モーターオイルの仕様を理解する

モーターオイルの役割を理解する

モーターオイルは表面間の摩擦を減らす

摩耗を軽減

摺動部間の熱を低減

エネルギーの損失を低減

摩擦部分から熱を取り除く冷却剤のような働きをする。

シリンダーとピストンリングの間のシールとして働く。

モーターオイルの粘度とは？

粘度は、液体の流れに対する抵抗を分類する測定値です。 ただし、オイルは加熱すると薄くなり、冷却すると濃くなるため、オイルの粘度評価には温度基準を含める必要があります。 また、オイルの粘度測定には、動粘度と絶対粘度の2種類があります（動粘度とも呼ばれます）。

モーターオイルの動粘度は、センチストークス（cST）またはmm2/sで測定される。 センチストークスは、ストークの1/100である。 ストークとは、オリフィスを通過する1立方センチメートルあたりのグラムを基準として、ある一定の質量（密度）の液体が一定時間の間にどれだけ（センチメートル単位で）移動するかによって決定される測定値である。

ここで、動粘度の簡単な例を挙げよう。小さなカップに一定の大きさの穴を開け、その穴をふさぐ。 次に、100℃のモーターオイルをカップに入れる。 穴をふさがず、一定時間内に何グラムのオイルがその穴から流れたかを測定する。 これで動粘度の値が得られる。 残念ながら、エンジンはそのようには機能しない。 エンジン内のオイルの流動抵抗を測定するのは、それよりもはるかに難しい。複雑だ。

第一に、エンジンは重力に頼らず、オイルポンプで圧力をかけてオイルを循環させている。 第二に、モーターオイルはカップの穴から滴り落ちるだけではない。 オイルはベアリングと回転シャフトの間や、狭いオイルギャラリーの通路を移動しなければならない。 オイルがベアリングとシャフトの間や通路を滑るとき、抵抗が発生する。

それでは、滴下カップの例に戻りましょう。 カップ上部を大気に開放する代わりに、キャップをし、10psiの圧力をかけます。 次に、カップの底の穴に12″のストローを取り付けます。 このテストを-17.7℃で繰り返すと、まったく異なる結果が得られ、この結果が絶対粘度または動的粘度になります。

言い換えれば、モーターオイルの絶対粘度は、エンジンがクランキングされ、オイルがポンピングされるときにオイルがどのように作用するかを示す指標である。 モーターオイルの絶対／動的粘度は、クランキング時のコールドスタートアップ時のオイルの挙動と、コールド時のポンピング性能を如実に示す。

モーターオイルの粘度はどのように表されるのですか？

自動車技術者協会（SAE）は、"XW-XX "という一般的な分類を使用している。"W"（冬）の前の数字は、オイルの絶対/動的低温（-17.7℃（0°F）の性能）であり、もう1つの数字は、100℃（212°F）でのオイルのキネマティック高温を表す。

冬の等級は、コールドクランキングシミュレーターと呼ばれる特別な試験装置を使用して計算され、各オイル等級はmPa'sで測定されます。

重要な注意：以下に示すオイル・グレードは、異なる温度でテストされています！0Wオイルは-35℃でテストされ、5Wオイルは-30℃でテストされます。Wグレードの粘度は許容最大値であり、高温グレードの粘度は最小値です。

つまり、5W-30グレードのオイルは10W-30グレードのオイルよりも寒冷地での増粘が少ないということです。 つまり、5W-30オイルは10W-30オイルよりも同じ寒冷地温度でエンジンのクランキングが速く、オイルポンプがオイルを送りやすくなるということです。

高温では、5W-30グレードは同じ高温の5W-40グレードのオイルよりも早く薄まる。

粘度指数（VI）

すべてのオイルは、温まるにつれて粘度が低下する。 その粘度の低下速度は、粘度指数で表される。 温度が上昇するにつれて粘度が低下する速度が非常に遅いオイルは、粘度指数が高い。 つまり、粘度指数が高いオイルは、広い温度範囲でより安定した粘度を維持する。

オイル粘度に対する温度の影響は一様ではない

例えば、オイルの動粘度は、50°Fから59°Fの間で176°Fから185°Fの間よりも大きく変化します。

「基油と潤滑油の粘度指数（VI）は、1929年にStandard OilのDeanとDavisによって開発された。 当時はマルチグレードオイルも合成油もなかった。 VIスケールには2つの限界点が設定された。 温度依存性粘度変化の少ないオイル（ペンシルバニア原油から精製されたHVIオイル、パラフィン系オイル）はスケールのハイエンドであった。

粘度変化の大きいオイル（LVIオイル、テキサス湾原油から精製されたオイル、ナフテン系オイル）は、VI値が0（最悪のVI値）で表示された。 鉱物油に関するVI値である。 潤滑油は、これらのベンチマークと比較された。 パラフィン系オイルに類似している場合、VI値は100であった。VIを100以上にするために、後に新しいタイプの基油や特殊な添加剤が開発された。

モーターオイルのVIは、製油所やオイルブレンダーが使用する粘度調整剤の種類によって、-60から400にも及ぶ。 通常、モーターオイルには5％から20％の粘度向上添加剤が含まれている。

これは重要なことだ。 Wの前の数値は、ASTM TEST D5293のコールドクランキングシミュレーターによるクランキング時のオイルの絶対粘度です。 Wの前の数値は、ASTM D4684、ASTM D3829、ASTM D6821、またはASTM D6896（ミニ回転粘度計）によるポンピング粘度です。 コールドクランキングは、様々な温度でエンジンのコールドスタートをシミュレートします。試験するオイルの予想粘度に基づく。 つまり、テスターはそれぞれのオイルに同じ温度を使用しない。

例えば、0Wを達成するためには、オイルは-31°F（-35°C）で最大6200mPa（メガパスカル）のクランキング粘度を超えてはならず、-40°F/Cで最大60,000mPaのポンピング粘度を超えてはならない。

このチャートで、同じ最初の番号を持つ2つのオイルが、2つの異なる絶対粘度を持つことを理解してください。

もちろん、寒冷地では0Wや5Wのオイルを使うことがクランキングやポンプ性能を向上させるために重要だが、0Wや5Wは暖気でもクランキングやポンプ性能を向上させる。

では、同じファーストナンバーを持つ2つのオイル、10W40と10W-60の絶対／動的mPaの違いを見てみよう。

10W-40の動的粘度は735.42mPa @ 0℃だが、10W-60オイルの動的粘度は1453.82mPa @ 0℃である。 どちらも10Wである！ つまり、同じ10Wであっても、クランキング特性とポンピング特性はまったく異なるのだ。

粘度指数調整剤の種類

ストレートグレードとマルチグレードオイルには、従来型オイルと合成オイルの両方の粘度調整剤が含まれています。 メーカーは、油溶性ポリマーやコポリマーのようなさまざまな製品を使用しています。

注湯点および注湯点降下剤

オイルの流動点は、オイルが流れなくなる温度である。 流動点降下添加剤は、オイルのパラフィン系成分の結晶化を遅らせることにより、低温でのオイルの増粘を遅らせる。 これにより、流動点温度が下がる。

粘度指数向上剤 (VII)

VII向上剤は通常、長鎖の高分子ポリマー分子であり、温度変化によってその形状を変化させる。 冷たい状態では、しっかりと折り畳まれているか、コイル状になっている。 冷たい状態では、オイル粘度を増加させない。 しかし、オイルの温度が上昇すると、分子は「コイルを解く／折り畳まない」ため、より多くのスペースを占め、モーターオイルの摩擦を増加させる。つまり、増粘剤としての役割を果たし、オイルの薄まりを抑えるのである。

- オレフィンコポリマー（OCP）

- ポリアルキルメタクリレート（PAMA）

- ポリイソブチレン（PIB）

- スチレンブロックポリマー

- メチルメタクリレート（MMA）

- ポリブタジエンゴム（PBR）

- シスポリイソプレン

- ポリビニルパルミテート

- ポリビニルカプリレート、

- パルミチン酸ビニルと酢酸ビニルのコポリマー、

しかし、ポリマーVIIには欠点がある。 ポリマーの分子量が高ければ高いほど、膨張する。 しかし、分子量が高ければ高いほど、2つの可動部品の間を流れるときに「せん断」されやすくなる。 石油精製／ブレンダーが高分子量のポリマーVIIを高濃度で使用すればするほど、オイルが新しいうちはオイルの薄まりを防ぐことができる。 しかし、オイルが薄くなるにつれて、ポリマーVIIの分子量は低下する。そのため、長鎖ポリマーは、可動部品間の "せん断 "によって、かなり早く分解します。 実際、短期間のうちに、エンジンによって引き起こされるせん断は、5w30オイルを5w20（またはそれ以下）のオイルのように作用させます。 これは、エンジン保護性能の低下につながります。

逆に、ブレンダー／精製者は、高温での薄め効果とオイルの長寿命化のバランスをとるために、低分子量ポリマーとともに高分子量ポリマーを加えることもある。 つまり、個々の精製者／ブレンダー次第のレシピなのだ。

要約すると

最近のモーターオイルは、ベースオイルに高温での薄まりを抑えるための添加剤と、低温での増粘を抑えるための他の添加剤をブレンドしたものである。粘度関連の添加剤に加えて、精製業者やブレンダーは、防錆剤、摩擦調整剤、洗浄剤、消泡剤などの添加剤を加える。

ベースストックの粘度や品質、添加物の種類や量の選択は、精製業者や独立系ブレンダーによって完全に任されている。 それは、原料の価格と精製業者やブレンダーが達成したい品質評価に基づいてレシピが決められるからだ。