(57)【要約】  エンジンの部品表面のための熱障壁が開示されている。その熱障壁は複数のモジュールを含み、各モジュールはシールドを備える。少なくとも１つのシールドのエッジは、その配列の隣接するシールドのエッジから間隔が空けられている。
2019531433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱障壁において、
各々が金属シールドを備えたモジュールアレイ、
を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドは、第２のエッジと反対の第１のエッジおよび下部と反対の上部を有する本体を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドの下部は、内燃機関の燃焼室内の表面と直接的または間接的に接合しており、
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの第１のエッジは、該モジュールアレイ内の隣接するシールドの第１または第２のエッジと重複しており、
前記少なくとも１つのシールドの第１のエッジは、第１の距離Ｄ１だけ、前記モジュールアレイ内の隣接するシールドの上部から間隔が空けられている、熱障壁。
【請求項２】
前記第１の距離Ｄ１が約０．０１ｍｍから約５ｍｍであり、前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの第１のエッジが、第２の距離Ｄ２だけ、該モジュールアレイ内の隣接するシールドの第１または第２のエッジと重複している、請求項１記載の熱障壁。
【請求項３】
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの第２のエッジが、第３の距離Ｄ３だけ、前記燃焼室内の表面から間隔が空けられており、該第３の距離Ｄ３が約０．００１ｍｍから約０．９ｍｍである、請求項１記載の熱障壁。
【請求項４】
熱障壁において、
各々が金属シールドを備えたモジュールアレイ、
を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドは、取付部分および重複部分を有する本体を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドの取付部分は、内燃機関の燃焼室内の表面と直接的または間接的に接合しており、
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの重複部分は、該モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールドの取付部分の少なくともあるセグメントと重複しており、
前記モジュールアレイ内の前記少なくとも１つのシールドの重複部分は、第１の距離Ｄ１だけ、該モジュールアレイ内の前記少なくとも１つの隣接するシールドの取付部分から間隔が空けられている、熱障壁。
【請求項５】
前記少なくとも１つのモジュールの支持体の第１の端部が、前記燃焼室内の表面と直接的または間接的に接合しており、該少なくとも１つのモジュールの支持体の第２の端部が、前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの取付部分と直接的または間接的に接合している、請求項４記載の熱障壁。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１６年８月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／３７９４２９号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、エンジン内の部品表面のための熱障壁に関する。
【背景技術】
【０００３】
燃焼機関の効率は、燃焼室内で点火された燃料からの熱を維持することによって改善されるであろう。これは、周囲の機関への熱損失を最小にすることによって、達成することができる。解決策の１つは、燃焼室の部分を断熱することであった。周囲の機関から燃焼室を断熱することに関する問題は、熱障壁と、燃焼室の部品表面との間に信頼できる結合状態を作り出すことであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、燃焼機関内の改良された熱障壁が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の１つの実施の形態によれば、熱障壁が開示されている。実施の形態において、その熱障壁は、各々が金属シールドを備えたモジュールのアレイを含む。実施の形態において、そのモジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドのエッジが、そのモジュールアレイ内の隣接するシールドの第１または第２のエッジと重複する。
【０００６】
本開示の１つの実施の形態によれば、熱障壁が開示されている。実施の形態において、その熱障壁は、各々が金属シールドを備えたモジュールのアレイを含む。実施の形態において、そのモジュールアレイ内の各シールドは、取付部分および重複部分を有する本体を備える。実施の形態において、そのモジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの重複部分は、そのモジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールドの取付部分の少なくとも１つのセグメントと重複する。
【０００７】
本開示の１つの実施の形態によれば、熱障壁を製造する方法が開示されている。実施の形態において、熱障壁を製造する方法は、モジュールアレイ内の各シールドの一部を、内燃機関内の表面の少なくとも１つと直接的または間接的に接合する工程を有してなる。
【０００８】
例示の実施の形態を詳細に説明する、以下の詳細な説明および図面に移る前に、本発明の技術は、詳細な説明に述べられた、または図面に示された詳細または方法論に限定されないことを理解すべきである。例えば、当業者に理解されるように、図面の内の１つに示された実施の形態に関連する、または実施の形態の内の１つに関連する文章に記載された特徴および属性は、図面の別のものに示された、または文章のどこかに記載された他の実施の形態にも十分に適用されるであろう。
【０００９】
本開示は、以下の詳細な説明を考慮したときに、より良く理解され、先に述べたもの以外の特徴、態様および利点が、明白になるであろう。そのような詳細な説明は、以下の図面に言及している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示の実施の形態による、吸気行程中のエンジン内の燃焼室の断面図
【図２】例示の実施の形態による、排気行程中の図１のエンジン内の燃焼室の断面図
【図３】４００℃でのピストン熱伝導率（Ｗ／ｍ・℃）に対する巡航運転条件での内燃機関のブレーキ熱効率の変化（％）をプロットしたグラフ
【図４】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の熱障壁の斜視図
【図５】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図４に示された熱障壁の別の斜視図
【図６】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図４に示された熱障壁の断面図
【図７】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の熱障壁の斜視図
【図８】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の熱障壁の斜視図
【図９】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図８に示された熱障壁の別の斜視図
【図１０】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の熱障壁の斜視図
【図１１】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図１０に示された熱障壁の別の斜視図
【図１２】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の熱障壁の斜視図
【図１３】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図１２に示された熱障壁の俯瞰図
【図１４】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図１２に示された熱障壁の断面図
【図１５】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図１２に示された熱障壁の別の断面図
【図１６】例示の実施の形態によるエンジンの燃焼室内の表面上の図１２に示された熱障壁のさらに別の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
他に定義されていない限り、ここに使用した全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者により一般に理解されるのと同じ意味を有する。ここに記載されたものと類似のまたは同等のどの方法および材料を、本開示の実施または試験に使用しても差し支えないが、例示の方法および材料を下記に記載する。
【００１２】
エンジンの燃料効率は、エンジンの様々な部品を製造するために使用される材料の熱伝導率の影響を受ける。このことは、エンジンの燃焼室内の部品（例えば、燃焼室の壁、ピストン、バルブ、排気口、マニホルドなど）について、特に当てはまる。燃焼室内に使用される材料の熱伝導率が高いほど、より多くの燃焼エネルギーが熱エネルギーのために失われる。燃焼反応に直接曝される材料の熱伝導率を低下させることによって、仕事をし、エンジンを作動させる（すなわち、ピストンを駆動する）ために、より多くの燃焼エネルギーが利用できる。すなわち、熱エネルギーのために失われない燃焼熱を使用して、排気マニホルド内のターボチャージャーを駆動する、および／またはエンジンの低温始動中の触媒コンバータをより効果的に点火することができる。その上、燃焼反応に直接曝される材料の熱伝導率を低下させると、エンジンの冷却システムに対する熱負荷が低下し、それにより、冷却システムのために車両の外からの空気がそれほど逸らされずに、車両の空気力学が潜在的に改善されるであろう。したがって、耐熱性材料によって、車両およびエンジンの全体的効率（燃料効率を含む）が改善されるであろう。図３に、４００℃でのピストン材料の熱伝導率（Ｗ／ｍ・℃）に対する巡航運転条件での内燃機関のブレーキ熱効率の変化（％）のプロットが与えられている。図３は、巡航運転条件でのエンジンのブレーキ熱効率に対するピストン材料の熱伝導率の影響を示す。図３の傾向は、巡航運転条件でのエンジンの効率の上昇は、燃焼室内に使用される材料の熱伝導率（適切な温度範囲の）を低下させることによって、指数関数的、または非線形様式で改善するであろうという証拠を与える。
【００１３】
燃焼室内の材料の熱伝導率を低下させるための従来の方法は、熱障壁の使用を含んできた。内燃機関の燃焼室用の従来の熱障壁には、いくつかの問題の内の１つ以上があるであろう。従来の熱障壁の主な欠点の１つは、熱障壁が、激しい燃焼動力学、高圧（例えば、１０バール〜５００バール（１ＭＰａ〜５０ＭＰａ））、およびその中の高いガス温度（例えば、１０００℃〜３０００℃）に曝されたときに、燃焼室内の表面から剥離または分離することであろう。脆性セラミック材料を含む熱障壁が燃焼室中に剥離すると、他のエンジン部品および触媒コンバータに損傷（例えば、削り取る、塞ぐなど）を与え得る。従来の熱障壁の別の欠点は、不十分な熱伝導抵抗特性または高温での分離をもたらすことのある燃焼室の表面とは異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）であろう。さらに別の欠点は、エンジン部品の表面上の従来の熱障壁の不均一な厚さであろう。従来の熱障壁の別の欠点は、エンジン作動中の燃焼室内の温度サイクルに曝された熱障壁の表面内の機械的歪みの発生であろう。従来の熱障壁において、熱歪みは、低ＣＴＥコーティングまたはそのコーティング厚を通じての組成勾配を使用することによって管理されることがある。しかしながら、これらの方策により、熱障壁として使用できる材料が制約されてしまう。従来の熱障壁のさらに別の欠点は、燃焼室内の従来の冷却機構を利用できなかったことである。
【００１４】
本出願は、内燃機関１００内の任意の金属表面上にある熱障壁２００に関する。図１には、吸気行程中の例示のエンジン１００の断面図が与えられている。図２には、ピストン１０４が完全排気行程位置にある、例示のエンジン１００の別の断面図が与えられている。本開示のエンジン１００は、任意の数（例えば、１、２、３、４、５、６、・・・、１２、・・・）の燃焼室を含む、ガソリン、ディーゼル、天然ガス、プロパン、または任意の他の液体またはガス炭化水素で駆動する内燃機関であってもよい。エンジン１００は、中にピストン１０４を有する燃焼室１０２を含む多数の部品を備える。ピストン１０４は、エンジン１００のクランク室１１２内の連接棒１０８によってクランク軸１１０に接続されている。ピストン１０４は、燃焼室１０２に隣接した上面１２０を有する。ピストンの上面は、平ら、ボウル状、ドーム状、またはその任意の組合せであってよい。ピストン１０４は、炭素鋼、アルミニウム、または自動車用途に典型的に使用される他の金属から製造することができる。吸気弁１０６、吸気口１１９、排気弁１１４、排気口１１８、および点火／グロープラグ１１６も、燃焼室１０２に隣接している。もちろん、エンジン１００の他の部品および構造も可能であり、本開示にしたがう。
【００１５】
図２において、吸気弁１０６は閉じ、排気弁１１４が開いて（ピストン１０４が完全排気行程位置にあるとき）、排気口１１８を燃焼室１０２と接続し、それによって、燃焼室の排気容積１２２を形成している。燃焼室の排気容積１２２は、燃焼室１０２の壁面と端面、吸気弁１０６の表面、排気弁１１４の表面、ピストン１０４の上面１２０、および排気口１１８の壁（ターボチャージャーを含むことがある）により画成される。別の実施の形態において、吸気弁１０６および排気弁１１４が閉じて（ピストン１０４が完全圧縮行程位置にあるとき）、それによって、燃焼室の圧縮容積１２１（図示せず）を形成する。燃焼室の圧縮容積１２１は、燃焼室１０２の壁と上面、吸気弁１０６の表面、排気弁１１４の表面、およびピストン１０４の上面１２０により画成される。さらに別の実施の形態において、吸気弁１０６は開き、排気弁１１４は閉じて（ピストン１０４が完全吸気行程位置にあるとき）、吸気口１１９を燃焼室１０２と接続し、それによって、燃焼室の吸気容積１２３を形成する。燃焼室の吸気容積１２３は、燃焼室１０２の壁面と端面、吸気弁１０６の表面、排気弁１１４の表面、ピストン１０４の上面１２０、吸気口１１９の壁により画成される。
【００１６】
本開示の熱障壁２００は、燃焼機関の非定常状態作動から恩恵を受けるであろう。詳しくは、熱障壁２００は、反応物の点火および燃焼（熱障壁２００を著しく熱くする）中に燃焼室内の表面１０１を保護するであろう。すなわち、熱障壁２００は、各燃焼事象からのピストン表面への熱放射を減少させるための「シールド」または「フィン付きヒートシンク」の機能も果たすであろう。燃焼室内の各燃焼事象後、クランクサイクルの残りの間隔中に、熱障壁２００は、燃焼中に熱障壁２００により吸収された熱がピストン表面に放射しないように、出て行く燃焼生成物および入ってくる燃焼反応物で、対流によって冷却されるであろう。すなわち、熱障壁２００により捕捉された燃焼熱は、その燃焼熱の大半が燃焼室の表面に到達しないように、燃焼室から出る燃焼生成物および燃焼室に入る燃焼反応物に対流によって移されるまたは放出されるであろう。それゆえ、熱障壁２００は、表面１０１のための「フィン付きヒートシンク」または「熱シールド」の機能を果たす。
【００１７】
本開示の熱障壁２００は、エンジン１００内のどの金属表面上にあってもよい。例示の実施の形態において、熱障壁２００は、燃焼室１０２内の金属表面１０１上にある。金属表面１０１は、圧縮容積１２１を画成する表面、燃焼室の排気容積１２２を画成する表面、または燃焼室の吸気容積１２３を画成する表面であってよい。１つの実施の形態において、表面１０１は、ピストン１０４が接触する燃焼室１０２の壁面ではないことがある。すなわち、熱障壁２００は、ピストン１０４からの機械的摩擦に曝される燃焼室１０２内の表面、もしくは熱障壁２００を摩耗するまたはその表面から熱障壁２００を分離するであろう消炎領域から排除されるであろう。別の例示の実施の形態において、金属表面１０１は、ピストンの上面１２０、燃焼室１０２の壁面と端面、吸気弁１０６の表面、排気弁１１４の表面、排気口１１８の壁、または吸気口１１９の壁である。
【００１８】
本開示の熱障壁２００は、モジュール２０１のアレイを備える。モジュール２０１のアレイ（ここでは「モジュールアレイ」とも呼ばれる）は、１モジュールより多いいくつのモジュール２０１を含んでもよい。実施の形態において、アレイ内の各モジュール２０１は、フィンまたはシールド２０６を備える。モジュール２０１のアレイを備えた熱障壁２００の全長および幅は、実質的に等しい寸法を含む、どの適切な横寸法（例えば、約０．１ｍｍから約１００ｃｍ）を有しても差し支えない。実施の形態において、熱障壁２００は、燃焼室１０２内の適用可能な表面１０１と実質的に等しい横寸法を有する。実施の形態において、熱障壁２００は、金属表面１０１の２次元および／または３次元輪郭に実質的に合致する。すなわち、熱障壁２００の形状は、ピストンの湾曲した上面１２０を含む、熱障壁が接続された表面１０１の丸みを帯びたまたは不均一な形状に合致することがある。実施の形態において、熱障壁２００は、表面１０１上で不連続であり、燃焼室内の「ホットスポット」に限局されることがある。
【００１９】
図４〜１４には、表面１０１上にある熱障壁２００の実施の形態が与えられている。熱障壁２００は、各々が金属シールド２０６またはフィンを含む、モジュールのアレイを備える。そのモジュールアレイ内の各シールド２０６は、第２のエッジ２１０と反対の第１のエッジ２０８を有する本体を含む。そのモジュールアレイ内の各シールド２０６は、下部２１４と反対の上部２１２も含む。実施の形態において、モジュールアレイ内の各シールド２０６の下部２１４の少なくともあるセグメントは、表面１０１と直接的または間接的に接合している。実施の形態において、表面１０１と直接的または間接的に接合している各シールド２０６の下部２１４のそのセグメントは、各シールド２０６の接触している第２のエッジ２１０である（図４に示されるような）。
【００２０】
実施の形態において、下部２１４の少なくともあるセグメントは、第１の距離Ｄ１だけ、モジュールアレイ内の隣接するシールド２０６の上部２１２から間隔が空けられている。実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の第１のエッジ２０８は、距離Ｄ１だけ、モジュールアレイ内の隣接するシールドの上部２１２から間隔が空けられている。実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の第１のエッジ２０８（隣接している下部２１４）は、そのモジュールアレイ内の隣接したシールドの上部２１２から距離Ｄ１だけ間隔が空けられている。距離Ｄ１は、表面１０１に対して実質的に垂直であることがある。実施の形態において、各シールド２０６の下部２１４の少なくともあるセグメントは、表面１０１に対して実質的に平行である。シールド２０６および表面１０１は、金属結合、金属対金属結合、または直接的機械的連結により接続されることがある。シールド２０６と表面１０１との間の接続は、エンジン１００の作動中の燃焼室１０２内の燃焼温度および圧力に耐えるように構成されている。例えば、シールド２０６は、作動しているエンジン１００内の１００，０００マイル（約１６０，０００ｋｍ）以上に亘り表面１０１からの剥離に耐えるであろう。シールド２０６は、３Ｄプリント、金属メッキ、溶接（アーク、レーザ、プラズマ、または摩擦）、ろう接、プラズマ溶射、機械的締結、もしくは金属結合または金属対金属結合を作るための他の従来の方法により表面１０１に施してよい。
【００２１】
図４〜７に示されるように、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の第１のエッジ２０８は、第２の距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の隣接するシールド２０６のエッジ２０８、２１０と重複している。すなわち、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の第１のエッジ２０８は、第２の距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールド２０６の第１のエッジ２０８または第２のエッジ２１０と重複している。実施の形態において、重複している複数のシールドのエッジは、接触している、または間隔が空けられているであろう。実施の形態において、別のシールドのエッジと重複しているあるシールドのエッジは、先に記載されたように、張り出していても、または他のシールドのエッジの上にあってもよい。実施の形態において、モジュールアレイ内のシールド２０６の少なくとも３０％の第１のエッジ２０８は、距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールド２０６の第１または第２のエッジ２０８、２１０と重複している。実施の形態において、モジュールアレイ内の全てのシールド２０６の第１のエッジ２０８は、距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の隣接するシールド２０６の第１または第２のエッジ２０８、２１０と重複している。実施の形態において、距離Ｄ２は、表面１０１に対して実質的に平行に測定される。距離Ｄ２は、室温（例えば、２５℃）で測定されることがある。実施の形態において、距離Ｄ２は、隣接するシールド２０６の熱膨張により重複距離Ｄ２が形成されたときに、エンジン１００の作動中に測定されることがある。すなわち、モジュールアレイ内の隣接する複数のシールド２０６のエッジは、室温では重複しておらず、シールド２０６が熱膨張の状態にあるときに、高温（例えば、エンジンの作動中）で測定される必要があることがある。
【００２２】
追加の実施の形態において、モジュールアレイ内の各シールド２０６は、取付部分２１３および重複部分２１５を有する本体を備える。取付部分２１３は、個々のシールド２０６において重複部分２１５に直接的または間接的に接続している。実施の形態において、モジュールアレイ内の各シールド２０６の取付部分２１３は、表面１０１と直接的または間接的に接合している。実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の重複部分２１５は、モジュールアレイ内の隣接するシールド２０６の取付部分２１３から距離Ｄ１だけ間隔が空けられている。実施の形態において、距離Ｄ１は、表面１０１に対して実質的に垂直に測定される。距離Ｄ１は、室温（例えば、２５℃）で、またはエンジン１００の作動中に測定してよい。さらなる実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の重複部分２１５は、モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールド２０６の取付部分２１３の少なくともわずかな部分と重複している。実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の重複部分２１５と重複している取付部分２１３のそのわずかな部分は、重複部分２１５と接触していても、間隔が空けられていてもよい。実施の形態において、重複部分２１５は、先に記載されたように、張り出していても、または取付部分２１３のわずかな部分の上にあってもよい。モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の重複部分２１５は、距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールド２０６のエッジ２０８、２１０と重複している。実施の形態において、モジュールアレイ内のシールド２０６の少なくとも３０％の重複部分２１５は、距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールド２０６の取付部分２１３と重複している。実施の形態において、モジュールアレイ内の全てのシールド２０６の重複部分２１５は、距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の隣接するシールド２０６の取付部分２１３と重複している。
【００２３】
モジュールアレイ内の各シールド２０６の本体は、長方形（図４〜７および１０〜１１に示されるように）、正方形、六角形、三角形、七角形、円形（図８〜９および１２〜１６に示されるように）、環状、およびその組合せであってよい。各シールド２０６の本体は、フィンの形状にあってもよい。もちろん、他の形状および多角形も本開示にしたがう。実施の形態において、各シールド２０６の厚さＴ１は、上部２１２と下部２１４との間で規定される。実施の形態において、シールド２０６は、上部２１２と下部２１４との間で実質的に中実である。シールド２０６の厚さＴ１は、約０．００１ｍｍから約５ｍｍ、または約０．１ｍｍから約２ｍｍ、またさらには約０．１ｍｍから約１ｍｍであってよい。厚さＴ１に加え、各シールド２０６は、長さと幅も有する。実施の形態において、厚さＴ１は、シールド２０６の長さおよび幅に亘り実質的に均一である。実施の形態において、モジュールアレイ内の各シールド２０６の本体は、上部２１２と下部２１４との間の実質的に均一（例えば、±１ｍｍ）な厚さＴ１を有する。図４に示されるように、シールド２０６の厚さＴ１は、シールド２０６の下部２１４に接合された表面１０１の上部から測定されることがある。各シールド２０６の上部２１２は、燃焼室１０２内の燃焼反応（および関連する温度と圧力）に直接暴露されるように構成されることがある。実施の形態において、各シールド２０６の上部２１２は、１ｍｍ以下、または０．０１ｍｍ以下など、エンジン１００の燃焼室１０２に要求される許容差に応じて、その表面に沿った変動許容差を有するであろう。
【００２４】
実施の形態において、熱障壁２００における１つまたは複数のモジュールは、支持体２０２を備える。熱障壁２００の実施の形態において、少なくとも１つのモジュールのシールド２０６は、支持体２０２により表面１０１に間接的に接合している。各支持体２０２は、第２の端部と反対の第１の端部を有する本体を備え、それによって、厚さＴ２を画成している。各支持体２０２は、互いに反対の端部の間に高さまたは厚さＴ２、並びに幅（または直径）を有する。実施の形態において、支持体２０２の第１の端部または第２の端部は、表面１０１と直接的または間接的に接合している。実施の形態において、支持体２０２の第１または第２の端部（表面１０１と接合している端部と反対の）は、各モジュールにおいて、シールド２０６と直接的または間接的に接合している。支持体２０２は、金属結合、金属対金属結合、または直接的な機械的連結により表面１０１およびシールド２０６に接合されてよい。他の実施の形態において、シールド２０６および支持体２０２は、個々の片の結合が必要ないように、互いに一体成形されることがある。モジュールが支持体２０２を備える実施の形態において、下部２１４または取付部分２１３は、第３の距離Ｄ３だけ、表面１０１から間隔が空けられている。距離Ｄ３は、支持体２０２の高さと実質的に等しいであろう。距離Ｄ３は、約０．００１マイクロメートルから約１０ｍｍ、または約０．００１ｍｍから約４ｍｍ、またさらには約０．００１ｍｍから約０．９ｍｍであることがある。
【００２５】
シールド２０６、支持体２０２、および表面１０１の間の接続は、エンジン１００の作動中の燃焼室１０２内の燃焼温度および圧力に耐えるように構成されている。例えば、支持体２０２は、作動しているエンジン１００内で１００，０００マイル（約１６０，０００ｋｍ）以上に亘り、表面１０１からの剥離に耐えることがある。支持体２０２は、ここに開示された様々な技術を使用して、表面１０１に施してよい。支持体２０２の厚さＴ２は、空隙容積２０５の存在により、表面１０１を構成する材料の厚さとは異なるであろう。燃焼室１０２内の表面１０１は、空隙容積２０５がないことにより、支持体２０２から識別されるであろう。それに代えて、またはそれに加え、支持体２０２と表面１０１の接合の界面（結合方法により生じる）が、厚さＴ２を定義するのに役立つであろう。図１２および１４〜１６に、シールド２０６が支持体２０２により表面１０１に接合された熱障壁２００の例示の実施の形態が与えられている。
【００２６】
支持体２０２は、長方形、環状、六角形、および／または任意の他の多角形の形状を含むどのような断面形状を有してもよい。各支持体２０２は、図１４に示されたような円形断面を有することがある。各支持体２０２の厚さＴ２は、約０．０１ｍｍから約１０ｍｍ、または約０．１ｍｍから約２ｍｍ、または約０．４ｍｍから約２ｍｍ、またさらには約０．５ｍｍから約１ｍｍであることがある。例示の実施の形態において、各支持体２０２の厚さＴ２は、モジュール２０１のアレイを含む熱障壁２００の長さおよび幅に亘り実質的に均一である。支持体２０２の厚さＴ２は、表面１０１から、表面１０１から離れた支持体２０２の終端点（または端部）（例えば、支持体２０２がシールド２０６と直接的または間接的に接合する場所）まで測定されることがある。
【００２７】
実施の形態において、モジュール２０１の支持体２０２およびシールド２０６は、燃焼室１０２の製造に一般に使用される金属元素または金属合金であってよい。その金属または金属合金の例としては、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、アルミニウム、ニッケルメッキを施したアルミニウム、チタン合金、ハステロイ、ニッケル系の超合金、コバルト系の超合金、およびその組合せが挙げられるであろう。支持体２０２およびシールド２０６を包括する金属または金属合金は、ニッケル、クロム、コバルト、およびその組合せを含む他の超合金であってもよい。支持体２０２およびシールド２０６の金属または金属合金は、その接続部での熱膨張応力および破損を最小にするために、表面１０１を包括する材料と同じ（または異なる）熱膨張係数（ＣＴＥ）を有することがある（同様の作動温度範囲と仮定する）。例示の実施の形態において、支持体２０２およびシールド２０６の金属または金属合金のＣＴＥは、表面１０１を包括する材料のＣＴＥの１５０％以内にあることがある（同様の作動温度範囲と仮定する）。さらに別の実施の形態において、支持体２０２の金属または金属合金のＣＴＥは、シールド２０６の金属または金属合金のＣＴＥの１５０％以内であることがある。
【００２８】
実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の下部２１４と、隣接するシールド２０６の上部２１２との間に、空隙容積２０５が画成される。すなわち、空隙容積２０５は、隣接して重複する複数のモジュールの下部２１４と上部２１２との間（すなわち、距離Ｄ１の間）に画成されることがある。実施の形態において、空隙容積２０５は、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の重複部分２１５と、少なくとも１つの隣接するシールド２０６の取付部分２１３との間に画成される。実施の形態において、空隙容積２０５は、下部２１４と表面１０１との間、または重複部分２１５と表面１０１との間にさらに画成される。図４〜８、１０、１２、および１４は、アレイ内の個々のモジュールの下の空隙容積２０５の位置を示している。
【００２９】
実施の形態において、空隙容積２０５は、燃焼事象後にモジュール内のシールド２０６の対流冷却を可能にするように構成されている。すなわち、燃焼室から出る燃焼反応生成物および燃焼室に入る燃焼反応物（例えば、空気、ガソリン、ディーゼル燃料、オイルなど）が、空隙容積２０５中に流入し、シールド２０６から燃焼熱を吸収して、熱障壁２００を冷却することがある。これにより、燃焼熱の大半が表面１０１に到達するのが防がれるであろう。吸気弁１０６から排気弁１１４に流れる燃焼反応物および生成物は、距離Ｄ１および空隙容積２０５を画成する上部２１２と下部２１４のセグメントへの暴露によって、熱障壁２００を対流により冷却するであろう。実施の形態において、空隙容積２０５は、燃焼室１０２内の排気弁１１４から吸気弁１０６への流体流を減少させるように構成されている。すなわち、図１６に示されるように、熱障壁２００に隣接した燃焼反応物および生成物の流れ（矢印４００により示される）は、アレイ内の少なくとも１つのモジュールの上部２１２と、隣接するモジュールの下部２１４との間の空隙容積２０５との相互作用によって、一方向に減少するであろう。実施の形態において、空隙容積２０５は、熱障壁２００におけるモジュール２０１の対流冷却を改善するように構成されている。実施の形態において、空隙容積２０５は、モジュールアレイ内の複数の支持体２０２の周りの入り組んだ容積（厚さＴ２により画成される）である。実施の形態において、空隙容積２０５は、単独の空隙または複数の個別のおよび／または相互接続された空隙であることがある。実施の形態において、空隙容積２０５は、厚さＴ２の少なくとも５０％に亘り、または実質的に厚さＴ２に亘り、または厚さＴ２の１００％まで、延在する。実施の形態において、空容積２０５は、距離Ｄ１に亘り延在する。実施の形態において、熱障壁２００の長さ、幅、および厚さＴ２に沿った支持体２０２対空隙容積２０５の容積比は、約３：１から約１：２０までであろう。
【００３０】
シールド２０６の対流冷却が望ましくないかまたは可能ではない（エンジンの作動または性能に基づいて）実施の形態において、熱障壁２００は、断熱材２０４を含むことがある。実施の形態において、断熱材２０４は、シールド２０６と表面１０１との間の空容積２０５内に収容されている。すなわち、空容積２０５には、断熱材２０４が少なくともある程度充填されている。それゆえ、空容積２０５の一部は、その中の断熱材２０４の存在により占められている（削減されている）。断熱材２０４は、空容積２０５の５％から９９％を充填することがある。図６、１０、および１２を参照すると、断熱材２０４（クロスハッチ区域として示されている）は、空容積２０５内に収容されている。実施の形態において、熱障壁２００内の長さ、幅、および厚さＴ１に沿った支持体２０２対断熱材２０４の容積比は、約１：１から約１：５までであることがある。実施の形態において、断熱材２０４は、長さ、幅、および距離Ｄ１に沿って画成された空容積を満たすことがある。実施の形態において、断熱材２０４は、距離Ｄ１に沿った密度勾配を有する。断熱材２０４の容積比、密度、および位置により、所望の熱伝導率を達成するために熱障壁２００を「微調整」することができるであろう。
【００３１】
例示の実施の形態において、断熱材２０４は、エンジン１００の作動中に断熱材２０４が空容積２０５から燃焼室１０２中に逃げない、剥離しない、または剥がれないように、厚さＴ２（シールド２０６と表面１０１との間）および距離Ｄ２（上部２１２と下部２１４との間、または重複部分２１５と取付部分２１３との間）内にかみ合わされている。実施の形態において、モジュールアレイ内の表面１０１、少なくとも１つのシールド２０６の上部２１２、および／または下部２１４は、エンジン１００の作動中に、断熱材２０４が燃焼室１０２中に動く（表面摩擦により）または失われるのを防ぐように波形にされることがある。実施の形態において、下部２１４または重複部分２１５は、少なくとも１つの部材２１８を含むことがある。部材２１８は、図５〜７に示されるような球形を含む、どのような形状であってもよい。部材２１８は、ここに記載された金属結合、金属対金属結合、または直接的な機械的連結方法によって下部２１４または重複部分２１５に接合してもよい。部材２１８は、空容積２０５内の断熱材２０４を部分的に取り囲むように構成されることがある。部材２１８は、エンジンの作動中に重複部分２１５が取付部分２１３と接触するのを防ぐこともある。部材２１８は、シールドの容積と表面積を増加させることもあり、熱障壁２００の対流冷却を支援することがある。
【００３２】
断熱材２０４は、空気、セラミック材料、および／またはその組合せであってよい。実施の形態において、断熱材２０４は、空容積２０５内に流れ込むまたは収容されることができ、４００℃で約０．０１Ｗ／ｍ・Ｋから約１２．０Ｗ／ｍ・Ｋの、または４００℃で約０．１Ｗ／ｍ・Ｋから約８．０Ｗ／ｍ・Ｋの、またさらには４００℃で約０．１Ｗ／ｍ・Ｋから約４．０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する任意の材料である。断熱材２０４は、仕事をし、エンジン１００を駆動するのにより多くの燃焼エネルギーが利用できるように、熱障壁２００の熱伝導抵抗を増加させる（空容積２０５内にある場合）ための低い熱伝導率を有する組成物である。
【００３３】
断熱材２０４がセラミック材料を含む実施の形態において、そのセラミック材料は、約１０％から約９０％、または約３０％から約７０％の気孔率を有することがある。そのセラミック材料の細孔は、空気を含むことがある。例示のセラミック材料としては、以下に限られないが、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、二酸化ジルコニウム、ジルコン酸ランタン、ジルコン酸ガドリニウム、ヘキサアルミン酸マグネシウムランタン(lanthanum magnesium hexaaluminate)、ヘキサアルミン酸マグネシウムガドリニウム(gadolinium magnesium hexaaluminate)、ヘキサアルミン酸リチウムランタン(lanthanum lithium hexaaluminate)、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸ストロンチウム、ジルコン酸カルシウム、リン酸ジルコニウムナトリウム、ムライト、酸化アルミニウム、酸化セリウム、およびその組合せが挙げられる。例示の実施の形態のセラミック材料は、セラミック発泡体であることがある。例示の実施の形態のセラミック材料は、アルミン酸塩、ジルコン酸塩、ケイ酸塩、チタン酸塩、およびその組合せから形成されることもある。
【００３４】
実施の形態において、熱障壁２００の全厚は、約０．１ｍｍから約１０ｍｍ、または約０．１ｍｍから約５ｍｍである。例示の実施の形態において、熱障壁２００は、４００℃で約０．１Ｗ／ｍ・Ｋから約１２Ｗ／ｍ・Ｋの、または４００℃で約１Ｗ／ｍ・Ｋから約５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。エンジン１００内の表面上の複合熱障壁２００の様々な実施の形態が、図４〜１４に与えられている。もちろん、これらの実施の形態および他の実施の形態の組合せも、本開示にしたがう。
【００３５】
距離Ｄ１は、約０．００１マイクロメートルから約１０ｍｍ、または約０．００１マイクロメートルから約５ｍｍ、または約０．０１ｍｍから約５ｍｍ、または約１ｍｍから約５ｍｍ、またさらには約０．１ｍｍから約３ｍｍであることがある。距離Ｄ２は、約０．００１マイクロメートルから約１０ｍｍ、または約０．１ｍｍから約９ｍｍ、または約１ｍｍから約８ｍｍ、またさらには約１ｍｍから約５ｍｍであることがある。実施の形態において、距離Ｄ１および距離Ｄ２は、シールド２０６を対流冷却するために、燃焼反応物および／または生成物の空容積２０５中への侵入を可能にするように構成されている。実施の形態において、距離Ｄ１および距離Ｄ２は、断熱材２０４（熱障壁２００内に存在する場合）が空容積２０５から燃焼室１０２中に剥離するのを制限するまたはなくすように構成されている。
【００３６】
本開示の熱障壁２００は、従来の熱障壁を改良したものである。従来の熱障壁は、熱障壁が取り付けられる燃焼室の表面と、エンジン冷却液により冷却されるであろう他の隣接する表面との間に非線形の温度勾配を生じるであろう。一例において、支持されたシールド（または表皮）が内燃室の表面に固定された場合、その熱障壁の熱膨張および収縮により、燃焼室の表面との接続部の間の区域においてシールド内に歪みが生じる。すなわち、従来の熱障壁において、障壁の個別部分が燃焼室の表面に固定され、支持体の間の区域は、燃焼室内の温度サイクル中に熱障壁の膨張と収縮から熱機械的疲労を経験する。加熱中、連続シールドは、支持体の間の区域で圧縮を経験する。冷却中、その連続シールドは、支持体の間の区域で引張を経験する。燃焼室内の温度サイクルによるこの反復過程により、熱機械的疲労および破損が生じ得る。
【００３７】
本開示の熱障壁２００は、熱障壁２００内に割れ目または分割を設けることによって、燃焼室の表面との接続部の間の区域の熱歪みおよび熱機械的疲労を低下させるであろう。すなわち、モジュールアレイ内の少なくとも２つのシールド２０６の下部２１４および上部２１２は、距離Ｄ１だけ間隔が空けられている。実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも２つのシールド２０６の重複部分２１５および取付部分２１３は、距離Ｄ１だけ間隔が空けられている。距離Ｄ１は、図４〜７に示されるように、モジュールアレイ内の隣接するシールド２０６間の重複区域（すなわち、距離Ｄ２により画成される）において測定される。図４〜７の実施の形態に示されるように、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドのエッジ２０８は、距離Ｄ２だけ、モジュールアレイ内の隣接するシールド２０６のエッジ２１０と重複する。図４〜１６の実施の形態におけるモジュールアレイ内のシールド２０６は、重複する分割されたシールドまたはスケールとして記載することができる。もちろん、熱障壁２００は、非重複エッジおよび重複エッジの組合せを含んでもよい。実施の形態において、モジュールアレイは、反復構造パターンを含む。図４〜１４に示されるように、熱障壁２００は、特定の構造に組織された複数のモジュール２０１による反復パターンを含む。熱障壁２００は、表面１０１上のモジュールの非反復パターンまたは不連続パターンを含んでもよい。熱障壁２００は、熱抵抗を改善するために、エンジン１００内の「ホットスポット」上に配置してもよい。それゆえ、個別の重複するシールドまたはスケールを設けることによって、熱障壁２００は、表面１０１との接続部の間の熱歪みおよび熱機械的疲労を低下させる。
【００３８】
図１５に示されるように、熱障壁２００は、一方向の燃焼反応物および生成物の流れ（矢印３００により示される）の妨害を制限できる。例えば、流れは、燃焼室１０２の通常作動によれば、吸気弁１０６から排気弁１１４へであろう。図１６に示されるように、熱障壁２００は、燃焼室１０２内の少なくとも部分的に反対方向の燃焼反応物および生成物の流れ（矢印４００により示される）（距離Ｄ１により画成される区域における）を制限するであろう。例えば、熱障壁２００は、排気弁１１４から吸気弁１０６への流れを低下させるであろう。実施の形態において、図１５および１６の熱障壁２００は、内燃室の吸気弁が図面の左側に配置され、排気弁が図面の右側に配置されるように、表面１０１上に示されている。実施の形態において、モジュールアレイ内のシールド２０６の第１のエッジ２０８は、反対の第２のエッジ２１０よりも近く、燃焼室１０２の排気弁１１４に近接している。したがって、実施の形態において、モジュールアレイ内のシールド２０６の第２のエッジ２１０は、反対の第１のエッジ２０８よりも近く、燃焼室１０２の吸気弁１０６に近接している。すなわち、第１のエッジ２０８は、バッフルの機能を果たし、排気弁１１４から吸気弁１０６への流れを妨害するであろう。実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の重複部分２１５は、その取付部分２１３よりも近く、燃焼室１０２の排気弁１１４に近接している。実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の取付部分２１３は、重複部分２１５よりも、吸気弁１０６に近い。さらなる実施の形態において、モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールド２０６の重複部分２１５は、取付部分２１３よりも排気弁１１４に近い。
【００３９】
本開示は、エンジン１００の内燃室１０２内の金属表面１０１に熱障壁２００を施す方法も含む。この方法は、少なくとも２つのモジュール２０１を施すための表面１０１を調製する工程を含む。表面１０１を調製する工程は、粗面化、化学エッチング、穴開け、洗浄、またはその上に複数のモジュール２０１を施すための表面１０１を準備する他の過程を含むことがある。表面１０１を調製する方法は、表面１０１上にモジュールのアレイを施す方法によるであろうと想定される。
【００４０】
熱障壁２００を製造する方法は、モジュール２０１のアレイを形成する工程を含むことがある。熱障壁２００を製造する方法は、表面１０１上に複数のシールド２０６の下部２１４を形成するまたは接合する工程を含むことがある。熱障壁２００を製造する方法は、シールド２０６上に複数の支持体２０２を形成するまたは接合する工程も含むことがある。表面１０１に複数のシールド２０６を、またはシールド２０６に支持体２０２を接合する工程としては、３Ｄプリント、金属メッキ、機械的連結またはねじ切り、融接、ろう接、抵抗溶接、拡散接合、焼結、または金属対金属結合の他の従来の方法が挙げられる。実施の形態において、支持体２０２は、支持体２０２が少なくとも１つのシールド２０６に直接的または間接的に接合される前に、表面１０１に直接的または間接的に接合されることがある。熱障壁２００を製造する方法は、シールド２０６の一部を変形させて、エッジ２０８と、モジュールアレイ内の隣接するシールドの別のエッジとの間に距離Ｄ１を作り出す工程を含んでもよい。
【００４１】
熱障壁２００を製造する方法は、熱障壁２００を表面１０１に施す工程を含むことがある。熱障壁２００を表面１０１に施す工程は、少なくとも２つのシールド２０６を表面１０１に直接的または間接的に接合する工程を含む。熱障壁２００を表面１０１に施す工程は、少なくとも２つの支持体２０２を表面１０１に直接的または間接的に接合する工程を含む。熱障壁２００を表面１０１に施す工程は、複数のモジュールを表面１０１に直接的または間接的に接合する工程を含む。支持体２０２またはシールド２０６は、３Ｄプリント、金属メッキ、機械的連結またはねじ切り、融接、ろう接、抵抗溶接、拡散接合、焼結、または金属対金属結合で支持体２０２を表面１０１に金属結合する他の従来の方法により表面１０１に接合してよい。熱障壁２００を表面１０１に施す方法は、空容積２０５の形成を含むことがある。空容積２０５は、エッチング、穴開け、もしくは材料または金属を除去する任意の他の過程によって形成してよい。
【００４２】
熱障壁２００を製造する方法は、少なくとも２つのシールド２０６の外側エッジが距離Ｄ１だけ間隔が空けられるように、１つのシールド２０６の少なくともあるセグメントを変形させる工程も含むことがある。熱障壁２００を製造する方法は、空容積２０５内に断熱材２０４を入れる工程も含むことがある。空容積２０５内に断熱材２０４を入れる方法としては、圧力印加、噴射、加圧、含浸、および固体または気体断熱材を空容積２０５に入れる他の従来の方法が挙げられるであろう。空容積２０５内に断熱材２０４を入れる工程は、シールド２０６または支持体２０２を表面１０１に施している間に行われることが想定される。
【００４３】
ここに用いられているように、名詞は、文脈が明らかにそうではないと示していない限り、複数の対象を含む。範囲は、ここでは、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値まで、と表現することができる。そのような範囲が表現された場合、例は、その１つの特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が、「約」という先行詞を使用して、近似として表現されている場合、その特定の値は別の態様を形成することが理解されよう。それらの範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点とは独立しての両方で有意であることがさらに理解されよう。
【００４４】
ここでの列挙は、特定の方法で機能するように「構成」または「適用」された本発明の構成要素を称することも留意のこと。この点に関して、そのような構成要素は、特定の性質を具体化するように、または特定の様式で機能するように「構成」または「適用」されており、その場合、そのような列挙は、目的の用途の列挙とは対照的に、構造的な列挙である。より詳しくは、構成要素が「構成」または「適用」される様式へのここでの言及は、その構成要素の既存の物理的条件を意味し、それゆえ、その構成要素の構造的特徴の明確な列挙と解釈されるべきである。
【００４５】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００４６】
実施形態１
熱障壁において、
各々が金属シールドを備えたモジュールアレイ、
を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドは、第２のエッジと反対の第１のエッジおよび下部と反対の上部を有する本体を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドの下部は、内燃機関の燃焼室内の表面と直接的または間接的に接合しており、
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの第１のエッジは、該モジュールアレイ内の隣接するシールドの第１または第２のエッジと重複しており、
前記少なくとも１つのシールドの第１のエッジは、第１の距離Ｄ１だけ、前記モジュールアレイ内の隣接するシールドの上部から間隔が空けられている、熱障壁。
【００４７】
実施形態２
前記第１の距離Ｄ１が約０．０１ｍｍから約５ｍｍである、実施形態１に記載の熱障壁。
【００４８】
実施形態３
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの第１のエッジが、第２の距離Ｄ２だけ、該モジュールアレイ内の隣接するシールドの第１または第２のエッジと重複している、実施形態１に記載の熱障壁。
【００４９】
実施形態４
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの第２のエッジが、第３の距離Ｄ３だけ、前記燃焼室内の表面から間隔が空けられている、実施形態１に記載の熱障壁。
【００５０】
実施形態５
前記第３の距離Ｄ３が約０．００１ｍｍから約０．９ｍｍである、実施形態４に記載の熱障壁。
【００５１】
実施形態６
前記アレイ内の各モジュールの本体が、前記上部と前記下部との間に実質的に均一な厚さを有する、実施形態１から５いずれか１つに記載の熱障壁。
【００５２】
実施形態７
前記アレイ内のモジュールの少なくとも１つが、第２の端部と反対の第１の端部を有する支持体を含む、実施形態１から６いずれか１つに記載の熱障壁。
【００５３】
実施形態８
前記少なくとも１つのモジュールの支持体の第１の端部が、前記燃焼室内の表面と直接的または間接的に接合しており、該少なくとも１つのモジュールの支持体の第２の端部が、前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの下部と直接的または間接的に接合している、実施形態７に記載の熱障壁。
【００５４】
実施形態９
前記モジュールアレイ内のシールドの第１のエッジが、反対の前記第２のエッジより近く、前記燃焼室の排気弁に近接している、実施形態１から８いずれか１つに記載の熱障壁。
【００５５】
実施形態１０
前記モジュールアレイ内のシールドの第２のエッジが、反対の前記第１のエッジよりも近く、前記燃焼室の吸気弁に近接している、実施形態１から９いずれか１つに記載の熱障壁。
【００５６】
実施形態１１
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの下部と、前記燃焼室の表面との間の空隙容積をさらに含み、該空隙容積が、前記燃焼室の排気弁から該燃焼室の吸気弁への流体流を減少させるように構成されている、実施形態１から１０いずれか１つに記載の熱障壁。
【００５７】
実施形態１２
前記モジュールアレイが反復構造パターンをさらに有する、実施形態１から１１いずれか１つに記載の熱障壁。
【００５８】
実施形態１３
前記燃焼室内の表面が、ピストンの上面、燃焼室の圧縮容積の壁、または燃焼室の排気容積の壁の内の少なくとも１つである、実施形態１から１２いずれか１つに記載の熱障壁。
【００５９】
実施形態１４
熱障壁において、
各々が金属シールドを備えたモジュールアレイ、
を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドは、取付部分および重複部分を有する本体を備え、
前記モジュールアレイ内の各シールドの取付部分は、内燃機関の燃焼室内の表面と直接的または間接的に接合しており、
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの重複部分は、該モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールドの取付部分の少なくともあるセグメントと重複しており、
前記モジュールアレイ内の前記少なくとも１つのシールドの重複部分は、第１の距離Ｄ１だけ、該モジュールアレイ内の前記少なくとも１つの隣接するシールドの取付部分から間隔が空けられている、熱障壁。
【００６０】
実施形態１５
前記アレイ内のモジュールの少なくとも１つが、第２の端部と反対の第１の端部を有する支持体をさらに備える、実施形態１４に記載の熱障壁。
【００６１】
実施形態１６
前記少なくとも１つのモジュールの支持体の第１の端部が、前記燃焼室内の表面と直接的または間接的に接合しており、該少なくとも１つのモジュールの支持体の第２の端部が、前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの取付部分と直接的または間接的に接合している、実施形態１５に記載の熱障壁。
【００６２】
実施形態１７
前記第１の距離Ｄ１が約１ｍｍから約５ｍｍである、実施形態１４から１６いずれか１つに記載の熱障壁。
【００６３】
実施形態１８
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの重複部分が、第２の距離Ｄ２だけ、該モジュールアレイ内の少なくとも１つの隣接するシールドの取付部分の少なくともあるセグメントと重複している、実施形態１４から１７いずれか１つに記載の熱障壁。
【００６４】
実施形態１９
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの取付部分が、第３の距離Ｄ３だけ、前記燃焼室内の表面から間隔が空けられている、実施形態１４から１８いずれか１つに記載の熱障壁。
【００６５】
実施形態２０
前記第３の距離Ｄ３が約０．００１ｍｍから約４ｍｍである、実施形態１９に記載の熱障壁。
【００６６】
実施形態２１
前記アレイ内の各モジュールの本体が、その上部と下部との間に実質的に均一な厚さを有する、実施形態１４から２０いずれか１つに記載の熱障壁。
【００６７】
実施形態２２
前記モジュールアレイ内の前記少なくとも１つのシールドの重複部分が、前記取付部分より近く、前記燃焼室の排気弁に近接している、実施形態１４から２１いずれか１つに記載の熱障壁。
【００６８】
実施形態２３
前記モジュールアレイ内の前記少なくとも１つのシールドの重複部分と、前記燃焼室の表面との間の空隙容積をさらに含み、該空隙容積が、前記燃焼室の排気弁から該燃焼室の吸気弁への流体流を減少させるように構成されている、実施形態１４から２２いずれか１つに記載の熱障壁。
【００６９】
実施形態２４
前記モジュールアレイが反復構造パターンをさらに有する、実施形態１４から２３いずれか１つに記載の熱障壁。
【００７０】
実施形態２５
前記燃焼室内の表面が、ピストンの上面、燃焼室の圧縮容積の壁、または燃焼室の排気容積の壁の内の少なくとも１つである、実施形態１４から２４いずれか１つに記載の熱障壁。
【００７１】
実施形態２６
実施形態１に記載の熱障壁を製造する方法において、
前記モジュールアレイ内の各シールドの下部を、内燃機関の燃焼室内の表面の少なくとも１つと直接的または間接的に接合する工程、
を有してなる方法。
【００７２】
実施形態２７
前記第１のエッジが、前記第１の距離Ｄ１だけ、前記モジュールアレイ内の隣接するシールドのエッジから間隔が空けられるように、該アレイ内の少なくとも１つのモジュールを構成する工程をさらに含む、実施形態２６に記載の方法。
【００７３】
実施形態２８
前記モジュールアレイ内の少なくとも１つのシールドの下部と、前記表面との間で支持体を接合し、よって、該シールドが該表面と間接的に接合される工程をさらに含む、実施形態２６に記載の方法。
【００７４】
実施形態２９
実施形態１に記載の熱障壁を備えた自動車エンジン。
【００７５】
実施形態３０
実施形態１４に記載の熱障壁を備えた自動車エンジン。
【符号の説明】
【００７６】
１００    エンジン
１０１    表面
１０２    燃焼室
１０４    ピストン
１０６    吸気弁
１０８    連接棒
１１０    クランク軸
１１４    排気弁
１１６    点火／グロープラグ
１１８    排気口
１１９    吸気口
１２２    排気容積
１２３    吸気容積
２００    熱障壁
２０２    支持体
２０５    空隙容積、空容積
２０６    金属シールド
２０８    第１のエッジ
２１０    第２のエッジ
２１２    上部
２１３    取付部分
２１４    下部
２１５    重複部分
２１８    少なくとも１つの部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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