一款不需要机油的内燃机？福特用陶瓷和气垫开发了这项技术。看看为什么它没有成功。
- 福特无油发动机是如何工作的？它使用气体层代替油膜，并采用陶瓷部件来承受高温和减少摩擦。
- 这个项目使用了哪些材料？高刚性、低导热性的陶瓷，如氮化硅和碳化硅。
- 为什么这个概念没有实现大规模生产？微观公差、加工成本和功能限制方面的挑战阻碍了其商业可行性。
- 这个概念目前有何影响？这项研究启发了现代发动机在效率和减少摩擦方面的进步，尽管并未大规模采用。
- 这个概念是否存在直接竞争对手？其他实验性的陶瓷发动机也寻求了类似的解决方案，但没有一款量产车型超越了原型阶段。
想象一下，一款内燃机永远不需要一滴油，有意地高温运行，并消除了活塞环的摩擦损失。是的，福特在 20 世纪 80 年代几乎实现了这一目标，当时一项革命性的项目用一层薄薄的气垫取代了传统的油浴，承诺极高的效率和几乎为零的维护。理论雄心勃勃：少用液体，少弄脏，性能更强。但是，这项创新最终为什么没有走向街头呢？
这个解决方案似乎很巧妙：通过使用陶瓷活塞和气缸，福特项目在运动部件之间创造了一个微小的空间，利用活塞自身的运动通过微通道吸入空气——形成所谓的“气体挤压膜”，这是一种气体垫，可以在无需机油的情况下分隔部件。结合氮化硅和氧化锆等材料的使用，它允许在高温下运行，从而减少机械损失和清洁燃烧。如果实现，它可能会重新定义我们对内燃机的认识。
从技术角度来看，“无油”发动机设计消除了活塞环，以微小的间隙（约 0.025 毫米）运行，并要求极光滑的表面。其承诺的结果是在 1500 转/分钟以上时，燃气泄漏率低于 2%，即使在今天的标准下也是前所未有的。然而，在高温、振动和灰尘条件下维持这种微小间隙是一个真正的工程噩梦。
与现代混合动力或电动动力总成不同，它们已经占据了高效替代品的重要地位，例如 Rimac 固态电池的进步，气体膜发动机由于陶瓷的高成本、精确加工的困难以及对杂质和内部冲击的低容忍度——此外，还需要机油来冷却和清洁动力总成的其余部分——从未走出纸面。
除了福特，其他发动机制造商在 20 世纪末的最后几十年也尝试了类似的陶瓷和无油发动机概念，但都遇到了相同的规模化可行性障碍。您是否好奇其他挑战规则的汽车概念？请访问关于 1920 年代试图推出电动车的滑块发动机 的文章。
具体来说，福特“无油”发动机将带来：
- 高刚性陶瓷部件
- 高达 1600°C 的工作温度
- 活塞与气缸之间的间隙为 0.001 英寸
- 消除传统的活塞环
- 最大程度地减少内部摩擦
对比：福特无油发动机 vs. 传统内燃机
- 无润滑油 vs. 完全润滑
- 耐高温陶瓷 vs. 铸铁/铝
- 高温运行 vs. 需要持续冷却
- 极端的制造挑战 vs. 成熟的规模化生产
- 低燃气泄漏 vs. 中/高未燃烧气体排放
如今，追求超低摩擦发动机在行业中仍然存在，无论是通过复合材料、超薄油还是纯电动化，正如我们看到的 SUV 的兴起，例如 雷诺 Clio 混合动力车。 “无油发动机”的传承体现在旨在实现热效率和环境效益的创新中。
您认为我们还会在未来的汽车中看到 100% 无油发动机吗？还是电动化已经让这个梦想遥不可及？留下您的评论，分享您对工程师们的大胆想法的看法！
Author: Fabio Isidoro
作为《Canal Carro》的创始人兼主编，他致力于深入探索汽车世界，并充满热情。作为一名汽车和技术爱好者，他创作技术内容，并对国内外车辆进行深入分析，将高质量的信息与批判的眼光相结合，为公众提供优质服务。