。贵金属Pd量均是设为1.77质量％。再者，所使用的载体的尺寸为φ118.4mm×91mm、1L尺寸。
继而，将Pd/Al2O3催化剂与Pd/CeO2·ZrO2催化剂等量混合，并且将水及粘合剂混合并利用球磨机进行研磨。使各实施例及比较例的研磨时间不同而制备催化剂粒子径不同的TWC。具体而言，各实施例及比较例的催化剂粒子径为0.5μm(实施例1)、1.2μm(实施例2)、2.8μm(实施例3)、4.1μm(实施例4)、4.5μm(实施例5)、5.4μm(实施例6)、8.3μm(比较例1)、3.4μm(比较例2)。再者，TWC的粒子径D90的测定是利用浆料状态下的粒度分布进行。
实施例1～实施例6及比较例1中，将过滤器基材的流入侧端面设为浆料流入入口，并利用活塞上推方法以WC量60g/L将所述TWC承载于过滤器基材上。其后，一边流通空气一边在150℃下进行干燥，之后在600℃下进行煅烧，获得各GPF。
比较例2中，将过滤器基材的流出侧端面设为浆料流入入口，并利用活塞上推方法以WC量60g/L将所述TWC承载于过滤器基材上。其后，一边流通空气一边在150℃下进行干燥，之后在600℃下进行煅烧，获得各GPF。
[Inlet/Outlet比率]
关于各实施例及比较例的GPF的Inlet/Outlet比率，通过对各GPF的剖面进行利用EPMA(JEOL股份有限公司制造的FE-EPMA，商品名“JXA-8500F”)的元素分布映射而进行测定。更详细而言，对测定所得的EPMA图像使用日本罗伯分析软件(roper MediaCybernetics)事业部制造的图像分析软件“Image-Pro Plus 6.1”进行三值化，并对过滤器基材(载体)、TWC、气孔进行颜色区分。继而，在隔离壁的Inlet侧与Outlet侧求出对于气孔的TWC的占有率，由此算出Inlet/Outlet比率。
[耐久试验]
对各实施例及比较例的GPF进行使用石膏作为模拟灰尘的耐久性试验。具体而言，首先，对石膏进行煅烧后，实施研磨直至成为接近实际的灰尘的粒径。继而，使用自制抽吸装置(将大型干式泵(设计排气量1850L/分钟)连接于槽(tank)并进行真空吸抽)，对过滤器基材抽吸规定的模拟灰尘量，由此模拟实际行驶的耐久。
[压损]
对各实施例及比较例的GPF的压损使用筑波理化精机(Tsukubarikaseiki)制造的催化剂载体压损试验装置实施测定。具体而言，设置GPF全尺寸(full size)(φ118.4mm×91mm)并以流量2.17m3/分钟(冷流(COLD FLOW))流通空气(Air)，测定压损。
[考察]
对TWC的粒子径D90为3μm的实施例3的GPF算出Inlet/Outlet比率，结果为1.67。图15是实施例3的GPF的耐久试验后(粒子状物质堆积后)的剖面SEM图像。如所述图15所示，确认到若Inlet/Outlet比率≧1，则Inlet侧的气孔因TWC而狭小化，粒子状物质难以进入至气孔内。
对TWC的粒子径D90为8μm的比较例1的GPF算出Inlet/Outlet比率，结果为1.82。图16是比较例1的GPF的耐久试验后(粒子状物质堆积后)的剖面SEM图像。如所述图16所示，确认到在Inlet/Outlet比率≧1但TWC的粒子径D90大的情况下，灰尘等粒子状物质通过催化剂粒子间而容易进入。
对TWC的粒子径D90为3μm的比较例2的GPF算出Inlet/Outlet比率，结果为0.53。图17是比较例2的GPF的耐久试验后(粒子状物质堆积后)的剖面SEM图像。如所述图17所示，确认到若Inlet/Outlet比率≦1，则Inlet侧的气孔不会因TWC而狭小化，粒子状物质容易进入气孔内。
再者，对TWC的粒子径D90为0.5μm的实施例1的GPF算出Inlet/Outlet比率，结果为3.07。另外，对TWC的粒子径D90为1μm的实施例2的GPF算出Inlet/Outlet比率，结果为1.38。确认到均为Inlet/Outlet比率≧1。
图18～图22是实施例1～实施例3及比较例1～比较例2的各GPF的EPMA图像。这些图18～图22中，最白的部分表示TWC，最黑的部分表示气孔，灰色部分表示过滤器基材。如根据这些图而明确般，确认到除图21所示的比较例1以外，TWC充分承载于过滤器基材的气孔内表面。另外，确认到除图22所示的比较例2以外，Inlet侧的气孔因TWC而狭小化。
图23是表示各实施例及比较例的GPF的模拟灰尘堆积量与压损的关系的图。图23中，横轴表示模拟灰尘堆积量(g/L)，纵轴表示压损(Pa)。图23表示Inlet/Outlet比率≧1的实施例1～实施例3与比较例1的GPF的模拟灰尘堆积量与压损的关系。如图23所示般，确认到TWC的粒子径D90均为3μm以下的实施例1～实施例3的GPF中，模拟灰尘堆积初期的压损几乎未上升。另一方面，确认到TWC的粒子径D90为8μm的比较例1的GPF中，模拟灰尘堆积初期的压损上升。
图24是表示各实施例及比较例的GPF的粒子径D90与催化剂净化性能(NOx净化性能)的关系的图。图24中，横轴表示粒子径D90(μm)，纵轴表示NOx净化性能(％)。再者，NOx净化性能(％)是在高温下、稀浓(lean-rich)环境下对耐热后(老化(Aged)后)的试验片(testpiece)利用单体评价装置以φ1英寸进行挖出而进行评价。评价装置是使用模拟排出气体的气体组成的气体，并将400℃设为恒定温度，且设为SV＝25万/时。
如图24所示，得知催化剂净化性能在TWC的粒子径D90大时良好，但若考虑到压损，则在D90小时良好，即便为相同的小粒径，若Inlet/Outlet比率≧1，则如若将实施例1～实施例3与比较例2加以比较而明确般，TWC与排气的接触性提高而净化性能提高。确认到Inlet/Outlet比率≧1且TWC的粒子径D90为0.5μm～3μm满足催化剂净化性能及压损两者。
图25是表示实施例1～实施例6及比较例1的GPF的气孔分布的图。更详细而言，是将所述图5中的气孔径10.7μm以下的范围放大而成的部分放大图。图25中，横轴表示气孔径(μm)，纵轴表示Log微分气孔容积分布dV/d(logD)(ml/g)。
如上所述，气孔径为0.1μm～10.7μm的第2区域中的气孔是由形成于催化剂粒子间的气孔、与构成隔离壁的过滤器基材的气孔的一部分(小气孔)构成。如图25所示，确认到所述第2区域中，各实施例均为与过滤器基材相比气孔容积(ml/g)发生变化，且在催化剂粒子间形成有气孔。
图26是表示实施例1～实施例3及比较例1的GPF的催化剂粒子间气孔容积与堆积初期的压损的关系的图。图26中，横轴表示催化剂粒子间气孔容积(ml/g)，纵轴表示堆积模拟灰尘20g/L时的压损(Pa)。另外，图26中，括号内的数值表示GPF的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积、与过滤器基材的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积的差、即催化剂粒子间气孔容积(mL/g)。
此处，得知若灰尘20g/L堆积时的压损超过2000Pa，则对输出造成不良影响。因此，根据图26的结果，确认到若GPF的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积、与过滤器基材的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积的差、即催化剂粒子间气孔容积为0.015ml/g～0.06ml/g，则可减低压损并且获得高的催化剂净化性能及粒子状物质捕捉性能。

Claims (3)

1.一种排气净化过滤器，其为设置于内燃机的排气通路中、且捕捉所述内燃机的排气中的粒子状物质而进行净化的排气净化过滤器，其特征在于，包括：
过滤器基材，由多孔质的隔离壁区划形成有自排气的流入侧端面延伸至流出侧端面的多个单元，且所述流出侧端面中的开口经封口的流入侧单元与所述流入侧端面中的开口经封口的流出侧单元交替配置；以及
三元催化剂，承载于所述隔离壁，并且
所述排气净化过滤器的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积与所述过滤器基材的气孔分布中气孔径处于0.1μm～10.7μm的范围内的气孔的合计容积的差为0.015ml/g～0.06ml/g，所述过滤器基材的气孔径大于5μm，
所述三元催化剂的粒度分布中的自小粒径侧起的累计分布为90％时的粒子径D90为5μm以下。
2.根据权利要求1所述的排气净化过滤器，其特征在于：在所述隔离壁的厚度方向上，所述隔离壁中的所述三元催化剂的含有率在所述流入侧单元侧比在所述流出侧单元侧大。
3.根据权利要求1所述的排气净化过滤器，其特征在于：所述过滤器基材的气孔径大于5μm，
所述三元催化剂的粒度分布中的自小粒径侧起的累计分布为90％时的粒子径D90为0.5μm～3μm。
CN201811220327.4A 2017-12-28 2018-10-19 排气净化过滤器 Active CN109973176B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017253752A JP6567035B2 (ja) 2017-12-28 2017-12-28 排気浄化フィルタ
JP2017-253752 2017-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109973176A CN109973176A (zh) 2019-07-05
CN109973176B true CN109973176B (zh) 2021-08-17

Family

ID=67058833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811220327.4A Active CN109973176B (zh) 2017-12-28 2018-10-19 排气净化过滤器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10415446B2 (zh)
JP (1) JP6567035B2 (zh)
CN (1) CN109973176B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6608090B1 (ja) * 2018-08-09 2019-11-20 エヌ・イーケムキャット株式会社 排ガス浄化触媒
JP6617181B1 (ja) * 2018-08-09 2019-12-11 エヌ・イーケムキャット株式会社 排ガス浄化触媒
WO2020202253A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 本田技研工業株式会社 排気浄化フィルタ
JP7002504B2 (ja) * 2019-07-29 2022-02-04 株式会社Soken 排ガス浄化フィルタ
JP6940786B2 (ja) * 2019-07-31 2021-09-29 株式会社デンソー 排ガス浄化フィルタ
JP2024502271A (ja) * 2020-12-24 2024-01-18 ビーエーエスエフ コーポレーション 微粒子フィルタ
JP7178432B2 (ja) * 2021-01-18 2022-11-25 本田技研工業株式会社 排気浄化フィルタ
CN114810284A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 本田技研工业株式会社 排气净化过滤器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003074848A1 (fr) * 2002-03-04 2003-09-12 Ibiden Co., Ltd. Filtre en nid d'abeilles pour la decontamination des gaz d'echappement et appareil de decontamination de gaz d'echappement
CN1474043A (zh) * 2002-06-13 2004-02-11 �����Զ�����ʽ���� 排气净化过滤器催化剂
CN1838983A (zh) * 2003-08-22 2006-09-27 王世来股份有限公司 排气净化蜂窝状过滤器及其制造方法
CN101678349A (zh) * 2008-05-20 2010-03-24 揖斐电株式会社 蜂窝结构体
CN101918113A (zh) * 2007-12-18 2010-12-15 巴斯夫公司 催化滤烟器的无钝化涂布法
JP2017217646A (ja) * 2016-06-02 2017-12-14 株式会社キャタラー 排ガス浄化フィルタ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW386042B (en) * 1996-12-27 2000-04-01 Nippon Catalytic Chemical Ind Catalyst for removing organic halogen compounds, preparation method thereforand method for removing organic halogen compounds
US20080092499A1 (en) * 2004-09-14 2008-04-24 Ngk Insulators Ltd Porous Honeycomb Filter
WO2007102561A1 (ja) * 2006-03-07 2007-09-13 Ngk Insulators, Ltd. セラミック構造体及びその製造方法
JP5150132B2 (ja) * 2007-04-27 2013-02-20 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタシステム
JP2010227767A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Ngk Insulators Ltd ハニカムフィルタ
WO2011040563A1 (ja) * 2009-09-30 2011-04-07 住友大阪セメント株式会社 排ガス浄化フィルタ
JP5390438B2 (ja) * 2010-03-11 2014-01-15 日本碍子株式会社 ハニカム触媒体
JP6200212B2 (ja) * 2012-12-03 2017-09-20 日本碍子株式会社 ハニカム触媒体
US10677124B2 (en) * 2015-09-24 2020-06-09 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust purification filter
GB2546164A (en) * 2015-09-30 2017-07-12 Johnson Matthey Plc Gasoline particulate filter
JP6594163B2 (ja) 2015-10-30 2019-10-23 株式会社キャタラー 排ガス浄化装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003074848A1 (fr) * 2002-03-04 2003-09-12 Ibiden Co., Ltd. Filtre en nid d'abeilles pour la decontamination des gaz d'echappement et appareil de decontamination de gaz d'echappement
CN1474043A (zh) * 2002-06-13 2004-02-11 �����Զ�����ʽ���� 排气净化过滤器催化剂
CN1838983A (zh) * 2003-08-22 2006-09-27 王世来股份有限公司 排气净化蜂窝状过滤器及其制造方法
CN101918113A (zh) * 2007-12-18 2010-12-15 巴斯夫公司 催化滤烟器的无钝化涂布法
CN101678349A (zh) * 2008-05-20 2010-03-24 揖斐电株式会社 蜂窝结构体
JP2017217646A (ja) * 2016-06-02 2017-12-14 株式会社キャタラー 排ガス浄化フィルタ

Also Published As

Publication number Publication date
JP6567035B2 (ja) 2019-08-28
US20190203621A1 (en) 2019-07-04
CN109973176A (zh) 2019-07-05
JP2019118856A (ja) 2019-07-22
US10415446B2 (en) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109973176B (zh) 排气净化过滤器
EP2105200B1 (en) Catalyst-carrying filter
JP6023395B2 (ja) 触媒担持フィルタ
US8894943B2 (en) Catalyst-carrying filter
US8496883B2 (en) Honeycomb filter
CN112055615B (zh) 废气净化用催化剂
EP2105199B1 (en) Catalyst-carrying filter
JP2011104524A (ja) 触媒担持フィルタ、及び排ガス浄化システム
EP2556875B1 (en) Exhaust gas purification filter
JP2018171615A (ja) 排ガス浄化用触媒
US20240033687A1 (en) Catalytically active particle filter with a high degree of filtering efficiency
US20220193649A1 (en) Exhaust purification filter
WO2018180705A1 (ja) 排ガス浄化用触媒
US20240100478A1 (en) Catalytically active particle filter with a high degree of filtering efficiency
US11473472B2 (en) Exhaust gas control apparatus and manufacturing method thereof
JP7178432B2 (ja) 排気浄化フィルタ
JP7271610B2 (ja) パティキュレートフィルタ
WO2021131630A1 (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2014184422A (ja) 触媒コートフィルタ及び触媒コートフィルタ用担体
US20220226763A1 (en) Exhaust emission control filter
US20220042436A1 (en) Exhaust gas purification filter
EP4338813A1 (en) Particulate filter
WO2024053260A1 (ja) パティキュレートフィルタ
JP2022111085A (ja) 排気浄化フィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant