低損失と摩耗と摩擦ｰ摩耗摩擦に関する基礎的な添加剤ｰ
前回は油膜に焦点を当てて話しましたが、
エンジンオイルが油だけでできている訳ではないのは、皆さまご存じの通り。
今回は、摩耗と摩擦を減らす添加剤に着目します。
前回、バルブトレーンやピストンの摩耗を防ぎ、抵抗を減らすため、
カムシャフトの抵抗を妥協しなければいけないという話をしました。
では、何らかの方法でカムやピストンを保護できれば、そして抵抗を減らすことができたら、
カムシャフトの油膜を薄くして、もっと抵抗を小さくできますね。
そのために活躍するのが、「摩耗防止剤」「摩擦調整剤(または摩擦低減剤)」「油性向上剤」です。
摩耗防止剤の代表的なものが、ZnDTPです。
ZnDTPは熱と圧力を受けて分解し、金属表面にくっついて被膜をつくり、摩耗を防止します。
あくまで摩耗防止剤であるため、ZnDTP単体では摩擦を低減する効果はありません。
そのため、滑っては困る湿式クラッチ(クラッチ操作が自動化されたものを除く)や、機械式LSDにも使用できます。
一方で、ZnDTPにも短所はあります。
多すぎるとスラッジの原因となるので、他の添加剤にも同じことが言えますが、
たくさん入れれば良いというものではありません。
また、含まれる亜鉛やリンが排気触媒の能力を下げてしまうので、オイル消費が多く白煙を吹いている車には慎重な使用が求められます。
またZnDTPは酸化防止剤として働きますが、逆に言えば酸化分解してしまうという短所ともいえます。
そのため、長期にわたっての効果を期待するには、他の酸化防止剤・清浄分散剤とのバランスも重要です。
（そのものが酸化を妨害し酸化連鎖反応を止めるもの、間接的に酸化を妨害するもの、酸化を肩代わりして防止するもの
酸化防止剤の作用にも色々ありますが、ZnDTPはそのものが酸化防止し連鎖反応を止め、またZnDTPの酸化物自体も酸化防止作用があります。）
摩擦調整剤として代表的なものがMoDTCです。
有機モリブデン、油溶性モリブデンとも呼ばれます。
これも熱と圧力を受けて分解し、二硫化モリブデンを摩擦面に生成します。
二硫化モリブデンはズレやすい層状の物質で、摩擦を受けるとバナナの皮を踏んだときのように滑ります。
特筆すべきは、ZnDTPとの相互作用で、単体での使用よりさらに摩擦低減が期待できることです。
ZnDTPが金属表面に膜を作る際、モリブデンも一緒に取り込むため、モリブデンがより強固な膜を作り、
摩擦がさらに下がるうえに効果が長続きする、と素晴らしいシナジー効果を発揮します。
またZnDTPとMoDTCの組み合わせは、混合潤滑から境界潤滑にかけて広い範囲で作用するため、
摩耗・摩擦低減効果が高く、ぜひ使っておきたい添加剤です。
油性向上剤として、代表的なのはエステル類です。
上記のものほど強力ではないですが金属表面にくっつき、油膜の保持能力を高めます。
その結果、前回解説したストライベック曲線の底の一番低抵抗なところを、左側に広げてくれます。
つまり流体潤滑の範囲を広げてくれる効果があります。
さらに油膜が落ちにくくなるため、コールドスタートの摩耗や騒音を緩和します。
油性向上剤は固体潤滑剤と違い、スラッジを生じないのも利点のひとつです。
さらに、作用に熱や圧力を要求しないため、低温時や冷間始動時から効果を発揮します。
また、MoDTCほど金属への吸着力は強くないという点は、見方を変えれば利点になります。
湿式クラッチはモリブデンにより滑るリスクがありますが、エステルは強い圧力には耐えられないため、
少量の添加ならば湿式クラッチの接続を邪魔せずに、他の部分の潤滑を維持してくれます。
一方で、エステルの極性(部品にくっつく力)と耐久性は、両立が難しい傾向にあります。
極性の高いものほど加水分解に弱く、空気や燃焼ガスにさらされることで粘度低下を起こしてしまいます。
また、極性が高いことによるデメリットは他にもあります。
長くなりましたので、続きは別の機会にて書かせていただきます。
エンジンオイルが油だけでできている訳ではないのは、皆さまご存じの通り。
今回は、摩耗と摩擦を減らす添加剤に着目します。
前回、バルブトレーンやピストンの摩耗を防ぎ、抵抗を減らすため、
カムシャフトの抵抗を妥協しなければいけないという話をしました。
では、何らかの方法でカムやピストンを保護できれば、そして抵抗を減らすことができたら、
カムシャフトの油膜を薄くして、もっと抵抗を小さくできますね。
そのために活躍するのが、「摩耗防止剤」「摩擦調整剤(または摩擦低減剤)」「油性向上剤」です。
摩耗防止剤の代表的なものが、ZnDTPです。
ZnDTPは熱と圧力を受けて分解し、金属表面にくっついて被膜をつくり、摩耗を防止します。
あくまで摩耗防止剤であるため、ZnDTP単体では摩擦を低減する効果はありません。
そのため、滑っては困る湿式クラッチ(クラッチ操作が自動化されたものを除く)や、機械式LSDにも使用できます。
一方で、ZnDTPにも短所はあります。
多すぎるとスラッジの原因となるので、他の添加剤にも同じことが言えますが、
たくさん入れれば良いというものではありません。
また、含まれる亜鉛やリンが排気触媒の能力を下げてしまうので、オイル消費が多く白煙を吹いている車には慎重な使用が求められます。
またZnDTPは酸化防止剤として働きますが、逆に言えば酸化分解してしまうという短所ともいえます。
そのため、長期にわたっての効果を期待するには、他の酸化防止剤・清浄分散剤とのバランスも重要です。
（そのものが酸化を妨害し酸化連鎖反応を止めるもの、間接的に酸化を妨害するもの、酸化を肩代わりして防止するもの
酸化防止剤の作用にも色々ありますが、ZnDTPはそのものが酸化防止し連鎖反応を止め、またZnDTPの酸化物自体も酸化防止作用があります。）
摩擦調整剤として代表的なものがMoDTCです。
有機モリブデン、油溶性モリブデンとも呼ばれます。
これも熱と圧力を受けて分解し、二硫化モリブデンを摩擦面に生成します。
二硫化モリブデンはズレやすい層状の物質で、摩擦を受けるとバナナの皮を踏んだときのように滑ります。
特筆すべきは、ZnDTPとの相互作用で、単体での使用よりさらに摩擦低減が期待できることです。
ZnDTPが金属表面に膜を作る際、モリブデンも一緒に取り込むため、モリブデンがより強固な膜を作り、
摩擦がさらに下がるうえに効果が長続きする、と素晴らしいシナジー効果を発揮します。
またZnDTPとMoDTCの組み合わせは、混合潤滑から境界潤滑にかけて広い範囲で作用するため、
摩耗・摩擦低減効果が高く、ぜひ使っておきたい添加剤です。
油性向上剤として、代表的なのはエステル類です。
上記のものほど強力ではないですが金属表面にくっつき、油膜の保持能力を高めます。
その結果、前回解説したストライベック曲線の底の一番低抵抗なところを、左側に広げてくれます。
つまり流体潤滑の範囲を広げてくれる効果があります。
さらに油膜が落ちにくくなるため、コールドスタートの摩耗や騒音を緩和します。
油性向上剤は固体潤滑剤と違い、スラッジを生じないのも利点のひとつです。
さらに、作用に熱や圧力を要求しないため、低温時や冷間始動時から効果を発揮します。
また、MoDTCほど金属への吸着力は強くないという点は、見方を変えれば利点になります。
湿式クラッチはモリブデンにより滑るリスクがありますが、エステルは強い圧力には耐えられないため、
少量の添加ならば湿式クラッチの接続を邪魔せずに、他の部分の潤滑を維持してくれます。
一方で、エステルの極性(部品にくっつく力)と耐久性は、両立が難しい傾向にあります。
極性の高いものほど加水分解に弱く、空気や燃焼ガスにさらされることで粘度低下を起こしてしまいます。
また、極性が高いことによるデメリットは他にもあります。
長くなりましたので、続きは別の機会にて書かせていただきます。