JP2000034918A - 触媒コンバータおよびその製造方法 - Google Patents

触媒コンバータおよびその製造方法

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JP2000034918A
JP2000034918A JP10201555A JP20155598A JP2000034918A JP 2000034918 A JP2000034918 A JP 2000034918A JP 10201555 A JP10201555 A JP 10201555A JP 20155598 A JP20155598 A JP 20155598A JP 2000034918 A JP2000034918 A JP 2000034918A
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holding mat
edge
catalytic converter
peripheral surface
metal plate
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Shinichi Tosa
真一 土佐
Junichi Nakade
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モノリス担体の外周面に作用する面圧の、周
方向におけるばらつきを極力を抑制し得るようにした触
媒コンバータを提供する。 【解決手段】 触媒コンバータ1は、触媒を担持する円
柱状モノリス担体5と、そのモノリス担体5の外周面に
巻付けられる保持マット6と、その保持マット6を覆う
アウタシェル7とを有する。保持マット6は、周方向両
端縁a,bにより形成された突合せ部分d1 〜d4 を持
つ複数のC形環状部61 〜64 を有する。それらC形環
状部61 〜64 は、モノリス担体5の母線方向に並ぶと
共に複数の突合せ部分d1 〜d4 をそのモノリス担体5
の周方向に等間隔に配置して相隣るもの相互が一体化さ
れている

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は触媒コンバータ、特
に、触媒を担持する円柱状モノリス担体と、そのモノリ
ス担体の外周面に巻付けられる保持マットと、その保持
マット(6)を覆うアウタシェルとを有する触媒コンバ
ータおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図10,11に示すように、モノ
リス担体5の外周面に巻付けられた保持マット6の突合
せ部分dは、一方の周方向端縁aと他方の周方向端縁b
とを突合せると共に一方の凹形切欠きmに、他方の凸形
部nを嵌めることによって形成される。またアウタシェ
ル7は、保持マット6の外周面に巻付けられてその保持
マット6を圧縮する金属板9の一方の端縁部e上に他方
の端縁部fを重ねて両端縁部e,f間を溶接g等により
接合したものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の保
持マット6の突合せ部分dには、モノリス担体5の円周
方向寸法のばらつきを吸収すべく間隙pが設けられてい
るので、その突合せ部分dの平均密度が保持マット6の
他の部分に比べ前記間隙pに応じて低くなる。そのた
め、アウタシェル7により保持マット6を圧縮すると、
モノリス担体5が、図11に鎖線で極端に示すように、
平均密度の低い突合せ部分d側に偏り易く、その結果、
突合せ部分dの高密度化に伴いモノリス担体5の突合せ
部分dに対向する領域の面圧が高くなる。
【0004】またアウタシェル7により保持マット6を
圧縮する際、その内側となる一方の端縁部eの内側角部
qが保持マット6に引掛った場合には、そのマット6を
円周方向に押圧するため、アウタシェル7の接合部10
における保持マット6の密度が高くなり、それに伴って
モノリス担体5の接合部10に対向する領域の面圧が高
くなる。
【0005】つまり、モノリス担体5の外周面に作用す
る面圧が、その周方向においてばらつくのである。この
ような状況下において、モノリス担体5を、例えばセラ
ミック製ハニカムとし、また触媒の早期活性、圧損の低
減による出力向上等を狙って、相隣る両セル11間の隔
壁12を薄くしてセル数を増加させると、そのハニカム
の強度が下っていることから、前記面圧のばらつきに起
因してハニカムが破壊するおそれがある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、モノリス担体
の外周面に作用する面圧の、周方向におけるばらつきを
極力抑制し得るようにした前記触媒コンバータおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】前記目的を達成するため本発明によれば、
触媒を担持する円柱状モノリス担体と、そのモノリス担
体の外周面に巻付けられる保持マットと、その保持マッ
トを覆うアウタシェルとを有する触媒コンバータにおい
て、前記保持マットは、周方向両端縁により形成された
突合せ部分を持つ複数のC形環状部を有し、それらC形
環状部は、前記モノリス担体の母線方向に並ぶと共に複
数の前記突合せ部分をそのモノリス担体の周方向に等間
隔に配置して相隣るもの相互が一体化されている触媒コ
ンバータが提供される。
【0008】前記のように構成すると、アウタシェルに
より保持マットを圧縮した場合にモノリス担体の偏りが
極めて少なく、これによりモノリス担体の外周面に作用
する面圧の、周方向におけるばらつきを極力抑制するこ
とができる。ただし、保持マット外周面に金属板を巻付
けてアウタシェルを形成する場合には、その金属板の、
内側に配置される一方の端縁部による保持マットに対す
る引掛りを回避することが必要である。
【0009】また本発明によれば、触媒を担持する円柱
状モノリス担体と、そのモノリス担体の外周面に巻付け
られる保持マットと、その保持マットを覆うアウタシェ
ルとを有する触媒コンバータにおいて、前記保持マット
は、周方向両端縁により形成された突き合せ部分を持つ
複数のC形環状部を有し、それらC形環状部は、前記モ
ノリス担体の母線方向に並ぶと共に複数の前記突合せ部
分をそのモノリス担体の周方向に等間隔に配置して相隣
るもの相互が一体化されており、前記アウタシェルは、
前記保持マットの外周面に巻付けられてその保持マット
を圧縮する金属板の一方の端縁部上に他方の端縁部を重
ねて両端縁部間を接合したものであり、内側に配置され
る前記一方の端縁部の端面と前記金属板の内周面とを斜
面を介して連結した触媒コンバータが提供される。
【0010】前記のように構成すると、前記同様にモノ
リス担体の偏りを極めて少なくすることができ、またア
ウタシェル用金属板の、内側に配置される一方の端縁部
の保持マットに対する引掛りを回避することが可能であ
る。
【0011】さらに本発明によれば、前記モノリス担体
がセラミック製ハニカムであって、碁盤目状に配置され
た多数の正方形をなすセルを有し、前記突合せ部分の数
は4であって、それら突合せ部分は、前記モノリス担体
の中心に位置する前記セルの両対角線の4本の延長線上
若しくはそれらの近傍にそれぞれ配置されている触媒コ
ンバータが提供される。
【0012】前記ハニカムは、強度上、前記両対角線方
向からの押圧力に対して弱い。そこで、平均密度の低い
4つの突合せ部分をハニカムの4つの弱点となる部分に
それぞれ配置して、それら弱点となる部分には低い面圧
を作用させる。これにより触媒の早期活性、圧損の低減
による出力向上等を狙って、相隣る両セル間の隔壁を薄
くしてセル数を増加させることが可能となる。
【0013】さらにまた本発明によれば、触媒を担持す
るモノリス担体の外周面に保持マットを巻付け、次いで
その保持マットを、それの外周面に金属板を巻付けるこ
とにより圧縮した状態において前記金属板の一方の端縁
部上に他方の端縁部を重ねて両端縁部間を接合するに当
り、前記保持マットを圧縮するに際し、前記金属板の、
内側に配置される前記一方の端縁部を周方向に対して不
動に保持した状態で、外側に配置される前記他方の端縁
部を周方向に移動させる触媒コンバータの製造方法が提
供される。
【0014】この方法によれば、前記一方の端縁部によ
る保持マットに対する引掛りを回避して、接合部におけ
る保持マットの高密度化を防止することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1,2において、車両用触媒コ
ンバータ1は、筒状本体2と、その排気ガス導入側の端
部に接合されるインレットコーン3と、その排気ガス排
出側の端部に接合されるアウトレットコーン4とよりな
る。筒状本体2は、触媒を担持する円柱状モノリス担体
5と、そのモノリス担体5の外周面に巻付けられる保持
マット6と、その保持マット6を覆うアウタシェル7と
を有する。
【0016】モノリス担体5は、セラミックスであるコ
ージェライトより構成されたハニカムである。また保持
マット6はアルミナ繊維、シリカ繊維およびバーミキュ
ライトの混合物よりなり、これには住友3M社製、商品
名:インタラムマットが該当する。さらにアウタシェル
7、インレットコーン3およびアウトレットコーン4は
フェライト系ステンレス鋼板(例えば、JIS SUS
409、またはJISSUS410)を用いて形成され
たものである。
【0017】モノリス担体5に、一重に巻付けられて円
筒状をなす保持マット6において、それを、図3に示す
ように、母線方向に沿ってx−x線、y−y線およびz
−z線で輪切り状に切断して4等分すると、その保持マ
ット6は、図4(1)〜(4)に示すように周方向両端
縁a,bにより形成された突合せ部分d1 〜d4 を持つ
複数、実施例では第1〜第4C形環状部61 〜64 を有
することが判る。こゝで、突合せ部分とは、周方向両端
縁a,bおよびその近傍ならびに周方向両端縁a,b間
の間隙pを含む概念である。それらC形環状部61 〜6
4 は、モノリス担体5の母線方向に並ぶと共に複数、実
施例では4つの突合せ部分d1 〜d4 を図2に明示する
ように、そのモノリス担体5の周方向に等間隔に、つま
り各間隙pを基準にして90°の位相差を持つように配
置して相隣るもの61 ,62 ;6 2 ,63 ;63 ,64
相互が一体化されている。
【0018】図5は保持マット6を展開した状態を示
す。その平坦マット8は、第1〜第4C形環状部61
4 に対応して第1〜第4帯状部81 〜84 を有し、そ
れら第1〜第4帯状部81 〜84 は、それらをC形に形
成したときそれらの間に所定の位相差が生じるように、
相隣るもの81 ,82 ;82 ,83 ;83 ,84 相互が
一体化されている。それらの位相差は、第1帯状部81
の一方の周方向端縁aおよび第2帯状部82 の一方の周
方向端縁a間では、図4時計方向に180°、また第1
帯状部81 の一方の周方向端縁aおよび第3帯状部83
の一方の周方向端縁a間では、図4時計方向に90°、
さらに第1帯状部81 の一方の周方向端縁aおよび第4
帯状部84 の一方の周方向端縁a間では、図4時計方向
に270°である。
【0019】保持マット6を前記のように構成すると、
アウタシェル7により保持マット6を圧縮した場合にモ
ノリス担体5の偏りを極めて少なくすることが可能であ
る。
【0020】図2に明示するように、アウタシェル7
は、保持マット6の外周面に巻付けられてその保持マッ
ト6を圧縮する金属板9の一方の端縁部e上に他方の端
縁部fを重ねて両端縁部e,f間を溶接gにより接合し
たものである。また内側に配置される一方の端縁部eの
端面hと金属板9の内周面jとは斜面kを介して連結さ
れている。
【0021】これによりアウタシェル用金属板9の、内
側に配置される一方の端縁部eの保持マット6に対する
引掛りを回避することが可能である。
【0022】図6は、図2に示す実施例と、図11に示
す従来例におけるモノリス担体5外周面に対する面圧を
比較したものである。実施例においては、第1C形環状
部6 1 の突合せ部分d1 (間隙p)がアウタシェル7の
接合部10と対向する位置に在り、その位置から図2,
時計方向にそれぞれ90°,180°,270°回転し
た位置に第3,第2,第4C形環状部63 ,62 ,64
の突合せ部分d3 ,d 2 ,d4 (各間隙p)が在る。こ
の場合、モノリス担体5外周面の面圧測定位置における
0°位置は、第1および第4C形環状部61 ,64 の両
突合せ部分d1,d4 間の円周の1/2の部位に定めら
れ、0°位置から時計方向に所定角度回転した部位が、
その角度位置である。例えば、第1C形環状部61 の突
合せ部分d1 は45°位置に在る。
【0023】従来例における0°位置はアウタシェル7
の接合部10に対向する部位であり、90°位置〜36
0°位置は図11において0°位置から時計方向に対応
角度だけ回転した部位である。従来例では、1つの突合
せ部分dが270°位置を若干越えたところに在る。
【0024】図6に示すように、モノリス担体5外周面
における理想的な面圧は、二点鎖線で示すようにその全
周に亘って4MPaである。実施例の場合は、実線で示
すように理想ラインに近似していることが判る。このよ
うに実施例によれば、モノリス担体5の外周面に作用す
る面圧の、周方向におけるばらつきを極力抑制すること
ができる。ただし、各突合せ部分d1 〜d4 が存在する
45°位置、135°位置、225°位置および315
°位置ではそれらの位置における保持マット6の平均密
度が低いことに起因して面圧は理想ラインよりも低い
か、またはそれに極めて近くなっている。一方、相隣る
両突合せ部分d4 ,d1 ;d1 ,d3 ;d 3 ,d2 ;d
2 ,d4 間の0°位置(360°位置を含む)、90°
位置、180°および270°位置では、それらの位置
における保持マット6の平均密度が高いことに起因して
面圧は理想ラインよりも高くなっている。
【0025】従来例の場合は、180°位置を若干越え
たアウタシェル7の接合部10およびその近傍において
保持マット6の高密度化に伴う面圧の急上昇が認めら
れ、また270°位置を若干越えた部位でモノリス担体
5の偏りに起因した面圧の急上昇が認められる。
【0026】図7は触媒コンバータ1の他の実施例を示
す。この場合、モノリス担体5は前記のようにセラミッ
ク製ハニカムであって、碁盤目状に配置された多数の正
方形をなすセル11を有し、また4つの突合せ部d1
4 は、モノリス担体5の中心に位置する1つのセル1
1の両対角線の4本の延長線L1 〜L4 上(若しくはそ
れら延長線L1〜L4の近傍)にそれぞれ配置されてい
る。
【0027】前記のようなモノリス担体5、つまりセラ
ミック製ハニカムは、強度上、両対角線方向からの押圧
力に対して弱い。そこで、平均密度の低い4つの突合せ
部分d1 〜d4 をハニカムの4つの弱点となる部分にそ
れぞれ配置して、それら弱点となる部分には低い面圧を
作用させる。これにより触媒の早期活性、圧損の低減に
よる出力向上等を狙って、相隣る両セル11間の隔壁1
2を薄くしてセル数を増加させることが可能となる。
【0028】触媒コンバータ1の製造に当っては、触媒
を担持するモノリス担体5の外周面に保持マット6を巻
付け、次いでその保持マット6を、それの外周面に金属
板9を巻付けることにより圧縮した状態において金属板
9の一方の端縁部e上に他方の端縁部fを重ね、その後
両端縁部e,f間を溶接gにより接合する、といった方
法が採用される。
【0029】この場合、保持マット6の圧縮に際しては
金属板9の、内側に配置される一方の端縁部eを周方向
に対して不動に保持した状態で、外側に配置される他方
の端縁部fを周方向に移動させる、といった特別な手段
が用いられる。この手段は具体的には図8,9に示す方
法によって実施される。
【0030】即ち、アウタシェル形成用治具13は、上
部から下部に向って先細りとなるテーパ孔部14と、そ
のテーパ孔部14に連なる等径孔部15と、テーパ孔部
14の上下方向略半部位置から等径孔部15の下端まで
延びるコ字形溝16と、そのコ字形溝16と平行に延
び、且つ円周方向に幅広の楔形溝17とを有する。金属
板9の、一方の端縁部e近傍に、アウタシェル母線方向
に延びるように丸棒状ストッパ18が溶接される。スト
ッパ18はコ字形溝16に摺動自在に嵌合されるもの
で、その一端は金属板9の一端に合致し、他端は金属板
9の端縁よりも後退した位置に在る。
【0031】アウタシェル7の形成に当っては、保持マ
ット6外周面に金属板9をルーズに巻付け、次いで筒状
をなす金属板9をテーパ孔部14に挿入すると共にスト
ッパ18の一端側をコ字形溝16に嵌合し、また両端縁
部e,fの重ね合せ部分を楔形溝17に遊嵌し、さらに
金属板9を等径孔部15内に強制的に押込む。これによ
り金属板9による筒状部が縮径されてアウタシェル7の
外径が決められ、また保持マット6が圧縮される。この
圧縮中においては、ストッパ18がコ字形溝16に嵌合
して、金属板9の、内側に配置される一方の端縁部eが
移動せずに、外側に配置される他方の端縁部fが、楔形
溝17内で図9において反時計方向に移動する。
【0032】これにより、前記一方の端縁部eによる保
持マット6に対する引掛りを回避して、接合部10にお
ける保持マット6の高密度化を防止することができる。
また一方の端縁部eに前記斜面kを設けることは不要と
なる。治具13から押出された両端縁部e,fには逐次
溶接gが施される。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、モノリス担体の外周面に作用する面圧
の、周方向におけるばらつきを極力抑制し得るようにし
た触媒コンバータを提供することができる。
【0034】また本発明によれば、特に、アウタシェル
の接合部における保持マットの高密度化を防止すること
が可能な、触媒コンバータの製造方法を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】触媒コンバータの一例の正面図である。
【図2】図1の2−2矢視図である。
【図3】保持マットの斜視図である。
【図4】保持マットを分断した斜視図である。
【図5】保持マットの展開図である。
【図6】面圧測定位置と面圧との関係を示すグラフであ
る。
【図7】触媒コンバータの他例の端面図である。
【図8】治具とアウタシェル用金属板との関係を示す断
面図である。
【図9】図8の9矢視図である。
【図10】従来例における、モノリス担体と保持マット
との関係を示す斜視図である。
【図11】従来例における触媒コンバータの端面図であ
る。
【符号の説明】
1 触媒コンバータ 5 モノリス担体 6 保持マット 61 〜64 第1〜第4C形環状部 7 アウタシェル 9 金属板 11 セル 13 アウタシェル形成用治具 16 コ字形溝 18 ストッパ L1 〜L4 延長線 a,b 周方向端縁 d,d1 〜d4 突合せ部分 e 一方の端縁部 f 他方の端縁部 h 端面 j 内周面 k 斜面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒を担持する円柱状モノリス担体
    (5)と、そのモノリス担体(5)の外周面に巻付けら
    れる保持マット(6)と、その保持マット(6)を覆う
    アウタシェル(7)とを有する触媒コンバータ(1)に
    おいて、前記保持マット(6)は、周方向両端縁(a,
    b)により形成された突合せ部分(d1 〜d4 )を持つ
    複数のC形環状部(61 〜64 )を有し、それらC形環
    状部(61〜64 )は、前記モノリス担体(5)の母線
    方向に並ぶと共に複数の前記突合せ部分(d1 〜d4
    をそのモノリス担体(5)の周方向に等間隔に配置して
    相隣るもの(61 ,62 ;62 ,63 ;63 ,64 )相
    互が一体化されていることを特徴とする触媒コンバー
    タ。
  2. 【請求項2】 触媒を担持する円柱状モノリス担体
    (5)と、そのモノリス担体(5)の外周面に巻付けら
    れる保持マット(6)と、その保持マット(6)を覆う
    アウタシェル(7)とを有する触媒コンバータ(1)に
    おいて、前記保持マット(6)は、周方向両端縁(a,
    b)により形成された突き合せ部分(d1〜d4 )を持
    つ複数のC形環状部(61 〜64 )を有し、それらC形
    環状部(6 1 〜64 )は、前記モノリス担体(5)の母
    線方向に並ぶと共に複数の前記突合せ部分(d1
    4 )をそのモノリス担体(5)の周方向に等間隔に配
    置して相隣るもの(61 ,62 ;62 ,63 ;63 ,6
    4 )相互が一体化されており、前記アウタシェル(7)
    は、前記保持マット(6)の外周面に巻付けられてその
    保持マットを圧縮する金属板(9)の一方の端縁部
    (e)上に他方の端縁部(f)を重ねて両端縁部(e,
    f)間を接合したものであり、内側に配置される前記一
    方の端縁部(e)の端面(h)と前記金属板(9)の内
    周面(j)とを斜面(k)を介して連結したことを特徴
    とする触媒コンバータ。
  3. 【請求項3】 前記モノリス担体(5)はセラミック製
    ハニカムであって、碁盤目状に配置された多数の正方形
    をなすセル(11)を有し、前記突合せ部分(d1 〜d
    4 )の数は4であって、それら突合せ部分(d1 )〜
    (d4 )は、前記モノリス担体(5)の中心に位置する
    前記セル(11)の両対角線の4本の延長線(L1 )〜
    (L4 )上若しくはそれらの近傍にそれぞれ配置されて
    いる、請求項1または2記載の触媒コンバータ。
  4. 【請求項4】 触媒を担持するモノリス担体(5)の外
    周面に保持マット(6)を巻付け、次いでその保持マッ
    ト(6)を、それの外周面に金属板(9)を巻付けるこ
    とにより圧縮した状態において前記金属板(9)の一方
    の端縁部(e)上に他方の端縁部(f)を重ねて両端縁
    部(e,f)間を接合するに当り、前記保持マット
    (6)を圧縮するに際し、前記金属板(9)の、内側に
    配置される前記一方の端縁部(e)を周方向に対して不
    動に保持した状態で、外側に配置される前記他方の端縁
    部(f)を周方向に移動させることを特徴とする触媒コ
    ンバータの製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001259438A (ja) * 2000-03-22 2001-09-25 Ibiden Co Ltd 触媒コンバーター
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