JP2010095665A

JP2010095665A - エンジン油

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Publication number: JP2010095665A
Application number: JP2008269181A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakamura; 英記中村; Akio Kumakura; 昭夫熊倉; Mitsuhiro Nakamura; 充宏中村
Original assignee: Cosmo Oil Lubricants Co Ltd
Current assignee: Cosmo Oil Lubricants Co Ltd
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】本発明の目的は、優れた燃費低減効果を有するエンジン油を提供することにある。
【解決手段】（Ａ）１５０℃、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍におけるせん断粘度が２．２ｍＰａ・ｓ以下であり、且つ（Ｂ）温度１５０℃、せん断速度１×１０^６ｓｅｃ^−１におけるせん断粘度が２．６ｍＰａ・ｓ未満であることを特徴とするエンジン油。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れた燃費低減効果を有するエンジン油に関する。

近年、地球温暖化などの環境問題への対応として、エンジン油に対しても燃費低減効果が求められてきている。この課題を解決する技術として、有機モリブテン化合物を配合し、境界潤滑領域における摩擦係数を低減させた低粘度油が見出されている（例えば、特許文献１参照）。また、有機モリブテン化合物による境界潤滑領域における摩擦係数低減に加え、特定のエステル系潤滑油基油を配合することにより流体潤滑領域においても省燃費効果を発現する低粘度油が見出されている（特許文献２参照）。

さらに、特定の酸化防止剤を組み合わせることで、有機モリブテン化合物を配合せずに省燃費効果に優れる低粘度油が見出されている（特許文献３参照）。また、市販エンジン油にはＡＰＩ粘度グレード５Ｗ−３０、５Ｗ−２０や０Ｗ−２０といった低粘度油、さらに有機モリブテン化合物を配合した低粘度油が省燃費油として存在する。

しかしながら、エンジンの更なる省燃費性能を向上させるためには、境界潤滑領域と流体潤滑領域の摩擦をより低減することが重要である。特に、エンジン内ではあらゆるせん断速度が生じているにも関わらず、これまでのエンジン油は１５０℃のＨＴＨＳ（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＨｉｇｈＳｈｅａｒ）粘度のみに注目したものであった。

また、最近、せん断速度に注目した省燃費油が提案されており（特許文献４参照。）、さらに本出願人は、特許文献４とは異なるせん断粘度を特定したエンジン油が省燃費性に優れていることを見出した（特許文献５参照。）。しかし、最近では、エンジンがより小型化、高出力化する傾向にあり、そのせん断領域も変化していることも考えられる。小型化、高出力化したエンジンの省燃費に優れたエンジン油の開発が望まれている。

特開平８−３０２３７８号公報特開２００５−４１９９８号公報特開２００５−４２０７０号公報特開２００７−９９８１４号公報特願２００６−１９９８００号

本発明の目的は、優れた燃費低減効果を有するエンジン油を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、エンジンの省燃費効果に相関するせん断速度でのせん断粘度を特定の範囲にすることで、流体潤滑領域での摩擦低減効果を発揮させ、優れた省燃費効果を発現できることを見出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、（Ａ）１５０℃、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍におけるせん断粘度が２．２ｍＰａ・ｓ以下であり、且つ（Ｂ）温度１５０℃、せん断速度１×１０^６ｓｅｃ^−１におけるせん断粘度が２．６ｍＰａ・ｓ未満であることを特徴とするエンジン油を提供するものである。

また、本発明は、上記エンジン油において、さらに、有機モリブデン化合物をエンジン油中モリブデン元素含有量換算で１００質量ｐｐｍ〜１２００質量ｐｐｍ含有しているエンジン油を提供するものである。
また、本発明は、上記エンジン油において、さらに、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪族アミン、長鎖脂肪酸エステル、長鎖脂肪族アルコール、及び脂肪族ポリグリセリルエーテル類から選ばれる、金属を含まない摩擦調整剤一種以上を５００質量ｐｐｍ〜５質量％含有しているエンジン油を提供するものである。

また、本発明は、上記エンジン油において、エンジン油が、ガソリンエンジン機関またはディーゼルエンジン機関に使用されるエンジン油であるエンジン油を提供するものである。

本発明のエンジン油は、優れた省燃費性能を有する。本発明のエンジン油は、流体潤滑領域での省燃費効果を長期にわたり維持することができる。
さらに、本発明のエンジン油は、有機モリブテン化合物やエステル基含有の無灰型摩擦調整剤により、境界潤滑領域での優れた省燃費効果を得、境界潤滑領域及び流体潤滑領域での省燃費性能を両立することができる。有機モリブデン化合物はエンジン油中にモリブデン元素含有量換算として１００〜１２００ｐｐｍ、無灰型摩擦調整剤としては５００ｐｐｍ〜５質量％を含むことにより更なる低燃費性能が得られる。また、硫酸灰分を０．９質量％以上、１．１質量％以下、又は０．６質量％以下に調整することで排ガス浄化触媒に堆積するエンジン油由来の金属元素を抑制することができる。

また、本発明のエンジン油は、（Ａ）温度１５０℃、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍におけるせん断粘度が、２．２ｍＰａ・ｓ以下であることが必要であり、さらに好ましくは２．１ｍＰａ・ｓ以下である。
温度１５０℃、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍におけるせん断粘度は、例えばＰＣＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＵＳＶ（ＴｈｅＵｌｔｒａＳｈｅａｒＶｉｓｃｏｍｅｔｅｒ）を利用して測定することができる。なお、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍とは８×１０^６ｓｅｃ^−１から２×１０^７ｓｅｃ^−１の範囲でのことであり、その全ての領域で上記記載のせん断粘度である必要はなく、上記範囲のせん断速度のいずれかの点で上記せん断粘度を示せばよい。

本発明のエンジン油は、（Ｂ）温度１５０℃、せん断速度１×１０^６ｓｅｃ^−１近傍におけるせん断粘度が、２．６ｍＰａ・ｓ未満であり、好ましくは１．５ｍＰａ・ｓ以上、２．６ｍＰａ・ｓ未満であり、より好ましくは１．５ｍＰａ・ｓ以上、２．５ｍＰａ・ｓ未満である。このせん断粘度は、ＡＳＴＭＤ４６８３又はＡＳＴＭＤ５４８１によって得られるせん断速度１×１０^６ｓｅｃ^−１近傍でのせん断粘度である。なお、近傍とは、ＡＳＴＭＤ４６８３の場合は、好ましくは±３％以内であり、より好ましくは±２．５％以内であることを意味し、ＡＳＴＭＤ５４８１の場合は、好ましくは１．３５×１０^６〜１．４５×１０^６ｓｅｃ^−１であり、より好ましくは１．３８×１０^６〜１．４２×１０^６ｓｅｃ^−１であることを意味するものとする。

肝要なことは、１５０℃、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍におけるせん断粘度が２．２ｍＰａ・ｓ以下であり、且つ温度１５０℃、せん断速度１×１０^６ｓｅｃ^−１におけるせん断粘度が２．６ｍＰａ・ｓ未満であることである。これらの範囲を外れると、エンジン内での流体潤滑領域や境界流体領域での優れた省燃費効果が発現できなくなる。
上記の本発明のエンジン油は、エンジン油の実用性能を確保するために基油に添加される各種添加剤による粘度増加をできるだけ少なくし、本発明の（Ａ）および（Ｂ）の範囲になるように粘度指数向上剤の添加量と基油の粘度によって調製することができる。

基油は粘度指数が１２０以上のものを使用することが好ましく、より好ましい粘度指数は１２０〜１４０であり、さらに好ましい粘度指数は１２０〜１３０である。例えば米国石油協会が定める基油カテゴリーにおけるグループＩＩＩ、グループＩＶおよびグループＶに分類される基油やＧＴＬ（Ｇａｓ
ｔｏＬｉｑｕｉｄ）などを１種、又は２種類以上を組み合わせて用いる方法が挙げられる。また、例えばグループＩやグループＩＩのような粘度指数の低い基油であっても、グループＩＩＩ、グループＩＶおよびグループＶやＧＴＬ基油の１種類以上と組み合わせて使用することで、上記の好ましい粘度指数の範囲にすることができる。

排出ガス触媒への被毒となるりん、硫黄の排出量を可能な限り抑えるために上記グループＩＩ、グループＩＩＩ、グループＩＶ、グループＶやＧＴＬ基油などを１種、又は２種以上を組み合わせて選択することで適正な範囲にすることができる。

基油の粘度は、４０℃での動粘度（ＪＩＳ−Ｋ−２２８３（ＡＳＴＭＤ４４５））が、通常は５〜１００ｍｍ^２／ｓであればよく、好ましくは８〜８０ｍｍ^２／ｓであり、特に好ましくは１０〜５０ｍｍ^２／ｓである。また、１００℃での動粘度（ＪＩＳ−Ｋ−２２８３（ＡＳＴＭＤ４４５））が、２〜１０ｍｍ^２／ｓが好ましく、より好ましくは２〜７ｍｍ^２／ｓであり、特に好ましくは２〜６ｍｍ^２／ｓである。
基油としては、上記動粘度および粘度指数を有する種々の鉱油系潤滑油基油、合成系潤滑油基油、又はこれらの混合物からなる潤滑油基油を用いることができる。

本発明のエンジン油は、粘度指数向上剤を含有させなくてよいが、粘度指数向上剤を含有させてもよい。
粘度指数向上剤は、特に限定されず、ポリメタクリレート類、ポリアクリレート類、オレフィンコポリマー類、ポリイソブチレン類、ポリアルキルスチレン類、スチレン−ブタジエン水素化共重合体類、スチレン−イソプレン水素化共重合体類、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体類、及びそれらに分散基を含有するもの等の公知の各種粘度指数向上剤を１種単独又は２種又は３種以上を組み合わせて用いればよい。なお、スチレン−ブタジエン水素化共重合体類は、スチレン−ブタジエン共重合体類を水素化して、残存している二重結合を飽和結合に変えたものを云い、スチレン−イソプレン水素化共重合体類は、スチレン−イソプレン共重合体類を水素化して、残存している二重結合を飽和結合に変えたものを云う。
粘度指数向上剤を添加する場合、その添加量と基油の粘度を適宜調整して本発明の範囲内にすることができる。

粘度指数向上剤の添加量は、基油１００質量部に対して好ましくは０．１〜３０質量部であり、特に好ましくは０．５〜２０質量部である。粘度指数向上剤の重量平均分子量は、好ましくは３万〜８０万であり、より好ましくは５万〜６０万であり、特に好ましくは１０万〜５０万である。なお、重量平均分子量は、装置：ＴＯＳＯＨＨＬＣ−８０２０、カラム：ＴＳＫｇｅｌＧＭＨＨＲ−Ｍを３本、検出器：示唆屈折検出器、移動相：ＴＨＦ、流量：１ｍｌ／ｍｉｎ、試料濃度：約１．０ｍａｓｓ％／Ｖｏｌ％
ＴＨＦ、注入量：５０μｌによって測定されたポリスチレン換算値である。

本発明のエンジン油は、境界潤滑域の摩擦低減効果をも両立させるためにはモリブデン化合物、特に有機モリブデン化合物を含有させることが好適である。有機モリブデン化合物としては、例えば、モリブテンジチオホスフェート、モリブデンジチオカーバメート、モリブテン酸アミン化合物、モリブデン長鎖脂肪族アミンなどがある。エンジン油中のモリブデン濃度を１００質量ｐｐｍ以上、１２００質量ｐｐｍ以下になるように使用することが好ましい。好ましくは２００質量ｐｐｍ以上、１２００質量ｐｐｍ以下であり、より好ましくは４００質量ｐｐｍ以上、１２００質量ｐｐｍ以下である。少なければ十分な摩擦低減効果が期待できず、多すぎればエンジン清浄性に悪影響を及ぼす懸念が生じる。

また、本発明のエンジン油は、摩擦を低減させるために、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪族アミン、長鎖脂肪酸エステル、長鎖脂肪族アルコール、及び脂肪族ポリグリセリルエーテル類などの金属を含まない摩擦調整剤を含有させることもできる。摩擦調整剤の含有量は、エンジン油の全量に対して、好ましくは５００質量ｐｐｍ〜５質量％であり、より好ましくは１０００質量ｐｐｍ〜４質量％であり、さらに好ましくは３０００質量ｐｐｍ〜３質量％である。

本発明のエンジン油は、粘度グレードＳＡＥＪ３００の０Ｗ−２０、５Ｗ−２０のＨＴＨＳの規定外であるものが好ましい。この規定外のものの粘度特性とはＳＡＥＪ３００規定の粘度グレード２０を下回る１００℃動粘度（ＡＳＴＭＤ４４５）における動粘度が５．６未満、又はＨＴＨＳ粘度（ＡＳＴＭＤ４６８３）における粘度が２．６未満を示すことをいう。
なお、ＳＡＥＪ３００粘度グレード０Ｗ−２０は、粘度グレード０Ｗの粘度の条件と粘度グレード２０の粘度の条件の両方の条件を満たすものをいう。同様に、ＳＡＥＪ３００粘度グレード５Ｗ−２０は、粘度グレード５Ｗの粘度の条件と粘度グレード２０の粘度の条件の両方の条件を満たすものをいう。
ここで、ＳＡＥＪ３００粘度グレードを、下記の表１に示す。

エンジン油としての動粘度は、４０℃での動粘度（ＪＩＳ−Ｋ−２２８３（ＡＳＴＭＤ４４５））が、通常は１０〜５０ｍｍ^２／ｓであればよく、好ましくは１５〜４５ｍｍ^２／ｓであり、特に好ましくは２０〜４０ｍｍ^２／ｓである。また、１００℃での動粘度（ＪＩＳ−Ｋ−２２８３（ＡＳＴＭＤ４４５））が、５．６ｍｍ^２／ｓ以下が好ましく、より好ましくは５．５ｍｍ^２／ｓ未満であり、特に好ましくは５．４ｍｍ^２／ｓ未満である。

本発明のエンジン油には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種公知の添加剤、例えば、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレート、アルカリ土類金属ホスホネートなどの金属系清浄剤；アルケニルこはく酸イミド、ベンジルアミン、アルキルポリアミン、エステル化合物、極性基を持つ粘度指数向上剤など他の無灰型分散剤；リン系、硫黄系、アミン系、エステル系などの各種摩耗防止剤；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのアルキルフェノール類、４，４’−メチレンビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）などのビスフェノール類、ｎ−オクタデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）プロピオネートなどのフェノール系化合物、ナフチルアミン類やジアルキルジフェニルアミン類などの芳香族アミン化合物、モリブデン酸アミンなど有機モリブデン化合物などの各種酸化防止剤；硫化オレフィン、硫化油脂、メチルトリクロロステアレート、塩素化ナフタレン、ヨウ素化ベンジル、フルオロアルキルポリシロキサン、ナフテン酸鉛などの極圧剤；ステアリン酸を始めとするカルボン酸、ジカルボン酸、金属石鹸、カルボン酸アミン塩、重質スルホン酸の金属塩、多価アルコールのカルボン酸部分エステル、リン酸エステルなどの各種錆止め剤；ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、チアジアゾールポリスルフィドなどの各種腐食防止剤；シリコーン油などの各種消泡剤などを１種単独で、又は２種以上組み合わせて適宜配合することができる。

粘度指数向上剤以外のその他の添加剤の配合量は、できるだけ少なくすることが好ましく、エンジン油の全量に対して、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。
本発明のエンジン油の調製方法は、基油、必要に応じて添加する上記の各種添加剤を適宜混合すればよく、その混合順序は特に限定されるものではない。
本発明のエンジン油は、種々のエンジン機関に適用でき、ガソリンエンジン機関用、ディーゼルエンジン機関用、ガスエンジン機関用に限定されるものでは無いが、好ましくはガソリンエンジン機関用又はディーゼルエンジン機関用に適する。

次に、本発明を実施例と比較例によりさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの例によっては何等限定されるものではない。
実施例および比較例で用いる評価試験法は以下の通りである。

（１）温度１５０℃、せん断速度１×１０^６ｓｅｃ^−１におけるせん断粘度
ＡＳＴＭＤ４６８３によってせん断粘度を測定した。
（２）温度１５０℃、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１におけるせん断粘度
ＰＣＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＵＳＶ（ＴｈｅＵｌｔｒａＳｈｅａｒＶｉｓｃｏｍｅｔｅｒ）を利用して測定した。
（３）動粘度
ＪＩＳＫ２２８３（ＡＳＴＭＤ４４５）により、測定した。

（４）粘度指数
ＪＩＳＫ２２８３（ＡＳＴＭＤ２２７０）により、算出した。
（５）モリブデン濃度
ＪＰＩ−５Ｓ−３８−２００３により、測定した。
（６）ＮＯＡＣＫ蒸発量
ＡＳＴＭＤ５８００により、測定した。
（７）ＳＡＥ粘度グレード
ＳＡＥＪ３００に規定される分類により判定した。

（８）燃費試験
試験条件１は日本国内にある５２００ｃｃのディーゼルエンジンを用いた。試験条件１は国土交通省のシミュレーション法を参考にして、都市内走行モード（ＪＥ０５モード）と都市間走行モードの２種のモードを用いた。試験条件１において基準油の燃料消費率と比較して燃費向上率（％）を求めた。
（９）清浄性試験
清浄性試験は、ＪＡＳＯＭ３３６に規定された方法により、行った。ＴＧＦは６０％以下であることで、清浄性が十分であることを示す。
（１０）動弁摩耗試験
動弁摩耗試験は、ＪＡＳＯＭ３５４に規定された方法により、行った。平均カムノーズ摩耗は９５μｍ以下であることで耐摩耗性が十分であることを示す。

（実施例１〜３）
基油として、表２に示した４０℃の動粘度、１００℃の動粘度、粘度指数を有する基油を用い、その基油に、有機モリブデン化合物としてのモリブデンジチオカーバメート（Ｍｏ濃度１０質量％）、非金属系摩擦調整剤としての長鎖脂肪酸エステル、及びその他の添加剤（Ｃａ系清浄剤、アルケニルこはく酸イミド系分散剤、耐摩耗性向上剤としてのジアルキルジチオリン酸亜鉛、及び酸化防止剤など）を表２に示した量を配合して、エンジン油を製造した。
本発明の実施例のエンジン油の組成、性状および試験結果を表１に示す。燃費試験では比較例３を基準油として燃費向上率を求めた。

（比較例１〜４）
基油として、表３に示した４０℃の動粘度、１００℃の動粘度、粘度指数を有する基油を用い、その基油に、粘度指数向上剤を表３に示した量にて配合し、さらに有機モリブデン化合物としてのモリブデンジチオカーバメート（Ｍｏ濃度１０質量％）、及びその他の添加剤（Ｃａ系清浄剤、アルケニルこはく酸イミド系分散剤、耐摩耗性向上剤としてのジアルキルジチオリン酸亜鉛、および酸化防止剤など）を表３に示した量にて配合して、エンジン油を製造した。
粘度指数向上剤は、ポリメタクリレート及びエチレン／プロピレン共重合体の混合タイプ（ＰＭＡ／ＯＣＰ）の分散型を配合した。なお、表中のＭｗは重量平均分子量を示す。
本発明の実施例と比較例のエンジン油の組成、性状および試験結果を表３に示す。燃費試験では比較例３を基準油として燃費向上率を求めた。

表２及び表３から明らかなように、実施例のエンジン油は、基準油である比較例３のエンジン油とくらべ、燃費試験条件下において省燃費効果に優れることがわかる。一方、比較例１〜比較例４のエンジン油のように、温度１５０℃におけるせん断速１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍および１×１０^６ｓｅｃ^−１近傍でのせん断粘度が本発明の範囲を外れると、実施例に示されるような大きな省燃費効果が見出せない。
以上のように本発明により初めて優れた省燃費効果が実現できるものである。

Claims

（Ａ）１５０℃、せん断速度１×１０^７ｓｅｃ^−１近傍におけるせん断粘度が２．２ｍＰａ・ｓ以下であり、且つ（Ｂ）温度１５０℃、せん断速度１×１０^６ｓｅｃ^−１におけるせん断粘度が２．６ｍＰａ・ｓ未満であることを特徴とするエンジン油。
さらに、有機モリブデン化合物をエンジン油中モリブデン元素含有量換算で１００質量ｐｐｍ〜１２００質量ｐｐｍ含有している請求項１に記載のエンジン油。
さらに、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪族アミン、長鎖脂肪酸エステル、長鎖脂肪族アルコール、及び脂肪族ポリグリセリルエーテル類から選ばれる、金属を含まない摩擦調整剤一種以上を５００質量ｐｐｍ〜５質量％含有している請求項１又は２に記載のエンジン油。
エンジン油が、ガソリンエンジン機関またはディーゼルエンジン機関に使用されるエンジン油である請求項１〜３のいずれかに記載のエンジン油。