JP2005247978A - ローラーフォロワ型動弁系エンジン用潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラーフォロワ型動弁系エンジンで最適の省燃費効果を発揮する潤滑油組成物を提供する。
【解決手段】 飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、動粘度が５.５mm^２/s以下、蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油を用い、１５０℃における高温高せん断粘度が、２.２mPa・s以上かつ２.５mPa・s未満のローラーフォロワ型動弁系エンジン用潤滑油組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、低フリクション型用潤滑油組成物に関し、特にローラーフォロワ型動弁系エンジンで最適の省燃費効果を発揮するローラーフォロワ型動弁系エンジン用潤滑油組成物に関する。

近年、地球温暖化防止のために自動車の燃費を向上させ、ＣＯ_２の排出を抑制する要求が非常に高まっている。自動車の燃費を向上させるにはエンジンの効率化が重要であり、ガソリンエンジンにおいてはリーンバーン化や直噴化の技術が採用されている。一方、エンジンの摩擦を低減することも燃費向上に貢献できることから、しゅう動部品への低摩擦材料の使用やピストンリングの低張力化等、様々なアプローチで低フリクション型エンジンの開発や低燃費化が計られている。これらの燃費向上技術で、エンジンの動弁系を従来のスリッパー型(すべり型とも言う)からローラーフォロワ型にする方法がある。(非特許文献１)

一方、省燃費型エンジン油を使用することでもエンジンの燃費は向上が可能である。この省燃費型エンジン油を製造するには、ＳＡＥ（米国自動車技術会）Ｊ３００に規定されている粘度分類で５Ｗ−２０や０Ｗ−２０という低粘度化をはかると共に、摩擦を低下させる添加剤（摩擦調整剤、以下ＦＭと称することもある）としてモリブデンジチオカーバメイト（ＭｏＤＴＣ）などの有機モリブデン系ＦＭを配合することが有効であることが知られている（非特許文献２）。

従来のスリッパー型エンジンでは、１５０℃における高温高せん断粘度が２.６mPa・sまでは粘度の低下と共に燃費が向上するが、２.６mPa・s以下では逆に燃費が悪化するとの報告がある（非特許文献３）。尚、エンジンをモーターで駆動して、その駆動トルクを測定した場合、エンジン油の粘度を低下させるとそれに伴いトルクが低下する場合があることが報告されているが、エンジンをモーターで駆動させた場合、エンジンを実際に燃料で運転した場合に生じる燃焼による爆発圧力や発熱と言った要因が考慮されていない（非特許文献４）。
井上、山田、省燃費ガソリンエンジン油の最近の研究動向、日石レビュー・第39巻、102頁、1997年 上野ら、ガソリンエンジン用0W-20油の開発、自動車技術会、学術講演会前刷集No.79-00、21頁、2000年 秋山ら、将来の低燃費エンジン油の研究、自動車技術会、シンポジウムNo.9304 エンジン潤滑における技術動向、13頁、1993年 竹島、最近のエンジンオイルの特徴とフリクション低減テクノロジー、ISS産業科学システムズ 自動車エンジン技術シンポジウム2003論文集、エンジン高性能化のための最新トライボロジー技術とフリクション低減策、1頁、2003年

上記状況に鑑み、本発明は、ローラーフォロワ型動弁系エンジンで最適の省燃費効果を発揮する潤滑油組成物を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意研究を進めた結果、特定の性状を有する潤滑油基油を用い、特定の物理化学的性状を規定した組成物が、ローラーフォロワ型動弁系エンジンで最適の省燃費効果を発揮する潤滑油組成物として有用であることを見いだした。本発明はかかる知見に基づきなされたものである。
すなわち、本発明は、飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm^２/s以下、蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油を用い、１５０℃における高温高せん断粘度が、２.２mPa・s以上かつ２.５mPa・s未満のローラーフォロワ型動弁系エンジン用潤滑油組成物である。

以上のような本発明の潤滑油組成物を、ローラーフォロワ型エンジンに使用することにより、良好な省燃費効果が得られるという格別の効果を奏する。

本発明に用いる基油の物性について、飽和分は全炭化水素に占めるシクロパラフィン、イソパラフィン、ノルマルパラフィンといった飽和炭化水素の割合で、ASTM D2007に規定される方法により測定される値である。硫黄分はASTM D1552、D2622、D3120、D4294及びD4927のいずれか、動粘度及び粘度指数はJIS K 2283に規定される方法で測定される値である。蒸発ロスは、油を−２０mmH₂Oの減圧度、油温２５０℃で１時間放置したときに蒸発する割合でASTM D5800に規定された試験方法により測定される値である。また、高温高せん断粘度は、ASTM D4683に規定された試験方法により測定される。

本発明に用いる飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm²/s、蒸発ロスが１５％以下の高粘度指数潤滑油基油は、ワックスの水素異性化或いは重質油の水素化分解で得られた生成油を溶剤脱ロウ又は水素化脱ロウすることにより得ることができる。これらの製法の一例について、次により具体的に述べる。

ワックスの水素異性化は、沸点範囲が３００〜６００℃、炭素数として２０〜７０の範囲にあるワックス、例えば、鉱油系潤滑油の溶剤脱ロウ工程で得られるスラックワックスやフィッシャー・トロプシュ合成で得られたワックス等を原料として、水素異性化触媒、例えばアルミナ、或いはシリカ−アルミナ担体上にニッケル、コバルト等の８族金属、及びモリブデン、タングステン等の６Ａ族金属の１種以上を担持した触媒やゼオライト触媒もしくはゼオライト含有担体に白金等を担持した触媒と、水素分圧５〜１４MPaの水素存在下、３００〜４５０℃の温度、０.１〜２hr^-1のＬＨＳＶ（液空間速度）で接触させることによって行うことができる。このとき、水素異性化油の直鎖状のパラフィンの転化率〔（１−水素異性化油のノルマルパラフィン含有量/原料中のノルマルパラフィン含有量）×１００〕が８０％以上、軽質留分への分解率〔（１−水素異性化油の沸点３４０℃以上の成分量/原料中の沸点３４０℃以上の成分量）×１００〕が４０％以下となるようにすることが好ましい。

一方、水素化分解は、必要により水素化脱硫及び脱窒素を行った沸点が３００〜６００℃の範囲の常圧留出油、減圧留出油又はブライトストックを、水素化分解触媒、例えばシリカ−アルミナ担体上にニッケル、コバルト等の８族金属の１種以上、及びモリブデン、タングステン等の６Ａ族金属の１種以上を担持した触媒と、水素分圧７〜１４MPaの水素存在下、３５０〜４５０℃の温度、０.１〜２hr^-1のＬＨＳＶ（液空間速度）で接触させて行うことができ、分解率（生成物に占める３６０℃以上の留分の減少した質量％）が４０〜９０％となるようにすることが好ましい。

上記方法で得られる水素異性化生成油又は水素化分解生成油から軽質留分を留去して潤滑油留分を得ることができるが、この留分は、このままでは一般に流動点や粘度が高く、また粘度指数が十分に高くないため、脱ロウ処理を行い、ワックス分を除去するとよい。

このワックス分の除去を溶剤脱ロウ処理で行う場合、上記の軽質留分の留去に際して精密蒸留装置を用いて蒸留分離し、あらかじめガスクロマトグラフィー蒸留法による沸点３７１℃以上４９１℃未満の留分が７０質量％以上になるようにカットすることが、溶剤脱ロウ処理をより効率的に行うために好ましい。この溶剤脱ロウ処理は、脱ロウ溶剤、例えばメチルエチルケトン／トルエン（容量比１／１）を用い、溶剤/油比２／１〜４／１の範囲で、−１５〜−４０℃の温度下に行うと良い。

一方、ワックス分の除去を水素化脱ロウ法で行う場合は、軽質留分の留去は水素化脱ロウに支障とならない程度とし、水素化脱ロウ後に、精密蒸留装置を用いて蒸留分離してガスクロマトグラフィー蒸留法による沸点３７１℃以上４９１℃未満の留分が７０質量％以上になるようにカットすることが、効率的で好ましい。この水素化脱ロウは、ゼオライト触媒と、水素分圧３〜１５MPaの水素存在下、３２０〜４３０℃の温度、０.２〜４hr^-1のＬＨＳＶ（液空間速度）で接触させ、最終的な潤滑油基油における流動点が−１０℃以下となるようにするとよい。
以上のような方法で得られた潤滑油留分は、所望により、さらに溶剤精製或いは水素化精製を行うことができる。

上記方法により、飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm²/s以下、蒸発ロスが１５質量％以下の潤滑油基油を得ることができる。
潤滑油組成物の１５０℃における高温高せん断粘度は、上述の基油の蒸留のカット温度や精製条件を調整することにより、２.２mPa・s以上かつ２.５mPa・s未満になるよう調整することができるが、一般には、粘度指数向上剤を添加して、前記範囲になるように高温高せん断粘度を調整することが好ましい。
この場合の粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたミックスポリマーで、永久せん断安定性指数が３５〜５５％のものを用いることが好ましい。

また、合成油としては、α−オレフィンのオリゴマー、アジピン酸等の二塩基酸と一価アルコールから合成されるジエステルやネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の高級アルコールと一塩基酸とから合成されるポリオールエステル、及びこれらの混合物等が挙げられる。さらに、適宜の鉱油と合成油を組み合わせた混合油も、本エンジン油の基油として用いることができる。

本発明のローラーフォロワ型動弁系エンジン用潤滑油組成物は、モリブデンジチオカーバメイト（ＭｏＤＴＣ）を配合されていることが好ましい。本発明の潤滑油組成物に使用されるＭｏＤＴＣは下記の構造のものが使用できる。

Ｒは、炭素数４〜１８個を有する直鎖及び又は分岐のアルキル基及び／又はアルケニル基を表し、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表し、その酸素原子と硫黄原子との比は１／３〜３／１である。Ｒは、好ましくはアルキル基であり、具体的にはブチル基、２−エチルヘキシル基、イソトリデシル基、ステアリル基等が挙げられる。１分子中に存在する４個のＲは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、Ｒの異なるＭｏＤＴＣを２種以上混合して用いることもできる。
ＭｏＤＴＣの配合量は、潤滑油基油に対して０.１〜５質量％、特には０.５〜２質量％で配合することが好ましく、良好な摩擦低減効果を潤滑油組成物に付与することができる。

本発明の潤滑油組成物には、所望により、アルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、ビスフェノール化合物、ジフェニルアミン化合物等の酸化防止剤、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｎａ等の金属スルホネート、フェネート、サリシレート、ホスホネート等の清浄剤、アルケニルコハク酸イミド等の無灰系分散剤、その他流動点降下剤や防錆剤等の添加剤を添加することができる。

次に、実施例により本発明を具体的に説明する。
先ず、用いた基油の性状を表１に示す。基油は鉱油系基油で、ワックスの水素異性化で得られた生成油を溶剤脱ロウすることにより得られたものである。

表１の基油を用いて試作した実施例及び比較例１〜３の潤滑油組成物と性状を表２に示す。
なお、次のＭｏＤＴＣ、粘度指数向上剤を、表２に添加剤として示すように基油１００質量％に対する割合で、また、パッケージの添加剤を実施例及び比較例全部に共通して同じ添加量で添加して実施例及び比較例の組成物を調製した。
ＭｏＤＴＣ：化１の一般式で表される化合物で、Ｒが２エチルヘキシル基であり、酸素原子と硫黄原子との比が１／１のものとＲが２エチルヘキシル基とイソトリデシル基の混合物で酸素原子と硫黄原子との比が１／１のものを併用した。
粘度指数向上剤：ポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させた、永久せん断安定性指数が４５％のものを用いた。

次に、表２の組成物について、表３に示すエンジンを用いて１０・１５モードに準拠した燃費試験を実施した。尚、燃費試験は、比較油２を基準として実施した。
燃費試験の結果を表４に示す。

以上の結果から明らかなように、実施例に示す飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm^２/s以下で、蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油を用い、１５０℃における高温高せん断粘度が、２.２mPa・s以上かつ２.５mPa・s未満に特定したエンジン用潤滑油組成物は、ローラーフォロワ型エンジンで格段の省燃費効果を有することが分かる。

Claims (2)

1. 飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm^２/s以下、及び蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油を用い、１５０℃における高温高せん断粘度が、２.２mPa・s以上かつ２.５mPa・s未満のローラーフォロワ型動弁系エンジン用潤滑油組成物。
2. モリブデンジチオカーバメイトを配合してなる請求項１に記載のローラーフォロワ型動弁系エンジン用潤滑油組成物。