JP6895387B2 - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関用潤滑油組成物に関する。
近年、自動車用内燃機関、特に自動車用ガソリンエンジンの燃費低減を目的として、従来の自然吸気エンジンを、過給機を備えたより排気量の低いエンジン(過給ダウンサイジングエンジン)で置き換えることが提案されている。過給ダウンサイジングエンジンによれば、過給機を備えることにより、出力を維持しながら排気量を低減し、省燃費化を図ることが可能である。
その一方で、過給ダウンサイジングエンジンにおいては、低回転域でトルクを高めていくと、予定されたタイミングよりも早くシリンダ内で着火が起きる現象(LSPI:Low Speed Pre-Ignition)が起きる場合がある。LSPIが起きるとエネルギー損失が増え、燃費改善および低速トルク向上の制約となる。LSPIの発生にはエンジン油の影響が疑われており、エンジン油中のCa分がLSPIの発生を促進することが報告されている。
国際公開2015/114920号パンフレット 特開平7−316577号公報 特開2014−152301号公報 特開2015−143304号公報 特開2015−140354号公報 特許第5727701号公報 国際公開2015/111746号パンフレット
竹内一雄 他,「過給直噴ガソリンエンジンでの異常燃焼に対するエンジンオイル着火性の影響調査(第1報)−エンジン油添加剤によるテイオンプレイグニッション抑制/促進効果−」,公益社団法人 自動車技術会 学術講演会前刷集 No.70−12 p.1−4 (2012年5月25日 自動車技術会春季学術講演会). 藤本公介 他,「過給直噴ガソリンエンジンでの異常燃焼に対するエンジンオイル着火性の影響調査(第2報)−オイルの自己着火温度と低温プレイグニッション頻度−」,公益社団法人 自動車技術会 学術講演会前刷集 No.70−12 p.5−8 (2012年5月25日 自動車技術会春季学術講演会). 岡田吉弘 他,「デポジットによるLSPI発生メカニズムに関する研究」,公益社団法人 自動車技術会 学術講演会前刷集 No.94−14 p.11−16 (2014年10月22日 自動車技術会秋季学術講演会). 関悠一 他,「過給直噴火花点火エンジンで生じるプレイグニションのメカニズムの解析」,公益社団法人 自動車技術会 学術講演前刷集 No.94−14 p.23−28 (2014年10月22日 自動車技術会秋季学術講演会). Fujimoto, K., Yamashita M., Hirano, S., Kato, K. et al., "Engine Oil Development for Preventing Pre-Ignition in Turbocharged Gasoline Engine", SAE Int. J. Fuels Lubr. 7(3):2014, doi:10.4271/2014-01-2785.
しかしながらエンジン油中のCa分は、エンジンを清浄に保つための添加剤である金属系清浄剤に由来している。したがってLSPIを抑制するためにCa分を削減すると、今度はエンジン清浄性が不足することになる。
本発明は、高められたLSPI抑制能を有しつつ、エンジン清浄性と省燃費性とを兼ね備えた内燃機関用潤滑油組成物を提供することを課題とする。
本発明の第1の態様は、(A)100℃の動粘度が2〜8mm/sであり、かつ芳香族含有量が10質量%以下である基油と、(B)(B1)炭酸カルシウムで過塩基化された金属系清浄剤および(B2)炭酸マグネシウムで過塩基化された金属系清浄剤を含む、金属系清浄剤と、(C)硫化モリブデンジチオカーバメート又は硫化オキシモリブデンジチオカーバメートとを含有し、潤滑油組成物全量基準で、カルシウム含有量が1500質量ppm以下であり、マグネシウム含有量が300質量ppm以上であり、モリブデン含有量が600質量ppm以上であり、150℃におけるHTHS粘度が2.7mPa・s以下であることを特徴とする、内燃機関用潤滑油組成物である。
本明細書において、「100℃における動粘度」とは、ASTM D−445に規定される100℃での動粘度を意味する。「150℃におけるHTHS粘度」とは、ASTM D4683に規定される150℃での高温高せん断粘度を意味する。
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様に係る潤滑油組成物を用いて内燃機関のシリンダを潤滑しながら該内燃機関を運転する工程を有することを特徴とする、内燃機関のLSPI抑制方法である。
本発明の第1の態様によれば、高められたLSPI抑制能を有しつつ、エンジン清浄性と省燃費性とを兼ね備えた内燃機関用潤滑油組成物を提供できる。
本発明の第2の態様に係る内燃機関のLSPI抑制方法は、本発明の第1の態様に係る潤滑油組成物を用いるので、内燃機関におけるLSPIを効果的に抑制することが可能である。
エンジン試験におけるLSPIの発生頻度を、該エンジン試験において用いられたエンジン油試料のDSC(10atm)自己着火点に対してプロットした散布図である。
以下、本発明について詳述する。なお、特に断らない限り、数値A及びBについて「A〜B」という表記は「A以上B以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Bのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Aにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。
<(A)潤滑油基油>
本発明の潤滑油組成物においては、基油として、100℃における動粘度が2〜8mm/sであり、かつ芳香族含有量が10質量%以下である潤滑油基油(以下において「本実施形態に係る潤滑油基油」ということがある。)が用いられる。
本実施形態に係る潤滑油基油としては、例えば、原油を常圧蒸留および/または減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理から選ばれる1種または2種以上の組み合わせにより精製したパラフィン系鉱油、およびノルマルパラフィン系基油、イソパラフィン系基油、ならびにこれらの混合物などのうち、100℃における動粘度が2〜8mm/sであり、かつ芳香族含有量が10質量%以下であるものが挙げられる。
本実施形態に係る潤滑油基油の好ましい例としては、以下に示す基油(1)〜(8)を原料とし、この原料油および/またはこの原料油から回収された潤滑油留分を、所定の精製方法によって精製し、潤滑油留分を回収することによって得られる基油を挙げることができる。
(1)パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留による留出油
(2)パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留による留出油(WVGO)
(3)潤滑油脱ろう工程により得られるワックス(スラックワックス等)および/またはガストゥリキッド(GTL)プロセス等により得られる合成ワックス(フィッシャートロプシュワックス、GTLワックス等)
(4)基油(1)〜(3)から選ばれる1種または2種以上の混合油および/または当該混合油のマイルドハイドロクラッキング処理油
(5)基油(1)〜(4)から選ばれる2種以上の混合油
(6)基油(1)、(2)、(3)、(4)または(5)の脱れき油(DAO)
(7)基油(6)のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC)
(8)基油(1)〜(7)から選ばれる2種以上の混合油。
なお、上記所定の精製方法としては、水素化分解、水素化仕上げなどの水素化精製;フルフラール溶剤抽出などの溶剤精製;溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう;酸性白土や活性白土などによる白土精製;硫酸洗浄、苛性ソーダ洗浄などの薬品(酸またはアルカリ)洗浄などが好ましい。本発明では、これらの精製方法のうちの1種を単独で行ってもよく、2種以上を組み合わせて行ってもよい。また、2種以上の精製方法を組み合わせる場合、その順序は特に制限されず、適宜選定することができる。
更に、本実施形態に係る潤滑油基油としては、上記基油(1)〜(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分について所定の処理を行うことにより得られる下記基油(9)または(10)が特に好ましい。
(9)上記基油(1)〜(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分を水素化分解し、その生成物またはその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、または当該脱ろう処理をした後に蒸留することによって得られる水素化分解基油
(10)上記基油(1)〜(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分を水素化異性化し、その生成物またはその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、または、当該脱ろう処理をしたあとに蒸留することによって得られる水素化異性化基油。脱ろう工程としては接触脱ろう工程を経て製造された基油が好ましい。
また、上記(9)または(10)の潤滑油基油を得るに際して、必要に応じて溶剤精製処理および/または水素化仕上げ処理工程を適当な段階で更に行ってもよい。
また、上記水素化分解・水素化異性化に使用される触媒は特に制限されないが、分解活性を有する複合酸化物(例えば、シリカアルミナ、アルミナボリア、シリカジルコニアなど)または当該複合酸化物の1種類以上を組み合わせてバインダーで結着させたものを担体とし、水素化能を有する金属(例えば周期律表第VIa族の金属や第VIII族の金属などの1種類以上)を担持させた水素化分解触媒、あるいはゼオライト(例えばZSM−5、ゼオライトベータ、SAPO−11など)を含む担体に第VIII族の金属のうち少なくとも1種類以上を含む水素化能を有する金属を担持させた水素化異性化触媒が好ましく使用される。水素化分解触媒および水素化異性化触媒は、積層または混合などにより組み合わせて用いてもよい。
水素化分解・水素化異性化の際の反応条件は特に制限されないが、水素分圧0.1〜20MPa、平均反応温度150〜450℃、LHSV0.1〜3.0hr−1、水素/油比50〜20000scf/bとすることが好ましい。
本実施形態に係る潤滑油基油の100℃における動粘度は2.0〜8.0mm/sである。また、5mm/s以下であることが好ましく、より好ましくは4.5mm/s以下、さらに好ましくは4.4mm/s以下、特に好ましくは4.3mm/s以下である。一方、当該100℃における動粘度は、3.0mm/s以上であることが好ましく、より好ましくは3.5mm/s以上、さらに好ましくは3.8mm/s以上、特に好ましくは4.0mm/s以上である。潤滑油基油の100℃における動粘度が8.0mm/sを超える場合には、潤滑油組成物の低温粘度特性が悪化し、また十分な省燃費性が得られないおそれがあり、2.0mm/s未満の場合には潤滑箇所での油膜形成が不十分であるため潤滑性に劣り、また潤滑油組成物の蒸発損失が大きくなるおそれがある。
本実施形態に係る潤滑油基油の40℃における動粘度は、好ましくは40mm/s以下、より好ましくは30mm/s以下、さらに好ましくは25mm/s以下、特に好ましくは22mm/s以下、最も好ましくは20mm/s以下である。一方、当該40℃における動粘度は、好ましくは6.0mm/s以上、より好ましくは8.0mm/s以上、さらに好ましくは10mm/s以上、特に好ましくは12mm/s以上、最も好ましくは14mm/s以上である。潤滑油基油の40℃における動粘度が40mm/sを超える場合には、潤滑油組成物の低温粘度特性が悪化し、また十分な省燃費性が得られないおそれがあり、6.0mm/s未満の場合には潤滑箇所での油膜形成が不十分であるため潤滑性に劣り、また潤滑油組成物の蒸発損失が大きくなるおそれがある。
なお本明細書において「40℃における動粘度」とは、ASTM D−445に規定される40℃での動粘度を意味する。
本実施形態に係る潤滑油基油の粘度指数は、100以上であることが好ましい。より好ましくは110以上、さらに好ましくは120以上、特に好ましくは125以上、最も好ましくは130以上である。粘度指数が100未満であると、潤滑油組成物の粘度−温度特性および熱・酸化安定性、揮発防止性が悪化するだけでなく、摩擦係数が上昇する傾向にあり、また、摩耗防止性が低下する傾向にある。なお、本明細書において粘度指数とは、JIS K 2283−1993に準拠して測定された粘度指数を意味する。
本実施形態に係る潤滑油基油の15℃における密度(ρ15)は、好ましくは0.860以下、より好ましくは0.850以下、さらに好ましくは0.840以下、特に好ましくは0.835以下である。なお、本明細書において15℃における密度とは、JIS K 2249−1995に準拠して15℃において測定された密度を意味する。
本実施形態に係る潤滑油基油の流動点は、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−12.5℃以下、更に好ましくは−15℃以下、特に好ましくは−17.5℃以下、最も好ましくは−20.0℃以下である。流動点が上記上限値を超えると、潤滑油組成物全体の低温流動性が低下する傾向にある。なお、本明細書において流動点とは、JIS K 2269−1987に準拠して測定された流動点を意味する。
本実施形態に係る潤滑油基油における硫黄分の含有量は、その原料の硫黄分の含有量に依存する。例えば、フィッシャートロプシュ反応等により得られる合成ワックス成分のように実質的に硫黄を含まない原料を用いる場合には、実質的に硫黄を含まない潤滑油基油を得ることができる。また、潤滑油基油の精製過程で得られるスラックワックスや精ろう過程で得られるマイクロワックス等の硫黄を含む原料を用いる場合には、得られる潤滑油基油中の硫黄分は通常100質量ppm以上となる。本実施形態に係る潤滑油基油においては、熱・酸化安定性の更なる向上および低硫黄化の点から、硫黄分の含有量が100質量ppm以下であることが好ましく、50質量ppm以下であることがより好ましく、10質量ppm以下であることが更に好ましく、5質量ppm以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る潤滑油基油における窒素分の含有量は、好ましくは10質量ppm以下、より好ましくは5質量ppm以下、更に好ましくは3質量ppm以下である。窒素分の含有量が10質量ppmを超えると、熱・酸化安定性が低下する傾向にある。なお、本明細書において窒素分とは、JIS K 2609−1990に準拠して測定される窒素分を意味する。
本実施形態に係る潤滑油基油の%Cは、好ましくは70以上、より好ましくは80以上、さらに好ましくは85以上であり、また通常99以下、好ましくは95以下、より好ましくは94以下である。潤滑油基油の%Cが上記下限値未満の場合、粘度−温度特性、熱・酸化安定性および摩擦特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、潤滑油基油の%Cが上記上限値を超えると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
本実施形態に係る潤滑油基油の%Cは、2以下であることが好ましく、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下、特に好ましくは0.5以下である。潤滑油基油の%Cが上記上限値を超えると、粘度−温度特性、熱・酸化安定性および省燃費性が低下する傾向にある。
本実施形態に係る潤滑油基油の%Cは、好ましくは30以下であり、より好ましくは25以下であり、さらに好ましくは20以下であり、特に好ましくは15以下である。また潤滑油基油の%Cは、好ましくは1以上であり、より好ましくは4以上である。潤滑油基油の%Cが上記上限値を超えると、粘度−温度特性、熱・酸化安定性および摩擦特性が低下する傾向にある。また、%Cが上記下限値未満であると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
本明細書において%C、%Cおよび%Cとは、それぞれASTM D 3238−85に準拠した方法(n−d−M環分析)により求められる、パラフィン炭素数の全炭素数に対する百分率、ナフテン炭素数の全炭素数に対する百分率、および芳香族炭素数の全炭素数に対する百分率を意味する。つまり、上述した%C、%Cおよび%Cの好ましい範囲は上記方法により求められる値に基づくものであり、例えばナフテン分を含まない潤滑油基油であっても、上記方法により求められる%Cは0を超える値を示し得る。
本実施形態に係る潤滑油基油における飽和分の含有量は、潤滑油基油全量を基準として、好ましくは90質量%以上であり、好ましくは95質量%以上、より好ましくは99質量%以上である。また、当該飽和分に占める環状飽和分の割合は、好ましくは40質量%以下であり、好ましくは35質量%以下であり、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは25質量%以下であり、更に好ましくは21質量%以下である。また、当該飽和分に占める環状飽和分の割合は、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上である。飽和分の含有量および当該飽和分に占める環状飽和分の割合がそれぞれ上記条件を満たすことにより、粘度−温度特性および熱・酸化安定性を向上させることができ、また、当該潤滑油基油に添加剤が配合された場合には、当該添加剤を潤滑油基油中に十分に安定的に溶解保持しつつ、当該添加剤の機能をより高水準で発現させることができる。更に、潤滑油基油自体の摩擦特性を改善することができ、その結果、摩擦低減効果の向上、ひいては省エネルギー性の向上を達成することができる。なお本明細書において飽和分とは、ASTM D 2007−93に準拠して測定された値を意味する。
また、飽和分の分離方法、あるいは環状飽和分、非環状飽和分等の組成分析の際には、同様の結果が得られる類似の方法を使用することができる。例えば、上記ASTM D 2007−93に記載された方法の他、ASTM D 2425−93に記載の方法、ASTM D 2549−91に記載の方法、高速液体クロマトグラフィ(HPLC)による方法、あるいはこれらの方法を改良した方法等を挙げることができる。
本実施形態に係る潤滑油基油における芳香族分は、潤滑油基油全量を基準として、10質量%以下であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下であり、また、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、特に好ましくは1.5質量%以上である。芳香族分の含有量が上記上限値を超えると、粘度−温度特性、熱・酸化安定性および摩擦特性、更には揮発防止性および低温粘度特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、本実施形態に係る潤滑油基油は芳香族分を含有しないものであってもよいが、芳香族分の含有量を上記下限値以上とすることにより、添加剤の溶解性を更に高めることができる。
なお、本出願において芳香族分とは、ASTM D 2007−93に準拠して測定された値を意味する。芳香族分には、通常、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンの他、アントラセン、フェナントレンおよびこれらのアルキル化物、更にはベンゼン環が四環以上縮環した化合物、ピリジン類、キノリン類、フェノール類、ナフトール類等のヘテロ原子を有する芳香族化合物などが含まれる。
本実施形態に係る潤滑油基油として合成系基油を用いてもよい。合成系基油としては、100℃における動粘度が2.0〜8.0mm/sであり且つ芳香族含有量が10質量%以下である、ポリα−オレフィン及びその水素化物、イソブテンオリゴマー及びその水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル(ジトリデシルグルタレート、ジ−2−エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルセバケート等)、ポリオールエステル(トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール2−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等)、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル、並びにこれらの混合物等が挙げられ、中でも、ポリα−オレフィンが好ましい。ポリα−オレフィンとしては、典型的には、炭素数2〜32、好ましくは炭素数6〜16のα−オレフィンのオリゴマーまたはコオリゴマー(1−オクテンオリゴマー、デセンオリゴマー、エチレン−プロピレンコオリゴマー等)およびそれらの水素化生成物が挙げられる。
ポリα−オレフィンの製法は特に制限されないが、例えば、三塩化アルミニウムまたは三フッ化ホウ素と、水、アルコール(エタノール、プロパノール、ブタノール等)、カルボン酸またはエステルとの錯体を含む触媒のような重合触媒の存在下、α−オレフィンを重合する方法が挙げられる。
本実施形態に係る潤滑油基油は、基油全体として100℃における動粘度が2.0〜8.0mm/sであり且つ芳香族含有量が10質量%以下である限りにおいて、単一の基油成分からなってもよく、複数の基油成分を含んでもよい。
本発明の潤滑油組成物における上記本実施形態に係る潤滑油基油の含有量は、潤滑油組成物がマルチグレード油である場合には、潤滑油組成物全量基準で通常70質量%以上であり、好ましくは75質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、また通常90質量%以下である。潤滑油組成物がシングルグレード油である場合には、潤滑油組成物全量基準で通常80質量%以上であり、好ましくは85質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上であり、また通常95質量%以下である。
<(B)金属系清浄剤>
本発明の潤滑油組成物は、(B)金属系清浄剤(以下において「(B)成分」ということがある。)として、(B1)炭酸カルシウムで過塩基化された金属系清浄剤(以下において「(B1)成分」ということがある。)と、(B2)炭酸マグネシウムで過塩基化された金属系清浄剤(以下において「(B2)成分」ということがある。)とを含有する。(B)成分としては例えば、フェネート系清浄剤、スルホネート系清浄剤、サリシレート系清浄剤を挙げることができる。また、これら金属系清浄剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
フェネート系清浄剤としては、以下の式(1)で示される構造を有する化合物のアルカリ土類金属塩の過塩基性塩を好ましく例示できる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、バリウム、カルシウムが挙げられ、これらの中でもマグネシウムまたはカルシウムが好ましい。
Figure 0006895387
式(1)中、Rは炭素数6〜21の直鎖もしくは分岐鎖、飽和もしくは不飽和のアルキル基又はアルケニル基を表し、mは重合度であって1〜10の整数を表し、Aはスルフィド(−S−)基またはメチレン(−CH−)基を表し、xは1〜3の整数を表す。なおRは2種以上の異なる基の組み合わせであってもよい。
式(1)におけるRの炭素数は、好ましくは9〜18、より好ましくは9〜15である。Rの炭素数が6未満では基油に対する溶解性が劣るおそれがあり、一方、Rの炭素数が21を超える場合は製造が難しく、また耐熱性が劣るおそれがある。
式(1)における重合度mは、好ましくは1〜4である。重合度mがこの範囲内であることにより、耐熱性を高めることができる。
スルホネート系清浄剤としては、アルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のアルカリ土類金属塩またはその塩基性塩もしくは過塩基性塩を好ましく例示できる。アルキル芳香族化合物の重量平均分子量は好ましくは400〜1500であり、より好ましくは700〜1300である。
アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、バリウム、カルシウムが挙げられ、マグネシウム又はカルシウムが好ましい。アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸や合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものや、ホワイトオイル製造時に副生する、いわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、もしくは、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
サリシレート系清浄剤としては、金属サリシレートまたはその塩基性塩もしくは過塩基性塩を好ましく例示できる。ここでいう金属サリシレートとしては、以下の式(2)で表される化合物を好ましく例示できる。
Figure 0006895387
上記式(2)中、Rはそれぞれ独立に炭素数14〜30のアルキル基またはアルケニル基を表し、Mはアルカリ土類金属を表し、nは1又は2を表す。Mとしてはカルシウムまたはマグネシウムが好ましい。nとしては1が好ましい。なおn=2であるとき、Rは異なる基の組み合わせであってもよい。
サリシレート系清浄剤の好ましい一形態としては、上記式(2)においてn=1であるアルカリ土類金属サリシレートまたはその塩基性塩もしくは過塩基性塩を挙げることができる。
アルカリ土類金属サリシレートの製造方法は特に制限されるものではなく、公知のモノアルキルサリシレートの製造方法等を用いることができる。例えば、フェノールを出発原料として、オレフィンを用いてアルキレーションし、次いで炭酸ガス等でカルボキシレーションして得たモノアルキルサリチル酸、あるいは、サリチル酸を出発原料として、当量の上記オレフィンを用いてアルキレーションして得られたモノアルキルサリチル酸等に、アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物等の金属塩基を反応させること、又は、これらのモノアルキルサリチル酸等を一旦ナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩としてからアルカリ土類金属塩と金属交換させること等により、アルカリ土類金属サリシレートを得ることができる。
炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムで過塩基化されたアルカリ土類金属フェネート、スルホネート、又はサリシレートを得る方法は特に限定されるものではないが、例えば、炭酸ガスの存在下でアルカリ土類金属フェネート、スルホネート、又はサリシレートを水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の塩基と反応させることにより得ることができる。
(B)成分の金属比は以下の式に従って計算される値であり、好ましくは1以上、より好ましくは2以上であり、特に好ましくは3以上である。また好ましくは50以下、より好ましくは30以下であり、特に好ましくは10以下である。
(B)成分の金属比=(B)成分における金属元素の価数×(B)成分の金属含有量(mol)/(B)成分のせっけん基含有量(mol)
(B1)成分としては例えば、カルシウムフェネート清浄剤、カルシウムスルホネート清浄剤、若しくはカルシウムサリシレート清浄剤、又はこれらの組み合わせであって、炭酸カルシウムで過塩基化されたものを用いることができる。(B1)成分は少なくともカルシウムサリシレート清浄剤を含むことが好ましい。
(B2)成分としては例えば、マグネシウムフェネート清浄剤、マグネシウムスルホネート清浄剤、若しくはマグネシウムサリシレート清浄剤、又はこれらの組み合わせであって、炭酸マグネシウムで過塩基化されたものを用いることができる。(B2)成分は少なくともマグネシウムサリシレート清浄剤またはマグネシウムスルホネート清浄剤を含むことが好ましい。
潤滑油組成物中の(B1)成分の含有量は、潤滑油組成物中のカルシウム含有量が、潤滑油組成物全量基準で1500質量ppm以下、好ましくは1400〜1500質量ppmとなる量である。カルシウム含有量が1500質量ppmを超えると、LSPIが発生しやすくなる。またカルシウム含有量が上記下限値以上であることにより、エンジン内部の清浄性を高く保つことができるとともに、塩基価維持性も向上する。
潤滑油組成物中の(B2)成分の含有量は、潤滑油組成物中のマグネシウム含有量が、潤滑油組成物全量基準で300質量ppm以上、好ましくは350〜600質量ppmとなる量である。マグネシウム含有量が上記下限値以上であることにより、LSPIを抑制しながらもエンジン清浄性を高めることができる。またマグネシウム含有量が上記上限値以下であることにより、摩擦係数の上昇を抑制できる。
<(C)モリブデン系摩擦調整剤(MoDTC)>
本発明の潤滑油組成物は、(C)モリブデン系摩擦調整剤として、硫化モリブデンジチオカーバメート又は硫化オキシモリブデンジチオカーバメート(以下において「(C)成分」ということがある。)を含有する。(C)成分としては、例えば次の式(3)で表される化合物を用いることができる。
Figure 0006895387
上記一般式(3)中、R〜Rは、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数2〜24のアルキル基又は炭素数6〜24の(アルキル)アリール基、好ましくは炭素数4〜13のアルキル基又は炭素数10〜15の(アルキル)アリール基である。アルキル基は第1級アルキル基、第2級アルキル基、第3級アルキル基のいずれでもよく、また直鎖でも分枝状でもよい。なお「(アルキル)アリール基」は「アリール基若しくはアルキルアリール基」を意味する。アルキルアリール基において、芳香環におけるアルキル基の置換位置は任意である。Y〜Yはそれぞれ独立に硫黄原子又は酸素原子であり、Y〜Yのうち少なくとも1つは硫黄原子である。
潤滑油組成物中の(C)成分の含有量は、潤滑油組成物中のモリブデン含有量が、潤滑油組成物全量基準で600質量ppm以上、好ましくは700質量ppm以上であり、また好ましくは1000質量ppm以下、より好ましくは900質量ppm以下、さらに好ましくは850質量ppm以下、特に好ましくは800質量ppm以下となる量である。モリブデン含有量が上記下限値以上であることにより、省燃費性、およびLSPI抑制能を高めることができる。またモリブデン含有量が常時上限値以下であることにより、潤滑油組成物の貯蔵安定性を高めることができる。
<(D)酸化防止剤>
本発明の潤滑油組成物は、(D)酸化防止剤として、アミン系酸化防止剤および/またはフェノール系酸化防止剤(以下において「(D)成分」ということがある。)を含有することが好ましい。アミン系酸化防止剤としては例えば、アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチルアミン等の公知のアミン系酸化防止剤を特に制限なく用いることができる。またフェノール系酸化防止剤としては例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(DBPC)、4,4'−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)等の公知のフェノール系酸化防止剤を特に制限なく用いることができる。本発明の潤滑油組成物に酸化防止剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0.1〜5質量%である。
本発明の潤滑油組成物は、(D)成分としてアミン系酸化防止剤を含有することが好ましい。本発明の潤滑油組成物にアミン系酸化防止剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、窒素量として0.01〜0.1質量%であることが好ましい。アミン系酸化防止剤の窒素量としての含有量が上記下限値以上であることにより、潤滑油の寿命性能をより高めることが可能になる。またアミン系酸化防止剤の窒素量としての含有量が上記上限値以下であることにより、エンジン内部の着色汚れを抑制することができる。
<(E)ジアルキルジチオリン酸亜鉛>
本発明の潤滑油組成物は、(E)ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP;以下において「(E)成分」ということがある。)を含有することが好ましい。(E)成分としては、例えば次の式(4)で表される化合物を用いることができる。
Figure 0006895387
式(4)中、R〜R10は、それぞれ独立に炭素数1〜24の直鎖状又は分枝状のアルキル基を表し、異なる基の組み合わせであってもよい。また、R〜R10の炭素数は好ましくは3以上であり、また好ましくは12以下であり、より好ましくは8以下である。また、R〜R10は、第1級アルキル基、第2級アルキル基、及び第3級アルキル基のいずれであってもよいが、第1級アルキル基もしくは第2級アルキル基またはそれらの組み合わせであることが好ましく、さらに第1級アルキル基と第2級アルキル基とのモル比(第1級アルキル基:第2級アルキル基)が、0:100〜30:70であることが好ましい。この比は分子内のアルキル鎖の組み合わせ比であっても良く、第1級アルキル基のみを有するZnDTPと第2級アルキル基のみを有するZnDTPとの混合比であっても良い。第2級アルキル基が主であることにより、省燃費性を高めることが可能になる。
上記ジアルキルジチオリン酸亜鉛の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、R〜R10に対応するアルキル基を有するアルコールを五硫化二リンと反応させてジチオリン酸を合成し、これを酸化亜鉛で中和することにより合成することができる。
本発明の潤滑油組成物(E)成分を含有させる場合、その含有量は、組成物全量基準で、好ましくは0.03〜1.0質量%である。また、(E)成分の含有量は、潤滑油組成物中のリン含有量が、潤滑油組成物全量基準で750〜800質量ppmとなる量であることが好ましい。潤滑油組成物中のリン含有量が上記下限値以上であることにより、酸化安定性を高めることができるだけでなく、LSPI抑制能を高めることができる。また、潤滑油組成物中のリン含有量が上記上限値以下であることにより、ジチオリン酸亜鉛の加水分解による塩基価の低下を避けることができる。
<(F)腐食防止剤または金属不活性化剤>
本発明の潤滑油組成物は、(F)腐食防止剤または金属不活性化剤(以下において「(F)成分」ということがある。)を含むことが好ましい。(F)成分としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、チアジアゾール系、及びイミダゾール系化合物等の公知の腐食防止剤や、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、アルキルチアジアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、1,3,4−チアジアゾールポリスルフィド、1,3,4−チアジアゾリル−2,5−ビスジアルキルジチオカーバメート、2−(アルキルジチオ)ベンゾイミダゾール、並びにβ−(o−カルボキシベンジルチオ)プロピオンニトリル等の公知の金属不活性化剤を特に制限なく用いることができる。本発明の潤滑油組成物に(F)成分を含有させる場合、その含有量は、組成物全量基準で、通常0.005〜5質量%である。
本発明の潤滑油組成物においては、(F)成分として、硫黄を含む化合物を用いることが好ましい。硫黄含有化合物である腐食防止剤または金属不活性化剤の好ましい例としては、例えばチアジアゾール等を挙げることができる。(F)成分として硫黄含有化合物を用いることにより、LSPI抑制能をより高めることができるとともに、モリブデン系摩擦調整剤である(C)成分の摩擦低減効果をより効果的に引き出すことが可能になる。本発明の潤滑油組成物に腐食防止剤または金属不活性化剤として硫黄含有化合物を含有させる場合、その含有量は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また通常1.0質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下である。
潤滑油組成物中の硫黄含有量は、潤滑油組成物全量基準で好ましくは0.20〜0.30質量%であり、より好ましくは0.23〜0.28質量%である。潤滑油組成物中の硫黄含有量が上記下限値以上であることにより、LSPI抑制能をより高めることができるとともに、モリブデン系摩擦調整剤である(C)成分の摩擦低減効果をより効果的に引き出すことが可能になる。また潤滑油組成物中の硫黄含有量が上記上限値以下であることにより、エンジン清浄性を高く保つことが可能になる。
<(G)窒素含有無灰分散剤>
本発明の潤滑油組成物は、(G)窒素含有無灰分散剤(以下において「(G)成分」ということがある。)を含有してもよい。
(G)成分としては、例えば、以下の(G−1)〜(G−3)から選ばれる1種以上の化合物を用いることができる。
(G−1)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドまたはその誘導体(以下において「成分(G−1)」ということがある。)、
(G−2)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するベンジルアミンまたはその誘導体(以下において「成分(G−2)」ということがある。)、
(G−3)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するポリアミンまたはその誘導体(以下において「成分(G−3)」ということがある。)。
(G)成分としては、成分(G−1)を特に好ましく用いることができる。
成分(G−1)のうち、アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドとしては、下記式(5)または式(6)で表される化合物を例示できる。
Figure 0006895387
式(5)中、R11は炭素数40〜400のアルキル基またはアルケニル基を示し、hは1〜5、好ましくは2〜4の整数を示す。R11の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
式(6)中、R12及びR13は、それぞれ独立に炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を示し、異なる基の組み合わせであってもよい。R12及びR13は特に好ましくはポリブテニル基である。また、iは0〜4、好ましくは1〜3の整数を示す。R12及びR13の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
式(5)、式(6)におけるR11〜R13の炭素数が上記下限値以上であることにより、潤滑油基油に対する良好な溶解性を得ることができる。一方、R11〜R13の炭素数が上記上限値以下であることにより、潤滑油組成物の低温流動性を高めることができる。
式(5)及び式(6)におけるアルキル基またはアルケニル基(R11〜R13)は直鎖状でも分枝状でもよく、好ましくは、例えば、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等のオレフィンのオリゴマーや、エチレンとプロピレンとのコオリゴマーから誘導される分枝状アルキル基や分枝状アルケニル基を挙げることができる。なかでも慣用的にポリイソブチレンと呼ばれるイソブテンのオリゴマーから誘導される分枝状アルキル基またはアルケニル基や、ポリブテニル基が最も好ましい。
式(5)及び式(6)におけるアルキル基またはアルケニル基(R11〜R13)の好適な数平均分子量は800〜3500である。
アルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドには、ポリアミン鎖の一方の末端のみに無水コハク酸が付加した、式(5)で表される、いわゆるモノタイプのコハク酸イミドと、ポリアミン鎖の両末端に無水コハク酸が付加した、式(6)で表される、いわゆるビスタイプのコハク酸イミドとが包含される。本発明の潤滑油組成物には、モノタイプのコハク酸イミド及びビスタイプのコハク酸イミドのいずれが含まれていてもよく、それらの両方が混合物として含まれていてもよい。
アルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドの製法は、特に制限されるものではなく、例えば、炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を有する化合物を無水マレイン酸と100〜200℃で反応させて得たアルキルコハク酸又はアルケニルコハク酸を、ポリアミンと反応させることにより得ることができる。ここで、ポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、及びペンタエチレンヘキサミンを例示できる。
成分(G−2)のうち、アルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するベンジルアミンとしては、下記式(7)で表される化合物を例示できる。
Figure 0006895387
式(7)中、R14は炭素数40〜400のアルキル基またはアルケニル基を表し、jは1〜5、好ましくは2〜4の整数を表す。R14の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
成分(G−2)の製法は特に制限されるものではない。例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテン、又はエチレン−α−オレフィン共重合体等のポリオレフィンを、フェノールと反応させてアルキルフェノールとした後、これにホルムアルデヒドと、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等のポリアミンとをマンニッヒ反応により反応させる方法が挙げられる。
成分(G−3)のうちアルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するポリアミンとしては、下記式(8)で表される化合物を例示できる。
Figure 0006895387
式(8)中、R15は炭素数40〜400以下のアルキル基またはアルケニル基を表し、kは1〜5、好ましくは2〜4の整数を表す。R15の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
成分(G−3)の製法は特に制限されるものではない。例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテンまたはエチレン−α−オレフィン共重合体等のポリオレフィンを塩素化した後、これにアンモニアやエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等のポリアミンを反応させる方法が挙げられる。
成分(G−1)〜成分(G−3)における誘導体としては、例えば、(i)上述のアルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミド、ベンジルアミンまたはポリアミン(以下「上述の含窒素化合物」という。)に、脂肪酸等の炭素数1〜30のモノカルボン酸、炭素数2〜30のポリカルボン酸(例えばシュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等。)、これらの無水物もしくはエステル化合物、炭素数2〜6のアルキレンオキサイド、又はヒドロキシ(ポリ)オキシアルキレンカーボネートを作用させたことにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部又は全部が中和またはアミド化されている、含酸素有機化合物による変性化合物;(ii)上述の含窒素化合物にホウ酸を作用させることにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部又は全部が中和またはアミド化されている、ホウ素変性化合物;(iii)上述の含窒素化合物にリン酸を作用させることにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部又は全部が中和またはアミド化されている、リン酸変性化合物;(iv)上述の含窒素化合物に硫黄化合物を作用させることにより得られる、硫黄変性化合物;及び、(v)上述の含窒素化合物に含酸素有機化合物による変性、ホウ素変性、リン酸変性、硫黄変性から選ばれた2種以上の変性を組み合わせて施すことにより得られる変性化合物が挙げられる。これら(i)〜(v)の誘導体の中でも、アルケニルコハク酸イミドのホウ酸変性化合物、特にビスタイプのアルケニルコハク酸イミドのホウ酸変性化合物を用いることにより、潤滑油組成物の耐熱性を更に向上させることができる。
(G)成分の分子量には特に制限は無いが、好適な重量平均分子量は1000〜20000である。
本発明の潤滑油組成物に(G)成分を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、窒素分として好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは0.03質量%以上であり、また好ましくは0.15質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、特に好ましくは0.07質量%以下である。(G)成分の含有量が上記下限値以上であることにより、潤滑油組成物の耐コーキング性(耐熱性)を十分に向上させることができる。また(G)成分の含有量が上記上限値以下であることにより、省燃費性を高く維持することができる。
潤滑油組成物中のホウ素含有量は、潤滑油組成物全量基準で好ましくは0質量ppm以上であり、より好ましくは100質量ppm以上であり、特に好ましくは200質量ppm以上である。また、好ましくは400質量ppm未満であり、より好ましくは350質量ppmであり、特に好ましくは300質量ppmである。ホウ素含有量が上記上限値以下であることにより、省燃費性を高く維持することができるとともに、潤滑油組成物の灰分量を低く抑えることができる。
<(H)粘度指数向上剤>
本発明の潤滑油組成物は、(H)粘度指数向上剤(以下において「(H)成分」ということがある。)を含有することが好ましい。(H)成分の例としては、非分散型もしくは分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤、(メタ)アクリレート−オレフィン共重合体、非分散型もしくは分散型エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物、ポリイソブチレン又はその水素化物、スチレン−ジエン水素化共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体、及びポリアルキルスチレン等を挙げることができる。
(H)成分は、ポリマー中の全単量体単位に占める下記一般式(9)で表される構造単位の割合が10〜90モル%であるポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤(以下において「本実施形態に係る粘度指数向上剤」ということがある。)を含有することが好ましい。
Figure 0006895387
[式(9)中、R16は水素又はメチル基を表し、R17は炭素数1〜5の直鎖状又は分枝状の炭化水素基を表す。]
本実施形態に係る粘度指数向上剤において、ポリマー中の一般式(9)で表される(メタ)アクリレート構造単位の割合は、好ましくは10〜90モル%であり、より好ましくは80モル%以下であり、さらに好ましくは70モル%以下である。また、より好ましくは20モル%以上であり、さらに好ましくは30モル%以上であり、特に好ましくは40モル%以上である。ポリマー中の全単量体単位に占める一般式(9)で表される(メタ)アクリレート構造単位の割合が90モル%を超える場合は、基油への溶解性や粘度温度特性の向上効果や低温粘度特性に劣るおそれがあり、10モル%を下回る場合は粘度温度特性の向上効果に劣るおそれがある。
本実施形態に係る粘度指数向上剤は、一般式(9)で表される(メタ)アクリレート構造単位に加えて、他の(メタ)アクリレート構造単位を有する共重合体であってもよい。このような共重合体は、下記一般式(10)で表されるモノマー(以下、「モノマー(M−1)」という。)の1種または2種以上と、モノマー(M−1)以外のモノマーとを共重合させることによって得ることができる。
Figure 0006895387
[式(10)中、R18は水素原子又はメチル基を表し、R19は炭素数6〜18の直鎖状又は分枝状の炭化水素基を表す。]
モノマー(M−1)と組み合わせるモノマーは任意であるが、例えば下記一般式(11)で表されるモノマー(以下、「モノマー(M−2)」という。)が好適である。モノマー(M−1)とモノマー(M−2)との共重合体は、いわゆる非分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤である。
Figure 0006895387
[式(11)中、R20は水素原子又はメチル基を表し、R21は炭素数19以上の直鎖状又は分枝状の炭化水素基を表す。]
式(11)で示すモノマー(M−2)中のR21は、上述の通り炭素数19以上の直鎖状又は分枝状の炭化水素基であり、好ましくは炭素数20以上の直鎖状又は分枝状の炭化水素であり、さらに好ましくは炭素数22以上の直鎖状又は分枝状の炭化水素であり、より好ましくは炭素数24以上の分枝状炭化水素基である。また、R21で表される炭化水素基の炭素数の上限は特に制限されないが、炭素数50,000以下の直鎖状又は分枝状の炭化水素基であることが好ましい。より好ましくは500以下の直鎖状又は分枝状の炭化水素基であり、さらに好ましくは100以下の直鎖状又は分枝状の炭化水素基であり、特に好ましくは50以下の分枝状の炭化水素基であり、最も好ましくは25以下の分枝状の炭化水素基である。
本実施形態に係る粘度指数向上剤の好ましい一例として、櫛形ポリ(メタ)アクリレートを挙げることができる。ここでいう櫛形ポリ(メタ)アクリレートとは、上記モノマー(M−1)と上記モノマー(M−2)との共重合体であって、モノマー(M−2)が式(11)においてR21の数平均分子量(Mn)が1,000〜50,000(好ましくは1,500〜20,000、より好ましくは2,000〜10,000)であるマクロモノマーである、共重合体を意味する。そのようなマクロモノマーとしては例えば、ブタジエン及びイソプレンを共重合させることにより得られるポリオレフィンの水素化物から誘導されるマクロモノマーを採用できる。
本実施形態に係る粘度指数向上剤において、ポリマー中の一般式(11)で表されるモノマー(M−2)に対応する(メタ)アクリレート構造単位は1種のみであってもよく、2種以上の組み合わせであっても良い。ポリマー中の全単量体単位に占める一般式(11)で表されるモノマー(M−2)に対応する構造単位の割合は、0.5〜70モル%であることが好ましく、より好ましくは60モル%以下であり、さらに好ましくは50モル%以下であり、特に好ましくは40モル%以下であり、最も好ましくは30モル%以下である。また、好ましくは1モル%以上であり、より好ましくは3モル%以上であり、さらに好ましくは5モル%以上であり、特に好ましくは10モル%以上である。ポリマー中の全単量体単位に占める一般式(11)で表されるモノマー(M−2)に対応する構造単位の割合が70モル%を超える場合は粘度温度特性の向上効果や低温粘度特性に劣るおそれがあり、0.5モル%を下回る場合は粘度温度特性の向上効果に劣るおそれがある。
モノマー(M−1)と組み合わせるその他のモノマーとしては、下記一般式(12)で表されるモノマー(以下、「モノマー(M−3)」という。)及び下記一般式(13)で表されるモノマー(以下、「モノマー(M−4)」という)から選ばれる1種又は2種以上が好適である。モノマー(M−1)とモノマー(M−3)及び/又は(M−4)との共重合体は、いわゆる分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤である。なお、当該分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤は、構成モノマーとしてモノマー(M−2)をさらに含んでいてもよい。
Figure 0006895387
[式(12)中、R22は水素原子又はメチル基を表し、R23は炭素数1〜18のアルキレン基を表し、Eは窒素原子を1〜2個、酸素原子を0〜2個含有するアミン残基又は複素環残基を表し、aは0又は1を表す。]
23で表される炭素数1〜18のアルキレン基としては、具体的には、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、及びオクタデシレン基(これらアルキレン基は直鎖状でも分枝状でもよい。)等を例示できる。
で表される基としては、具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、アニリノ基、トルイジノ基、キシリジノ基、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、モルホリノ基、ピロリル基、ピロリノ基、ピリジル基、メチルピリジル基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、キノニル基、ピロリドニル基、ピロリドノ基、イミダゾリノ基、及びピラジノ基等を例示できる。
Figure 0006895387
[式(13)中、R24は水素原子又は炭化水素基を表し、Eは炭化水素基または窒素原子を1〜2個、酸素原子を0〜2個含有するアミン残基または複素環残基を表す。]
で表される基としては、具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、アニリノ基、トルイジノ基、キシリジノ基、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、モルホリノ基、ピロリル基、ピロリノ基、ピリジル基、メチルピリジル基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、キノニル基、ピロリドニル基、ピロリドノ基、イミダゾリノ基、及びピラジノ基等を例示できる。
モノマー(M−3)および(M−4)の好ましい例としては、具体的には、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、2−メチル−5−ビニルピリジン、モルホリノメチルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート、N−ビニルピロリドン及びこれらの混合物等を例示できる。
モノマー(M−1)とモノマー(M−2)〜(M−4)との共重合体の共重合モル比については特に制限はないが、モノマー(M−1):モノマー(M−2)〜(M−4)=20:80〜90:10程度が好ましく、より好ましくは30:70〜80:20、さらに好ましくは40:60〜70:30である。
本実施形態に係る粘度指数向上剤の製造法は任意であるが、例えば、ベンゾイルパーオキシド等の重合開始剤の存在下で、モノマー(M−1)及び/又は(M−2)と、モノマー(M−3)〜(M−4)から選ばれる1種以上とをラジカル溶液重合させることにより容易に得ることができる。
本実施形態に係る粘度指数向上剤のディーゼルインジェクター法におけるPSSI(永久せん断安定性指数)は、好ましくは40以下であり、より好ましくは10以下、さらに好ましくは5以下、特に好ましくは3以下、最も好ましくは1以下である。PSSIが40を超える場合にはせん断安定性が悪く、使用後の動粘度やHTHS粘度を一定以上に保つために、初期の省燃費性が悪化するおそれがある。本実施形態に係る粘度指数向上剤のPSSIの下限は特に制限されるものではないが、通常0超である。なお本明細書において、「PSSI」とは、ASTM D 6022−01(Standard Practice for Calculation of Permanent Shear Stability Index)に準拠し、ASTM D 6278−02(Test Method for Shear Stability of Polymer Containing Fluids Using a European Diesel Injector Apparatus)により測定されたデータに基づき計算された、ポリマーの永久せん断安定性指数(Permanent Shear Stability Index)を意味する。
本実施形態に係る粘度指数向上剤の重量平均分子量(Mw)は、通常10,000〜700,000であり、20,000以上であることが好ましく、より好ましくは50,000以上であり、さらに好ましくは100,000以上であり、特に好ましくは120,000以上である。また好ましくは500,000以下であり、より好ましくは400,000以下であり、さらに好ましくは300,000以下である。重量平均分子量が10,000未満の場合には潤滑油基油に溶解させた場合の粘度指数向上効果が小さく省燃費性や低温粘度特性に劣るだけでなく、コストが上昇するおそれがある。また、重量平均分子量が700,000を超える場合には、粘度増加効果が大きくなりすぎ、省燃費性や低温粘度特性に劣るだけでなく、せん断安定性や潤滑油基油への溶解性、貯蔵安定性が悪くなる。
本実施形態に係る粘度指数向上剤の重量平均分子量とPSSIの比(Mw/PSSI)は、1.0×10以上であることが好ましく、より好ましくは2.0×10以上、さらに好ましくは5.0×10以上、特に好ましくは8.0×10以上である。Mw/PSSIが1.0×10未満の場合には、省燃費性や低温始動性、すなわち粘度温度特性や低温粘度特性が悪化するおそれがある。
本実施形態に係る粘度指数向上剤の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は4.0以下であることが好ましく、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.0以下、最も好ましくは1.5以下である。また、Mw/Mnは1.0以上であることが好ましく、より好ましくは1.05以上、さらに好ましくは1.1以上である。Mw/Mnが4.0を超えると、溶解性と粘度温度特性の向上効果が悪化することにより、十分な貯蔵安定性や、省燃費性が維持できなくなる恐れがある。
本発明の潤滑油組成物中における(H)成分の含有量は希釈油込みで、組成物全量基準で、通常0.1〜30質量%であり、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上であり、また好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下である。含有量が0.1質量%より少ない場合には省燃費性が悪化するとともに、低温特性が不十分となるおそれがあり、また含有量が30質量%を超える場合には組成物の省燃費性が悪化するとともに、せん断安定性が悪化するおそれがある。
<その他の添加剤>
本発明の潤滑油組成物には、さらにその性能を向上させるために、その目的に応じて潤滑油に一般的に使用されている他の添加剤を含有させることができる。そのような添加剤としては、例えば、(C)成分以外の摩擦調整剤、摩耗防止剤(または極圧剤)、防錆剤、抗乳化剤、消泡剤等の添加剤等を挙げることができる。
(C)成分以外の摩擦調整剤としては、例えば、(C)成分以外の有機モリブデン化合物および無灰摩擦調整剤から選ばれる1種以上の摩擦調整剤を用いることができる。(C)成分以外の摩擦調整剤の含有量は、組成物全量基準で好ましくは0.01〜2.0質量%である。(C)成分以外の摩擦調整剤を含有することにより、省燃費性能をさらに高めることができる。
(C)成分以外の有機モリブデン化合物としては、例えば、モリブデンジチオホスフェート;モリブデン化合物(例えば、二酸化モリブデン、三酸化モリブデン等の酸化モリブデン、オルトモリブデン酸、パラモリブデン酸、(ポリ)硫化モリブデン酸等のモリブデン酸、これらモリブデン酸の金属塩、アンモニウム塩等のモリブデン酸塩、二硫化モリブデン、三硫化モリブデン、五硫化モリブデン、ポリ硫化モリブデン等の硫化モリブデン、硫化モリブデン酸、硫化モリブデン酸の金属塩またはアミン塩、塩化モリブデン等のハロゲン化モリブデン等。)と、硫黄含有有機化合物(例えば、アルキル(チオ)キサンテート、チアジアゾール、メルカプトチアジアゾール、チオカーボネート、テトラハイドロカルビルチウラムジスルフィド、ビス(ジ(チオ)ハイドロカルビルジチオホスホネート)ジスルフィド、有機(ポリ)サルファイド、硫化エステル等。)又はその他の有機化合物との錯体等;および、上記硫化モリブデン、硫化モリブデン酸等の硫黄含有モリブデン化合物とアルケニルコハク酸イミドとの錯体等の、硫黄を含有する有機モリブデン化合物を挙げることができる。なお有機モリブデン化合物は、単核モリブデン化合物であってもよく、二核モリブデン化合物や三核モリブデン化合物等の多核モリブデン化合物であってもよい。
また、(C)成分以外の有機モリブデン化合物として、構成元素として硫黄を含まない有機モリブデン化合物を用いることもできる。構成元素として硫黄を含まない有機モリブデン化合物としては、具体的には、モリブデン−アミン錯体、モリブデン−コハク酸イミド錯体、有機酸のモリブデン塩、アルコールのモリブデン塩などが挙げられ、中でも、モリブデン−アミン錯体、有機酸のモリブデン塩およびアルコールのモリブデン塩が好ましい。
(C)成分以外の摩擦調整剤として有機モリブデン化合物を用いる場合、その含有量は組成物全量基準で0.01〜2.0質量%であることが好ましい。(C)成分以外の摩擦調整剤として有機モリブデン化合物を含む場合においても、潤滑油組成物中のモリブデン含有量は潤滑油組成物全量基準で600質量ppm以上、好ましくは700質量ppm以上であり、また好ましくは1000質量ppm以下、より好ましくは900質量ppm以下、さらに好ましくは850質量ppm以下、特に好ましくは800質量ppm以下である。含有量が上記下限値未満の場合、その添加による摩擦低減効果が不十分となる傾向にあり、潤滑油組成物の省燃費性および熱・酸化安定性が不十分となる傾向にある。一方、含有量が上記上限値を超える場合、含有量に見合う効果が得られず、また、潤滑油組成物の貯蔵安定性が低下する傾向にある。
無灰摩擦調整剤としては、潤滑油用の摩擦調整剤として通常用いられている化合物を特に制限なく用いることができる。無灰摩擦調整剤としては、例えば、分子中に酸素原子、窒素原子、硫黄原子から選ばれる1種以上のヘテロ元素を含有する、炭素数6〜50の化合物が挙げられる。さらに具体的には、炭素数6〜30のアルキル基またはアルケニル基、特に炭素数6〜30の直鎖アルキル基、直鎖アルケニル基、分岐アルキル基、または分岐アルケニル基を分子中に少なくとも1個有する、アミン化合物、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族エーテル、ウレア系化合物、ヒドラジド系化合物等の無灰摩擦調整剤等が挙げられる。
潤滑油組成物に無灰摩擦調整剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量を基準として、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、また、好ましくは2質量%以下、より好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.8質量%以下である。無灰摩擦調整剤の含有量が0.01質量%未満であると、その添加による摩擦低減効果が不十分となる傾向にあり、また2質量%を超えると、耐摩耗性添加剤などの効果が阻害されやすく、あるいは添加剤の溶解性が悪化する傾向にある。
摩耗防止剤(または極圧剤)としては、潤滑油に用いられる摩耗防止剤・極圧剤を特に制限なく使用できる。例えば、硫黄系、リン系、硫黄−リン系の極圧剤等が使用でき、具体的には、亜リン酸エステル類、チオ亜リン酸エステル類、ジチオ亜リン酸エステル類、トリチオ亜リン酸エステル類、リン酸エステル類、チオリン酸エステル類、ジチオリン酸エステル類、トリチオリン酸エステル類、これらのアミン塩、これらの金属塩、これらの誘導体、ジチオカーバメート、亜鉛ジチオカーバメート、ジサルファイド類、ポリサルファイド類、硫化オレフィン類、硫化油脂類等が挙げられる。これらの中では硫黄系極圧剤の添加が好ましく、特に硫化油脂が好ましい。潤滑油組成物に摩耗防止剤(または極圧剤)を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.01〜10質量%であることが好ましい。
防錆剤としては、例えば、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート、アルケニルコハク酸エステル、および多価アルコールエステル等が挙げられる。潤滑油組成物に防錆剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.01〜10質量%であることが好ましい。
抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、およびポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン系界面活性剤等が挙げられる。潤滑油組成物に抗乳化剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.01〜10質量%であることが好ましい。
消泡剤としては、例えば、25℃における動粘度が1000〜100,000mm/sのシリコーンオイル、アルケニルコハク酸誘導体、ポリヒドロキシ脂肪族アルコールと長鎖脂肪酸とのエステル、メチルサリチレート、および、o−ヒドロキシベンジルアルコール等が挙げられる。潤滑油組成物に消泡剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.01〜10質量%であることが好ましい。
<潤滑油組成物>
本発明の潤滑油組成物の100℃における動粘度は、4.0〜12mm/sであることが好ましく、より好ましくは9.3mm/s以下、さらに好ましくは8.2mm/s以下、特に好ましくは7.1mm/s以下、最も好ましくは6.8mm/s以下である。また、より好ましくは5.0mm/s以上、さらに好ましくは5.5mm/s以上、特に好ましくは6.1mm/s以上、最も好ましくは6.3mm/s以上である。潤滑油組成物の100℃における動粘度が4.0mm/s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、12mm/sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
本発明の潤滑油組成物の40℃における動粘度は、4.0〜50mm/sであることが好ましく、より好ましくは40mm/s以下、さらに好ましくは35mm/s以下、さらに好ましくは32mm/s以下、特に好ましくは30mm/s以下、最も好ましくは28mm/s以下である。また、より好ましくは15mm/s以上、さらに好ましくは18mm/s以上、さらにより好ましくは20mm/s以上、特に好ましくは22mm/s以上、最も好ましくは25mm/s以上である。潤滑油組成物の40℃における動粘度が4mm/s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、50mm/sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
本発明の潤滑油組成物の粘度指数は、140〜400であることが好ましく、より好ましくは160以上、さらに好ましくは180以上、特に好ましくは200以上、最も好ましくは210以上である。潤滑油組成物の粘度指数が140未満の場合には、150℃におけるHTHS粘度を維持しながら省燃費性を向上させることが困難となるおそれがあり、さらには低温(例えば省燃費油の粘度グレードとして知られるSAE粘度グレード0W−Xに規定されるCCS粘度の測定温度である−35℃。)における粘度を低減させることが困難となるおそれがある。また、潤滑油組成物の粘度指数が400を超える場合には、蒸発性が悪化するおそれがあり、更に添加剤の溶解性やシール材料との適合性が不足することによる不具合が発生するおそれがある。
本発明の潤滑油組成物の100℃におけるHTHS粘度は、5.5mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは5.0mPa・s以下、さらに好ましくは4.9mPa・s以下、特に好ましくは4.8mPa・s以下、最も好ましくは4.6mPa・s以下である。また、好ましくは3.5mPa・s以上、より好ましくは4.0mPa・s以上、さらに好ましくは4.4mPa・s以上、特に好ましくは4.5mPa・s以上である。本明細書において、100℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D4683に規定される100℃での高温高せん断粘度を意味する。100℃におけるHTHS粘度が3.5mPa・s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、5.5mPa・sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
本発明の潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度は、2.7mPa・s以下であり、好ましくは2.65mPa・s以下であり、特に好ましくは2.35mPa・s以下である。また、好ましくは1.95mPa・s以上、より好ましくは2.1mPa・s以上、さらに好ましくは2.2mPa・s以上、特に好ましくは2.25mPa・s以上である。本明細書において、150℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D4683に規定される150℃での高温高せん断粘度を意味する。150℃におけるHTHS粘度が1.95mPa・s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、2.7mPa・sを超える場合には十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
本発明の潤滑油組成物の、100℃におけるHTHS粘度(X100)の、150℃におけるHTHS粘度(X150)に対する比(X100/X150)は、好ましくは2.0以下である。HTHS粘度の比X100/X150が2.0以下であることにより、耐摩耗性を支持しつつ高い省燃費性を実現することができる。またHTHS粘度の比X100/X150の下限は特に制限されるものではないが、好ましくは1.8以上である。HTHS粘度の比X100/X150が1.8以上であることにより、基油粘度を高く保つことが可能となるので、蒸発性や耐摩耗性の点で有利である。
本発明に係る潤滑油組成物の蒸発損失量は、250℃におけるNOACK蒸発量として、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましく、14質量%以下であることが特に好ましい。潤滑油基油成分のNOACK蒸発量が20質量%を超える場合、潤滑油の蒸発損失が大きく、粘度増加等の原因となるため好ましくない。なお本明細書においてNOACK蒸発量とは、ASTM D 5800に準拠して測定される潤滑油の蒸発量を測定したものである。潤滑油組成物の250℃におけるNOACK蒸発量の下限は特に制限されるものではないが、通常5質量%以上である。
本発明者らは、過給機付き試験用エンジンをLSPIの発生しやすい運転条件で運転して検討したところ、LSPIの発生頻度が、圧力10atmの空気または酸素雰囲気下での示差走査熱量測定(DSC)における自己着火点に対して負の相関を有することを見出した。
当該エンジン試験においては、燃焼室内で発生したデポジットの影響を排除するため、回転数4000rpmで30分間、部分負荷の前条件運転を行った後、スロットル開度、回転数、噴射タイミング、空燃比等をLSPIの発生しやすい運転条件(スロットル全開、回転数1800rpm)に変更した。その後、1時間に発生するLSPIの回数を、エンジンの各気筒に装着された燃焼圧センサーを用いて測定した。
DSC測定においては、5mgのエンジン油試料を、10atmの空気または酸素雰囲気下で、10K/minの昇温速度で基準物質とともに加熱し、得られた入力エネルギーの差と温度の関数において、発熱ピークが立ち上がる最低温度を自己着火点として測定した。
図1に、エンジン試験におけるLSPIの発生頻度を、該エンジン試験において用いられたエンジン油試料の、圧力10atmの空気雰囲気下でのDSC測定における自己着火点(以下において「DSC(10atm空気雰囲気)自己着火点」ということがある。)に対してプロットした散布図である。DSC(10atm空気雰囲気)自己着火点が例えば260℃から270℃まで上昇すると、LSPIの発生頻度は約1/7に低減されることが読み取れる。図1のグラフには、DSC(10atm空気雰囲気)自己着火点とLSPI発生頻度との相関性が示されているが、圧力10atmの酸素雰囲気下でのDSC測定における自己着火点(以下において「DSC(10atm酸素雰囲気)自己着火点」ということがある。)とLSPI発生頻度との相関性はさらに高いと考えられる。
本発明の潤滑油組成物の、DSC(10atm酸素雰囲気)自己着火点は、好ましくは213℃以上、より好ましくは215℃以上、さらに好ましくは217℃以上、特に好ましくは220℃以上である。上限は特に制限されるものではないが、通常300℃以下であり、典型的には280℃以下である。DSC(10atm酸素雰囲気)自己着火点が上記下限値以上であることにより、LSPIの発生頻度を効果的に抑制することが可能である。
本発明の潤滑油組成物において、次の数式(1)で表されるパラメタrの値が、1.08以上であることが好ましく、1.10以上であることがより好ましく、1.15以上であることがさらに好ましく、1.20以上であることが特に好ましい。パラメタrは、好ましくは3.00以下であり、より好ましくは2.00以下、特に好ましくは1.50以下である。
=([S]+[Mo]+[Zn])/([Mg]+2×[Ca]) …(1)
(数式(1)中、[S]は添加剤由来の硫黄分(単位:質量ppm)を表し、[Mo]は潤滑油組成物中のモリブデン含有量(単位:質量ppm)を表し、[Zn]は潤滑油組成物中の亜鉛含有量(単位:質量ppm)を表し、[Mg]は潤滑油組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量ppm)を表し、[Ca]は潤滑油組成物中のカルシウム含有量(単位:質量ppm)を表す。)
パラメタrの値が上記範囲内であることにより、省燃費性、エンジン清浄性、LSPI抑制性の全ての性能をバランス良く満たすことが可能となる。
また、本発明の潤滑油組成物において、次の数式(2)で表されるパラメタr’の値が、1.00以上であることが好ましく、1.02以上であることがより好ましく、1.05以上であることがさらに好ましく、1.10以上であることが特に好ましく、1.15以上であることが最も好ましい。パラメタr’は、好ましくは2.50以下であり、より好ましくは2.00以下、特に好ましくは1.50以下である。
’=([S]’+[Mo]+[Zn])/([Mg]+2×[Ca]) …(2)
(数式(2)中、[S]’はスルホネート系清浄剤以外の添加剤に由来する硫黄分(単位:質量ppm)を表し、[Mo]は潤滑油組成物中のモリブデン含有量(単位:質量ppm)を表し、[Zn]は潤滑油組成物中の亜鉛含有量(単位:質量ppm)を表し、[Mg]は潤滑油組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量ppm)を表し、[Ca]は潤滑油組成物中のカルシウム含有量(単位:質量ppm)を表す。)
パラメタr’の値が上記範囲内であることにより、省燃費性、エンジン清浄性、LSPI抑制性の全ての性能をバランス良く満たすことが可能となる。
<内燃機関のLSPI抑制方法>
本発明の第2の態様に係る内燃機関のLSPI抑制方法は、上記説明した本発明の第1の態様に係る潤滑油組成物を用いて内燃機関のシリンダを潤滑しながら、該内燃機関を運転する工程を有する。本発明のLSPI抑制方法においては、本発明の潤滑油組成物が少なくともシリンダの潤滑に用いられ、内燃機関のシリンダ以外の部位がシリンダとともに本発明の潤滑油組成物によって潤滑されてもよい。上記説明した潤滑油組成物を用いて内燃機関のシリンダを潤滑するにあたっては、公知の潤滑油供給機構を特に制限なく採用することができる。内燃機関のシリンダが本発明の潤滑油組成物で潤滑されることにより、該内燃機関におけるLSPIが効果的に抑制される。
以下、実施例及び比較例に基づき、本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
参考例1〜2、7〜8、実施例、比較例1〜5>
以下に示す基油および添加剤を用いて、本発明の潤滑油組成物(参考例1〜2、7〜8、実施例)及び比較用の潤滑油組成物(比較例1〜5)をそれぞれ調製した。表中、「inmass%」は基油全量を基準とする質量%を表し、「mass%」は組成物全量を基準とする質量%を表し、「mass ppm」は組成物全量を基準とする質量ppmを表す。
(基油)
O−1:Group III 基油、動粘度(100℃)4.15mm/s、芳香族含有量0.2質量%
(金属系清浄剤)
B1−1:CaCO過塩基化Caサリシレート、Ca含有量8.0質量%、金属比3.0、塩基価(過塩素酸法)225mgKOH/g、硫黄含有量0.0質量%
B1−2:CaCO過塩基化Caスルホネート、Ca含有量12.75質量%、塩基価(過塩素酸法)325mgKOH/g、硫黄含有量2.0質量%
B2−1:MgCO過塩基化Mgスルホネート、Mg含有量9.3質量%、塩基価(過塩素酸法)400mgKOH/g、硫黄含有量2.0質量%
(モリブデン系摩擦調整剤)
C−1:硫化(オキシ)モリブデンジチオカーバメート、アルキル基:炭素数8と13の組み合わせ、Mo含有量10.0質量%、硫黄含有量10.8質量%
(酸化防止剤)
D−1:アミン系酸化防止剤、窒素含有量3.6質量%
D−2:フェノール系酸化防止剤
(ジチオリン酸亜鉛)
E−1:ジアルキルジチオリン酸亜鉛(アルキル基:第2級C6、Zn含有量9.25質量%、リン含有量8.5質量%、硫黄含有量17.6質量%)
(無灰分散剤)
G−1:ポリブテニルコハク酸イミド、ビスタイプ、ポリブテニル基の数平均分子量:1300、窒素含有量1.75質量%
G−2:ホウ酸変性ポリブテニルコハク酸イミド、ビスタイプ、ポリブテニル基の数平均分子量:1300、窒素含有量1.5質量%、ホウ素含有量0.78質量%
(粘度指数向上剤)
H−1:ポリメタクリレート系粘度指数向上剤、重量平均分子量500,000、PSSI:5
(その他の硫黄含有添加剤)
I−1:アルキルジチオチアジアゾール、硫黄含有量36.0質量%
I−2:硫化オレフィン、硫黄含有量46.0質量%
Figure 0006895387
Figure 0006895387
Figure 0006895387
(潤滑油組成物の評価)
参考例1〜2、実施例〜6および比較例1〜4の各潤滑油組成物について、ホットチューブ試験におけるデポジット量(HTT290デポジット)の測定、及びSRV摩擦試験機を用いた摩擦係数(SRV摩擦係数)の測定を行った。実施例3〜6の潤滑油組成物についてはさらに、100℃及び150℃におけるHTHS粘度、100℃及び40℃における動粘度、および粘度指数の測定を行った。結果を表1〜2に示している。また参考例1、7〜8、及び比較例4〜5の潤滑油組成物については、DSC(10atm酸素雰囲気)自己着火点の測定を行った。結果を表3に示している。測定方法は次の通りである。
(1)HTT290デポジット:JPI−5S−55−99に準拠して290℃においてホットチューブ試験を行い、所定の内径および長さを有するチューブ内壁面に付着した堆積物の重量(単位:mg)を測定した。堆積物が少ないほど、エンジン清浄性が高いことを意味する。
(2)SRV摩擦係数:SRV往復動摩擦摩耗試験機(Optimol Instruments社製)を用いて、温度100℃、荷重400N、振幅1.5mm、振動数50Hzでシリンダーオンディスク試験を行い、摩擦係数を測定した。
(3)HTHS粘度:ASTM D−4683に準拠して測定した。
(4)動粘度:ASTM D−445に準拠して測定した。
(5)粘度指数:JIS K 2283−1993に準拠して測定した。
(6)DSC自己着火点:圧力示差走査熱量計(TA Instruments社製)を用いて、圧力10atm、酸素雰囲気下、昇温速度10℃/分にて示差走査熱量測定を行い、ピーク立ち上がり温度を自己着火点とした。自己着火点が高いほど、LSPI発生頻度が低いことを意味する。
本発明の潤滑油組成物は、向上したLSPI抑制能を有すると同時に、エンジン清浄性および省燃費性にも優れている。したがって本発明の潤滑油組成物は、LSPIが問題になりやすい過給ガソリンエンジン、特に過給直噴エンジンの潤滑に好ましく用いることができる。

Claims (7)

  1. (A)100℃の動粘度が2〜8mm/sであり、かつ芳香族含有量が10質量%以下である基油と、
    (B)(B1)炭酸カルシウムで過塩基化された金属系清浄剤および(B2)炭酸マグネシウムで過塩基化された金属系清浄剤を含む、金属系清浄剤と、
    (C)硫化モリブデンジチオカーバメート又は硫化オキシモリブデンジチオカーバメートと
    を含有し、
    潤滑油組成物全量基準で、
    カルシウム含有量が1400〜1500質量ppmであり、
    マグネシウム含有量が350〜600質量ppmであり、
    モリブデン含有量が600質量ppm以上であり、
    ホウ素含有量が0〜300質量ppmであり、
    150℃におけるHTHS粘度が2.7mPa・s以下であり、
    100℃におけるHTHS粘度(X100)の、150℃におけるHTHS粘度(X150)に対する比(X100/X150)が1.8〜2.0であり、
    前記(A)基油は、
    (A1)原油を常圧蒸留および/もしくは減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、及び白土処理から選ばれる1種以上の精製処理を含むプロセスにより精製することにより得られる、パラフィン系鉱油系基油、ノルマルパラフィン系鉱油系基油、及びイソパラフィン系鉱油系基油、並びにそれらの混合物、から選ばれる1種以上の鉱油系基油、若しくは、
    (A2)(i)下記原料油(1)〜(8):
    (1)パラフィン基系原油および/もしくは混合基系原油の常圧蒸留による留出油、
    (2)パラフィン基系原油および/もしくは混合基系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留による留出油、
    (3)潤滑油脱ろう工程から得られるワックス、フィッシャートロプシュワックス、及び/若しくはガストゥリキッドワックス、
    (4)前記(1)〜(3)から選ばれる2種以上の混合油および/もしくは該混合油のマイルドハイドロクラッキング処理油、
    (5)前記(1)〜(4)から選ばれる2種以上の混合油、
    (6)前記(1)、(2)、(3)、(4)もしくは(5)の脱れき油、
    (7)前記(6)のマイルドハイドロクラッキング処理油、及び
    (8)前記(1)〜(7)から選ばれる2種以上の混合油、
    から選ばれる1種以上の原料油および/もしくは該原料油から回収される潤滑油留分を精製することと、(ii)前記(i)の生成物から潤滑油留分を回収することと、を含むプロセスにより得られる鉱油系基油であって、前記(i)における精製は、溶剤精製、水素化分解、水素化異性化、水素化精製、水素化仕上げ処理、脱ろう、白土精製、及び薬品洗浄から選ばれる1種以上の精製処理を含む、1種以上の鉱油系基油、
    又はそれらの組み合わせであり、
    下記数式(2)で表されるパラメタr’の値が、1.15〜1.50であることを特徴とする、内燃機関用潤滑油組成物:
    ’=([S]’+[Mo]+[Zn])/([Mg]+2×[Ca]) …(2)
    (数式(2)中、[S]’はスルホネート系清浄剤以外の添加剤に由来する硫黄分(単位:質量ppm)を表し、[Mo]は潤滑油組成物中のモリブデン含有量(単位:質量ppm)を表し、[Zn]は潤滑油組成物中の亜鉛含有量(単位:質量ppm)を表し、[Mg]は潤滑油組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量ppm)を表し、[Ca]は潤滑油組成物中のカルシウム含有量(単位:質量ppm)を表す。)。
  2. 前記(A)基油の100℃における動粘度が2〜5mm /sである、請求項1に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  3. (D)アミン系酸化防止剤および/またはフェノール系酸化防止剤を含有する、
    請求項1又は2に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  4. (D)アミン系酸化防止剤を含有する、
    請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  5. 潤滑油組成物全量基準で、
    モリブデン含有量が700〜800質量ppmである、
    請求項に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  6. (E)ジアルキルジチオリン酸亜鉛を含有し、
    硫黄含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.20〜0.30質量%である、
    請求項4又は5に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  7. 請求項1〜のいずれかに記載の潤滑油組成物を用いて内燃機関のシリンダを潤滑しながら該内燃機関を運転する工程
    を有することを特徴とする、内燃機関のLSPI抑制方法。
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