潤滑性能の競合

さて、前項ではいくつかの添加剤の話をしました。
じゃあ、ベースオイルをエステルにして添加剤を大量にぶっこめば理想のオイルができるんじゃね？
と考える方がいるかは分かりませんが、タイトルで内容の察しはつきますね。

摩耗防止剤、極圧剤、摩擦調整剤、極性の強い基油など。
これらはどれも、金属表面にくっつく、または化合することで効果を発揮します。

ではそれらが大量にあったらどうなるか。
それぞれが邪魔をし、効果を減じてしまいます。
これが「競合」と呼ばれるものです。

競合をなくすためには、何をすればよいか。
まず、競合を完全になくすことはできません。
添加剤が競合する中で、一番無駄が少なく効果を最大限に発揮させるのが、
オイルブレンダーの腕の見せ所と言えます。

まずセオリーとして、基油の極性を極力小さくすること。
基油そのものの極性が強いと、それだけ添加剤が効果を阻害されます。

極性のない基油といえば、鉱油とPAOですね。

鉱油、その中でも不純物の少ないVHVIが、少量でも添加剤の効果をよく発揮し、
かつ原価も比較的安いため、近年広く使われます。
またゴムに対しても影響が少ない(ごくわずかに膨潤させますが)ため、
ベースオイルとして非常に使いやすいオイルです。

一方のPAOは、ベースオイルそのものの粘度指数が高いため、
粘度指数向上剤や流動点低下剤などの使用量を削減できる利点があります。
一方で添加剤の相溶性が低く、またゴムを収縮させてしまうため、単体での使用はできません。
エンジンオイルは酸化防止剤をはじめとして、大量の添加剤を溶け込ませる必要があるからです。
そのため、鉱油やANなどと組み合わせて、バランスの良いオイルにする必要があります。

さて脱線しましたが、競合の影響を減らすために。
続いては添加剤からのアプローチです。


皆さん、回転する棒に金属片を押し付け、摩擦や摩耗量を測るテストや実演を見たことがありますか。
あれはチムケンテストとよばれ、極圧性が高いものが有利になっています。
実際のエンジンではありえない高い圧をかけて、それでもよく回るテスターを見て、
へーすごいね、これでエンジンも滑らかに回るんだ～
と思った方、貴方は騙されています！

もちろん、油膜切れの状態で強い圧力を受けた時に備え、極圧剤は配合されています。
しかし極圧性能が高いということは、その分、他の性能が阻害されているということです。

実際のエンジンでは、大きな圧を受けるところは軸受も広くとられ、圧を分散する設計になっています。
正常なエンジンにおいて、極圧剤が大活躍するシーンはありません。

極圧性能が優秀なオイルは、エンジンオイルとしてみた場合、アンバランスだということです。


添加剤からのアプローチとしては、エンジンに必要な性能を見きわめ、実走を含めた総合的なテストで確認し、
適したバランスで添加剤を配合する、ということになります。

そうそう、チムケンテストのくだりで、もう一つお伝えする事がありました。
ZnDTPやMoDTCは、効果を発揮するためにある程度の熱と圧力が必要となります。

ところがチムケンテストのデモンストレーションでは、冷えた新品のオイルを使っていますね。
「これが比較対象の普通のオイルですよ～」と、比較対象のオイルの添加剤を発揮させない状態で、
普通のオイルとやらを比較対象にしているわけです。

このデモンストレーションを思いついた人は、相当なワルですね。
今後、引っかかる人が出ないことを願います。

※チムケンテストは意味がないと言う訳ではなく、最低基準を満たせていればそれ以上の極圧性があっても効果が限定的という事です、何らかの原因で潤滑層が破壊された時には極圧性能は重要です

また、実際の潤滑状況に近い、低荷重、高速で試験をする高速チムケンテストという物もあります。