説明

エンジン油

【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)温度150℃、せん断速度1×10sec−1近傍におけるせん断粘度が2.7mPa・s以下であり、且つ(B)温度150℃、せん断速度1×10sec−1におけるせん断粘度が2.9mPa・s以上であり、SAE J300粘度グレードが0W−30、5W−30、又は10W−30であることを特徴とするエンジン油。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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)。
【0003】
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。
【0004】
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(High
Temperature High Shear)粘度のみに注目したものであった。
【0005】
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。
【0006】
【特許文献1】特開平8−302378号公報
【特許文献2】特開2005−41998号公報
【特許文献3】特開2005−42070号公報
【特許文献4】特開2007−99814号公報
【特許文献5】特願2006−199800号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
すなわち、本発明は、(A)温度150℃、せん断速度1×10sec−1近傍におけるせん断粘度が2.7mPa・s以下であり、且つ(B)温度150℃、せん断速度1×10sec−1におけるせん断粘度が2.9mPa・s以上であり、SAE J300粘度グレードが0W−30、5W−30、又は10W−30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、前記エンジン油が、粘度指数120以上の基油に、粘度指数向上剤として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から選ばれる1種以上を配合して、エンジン油の粘度指数が160を上回る様に調整したエンジン油であるエンジン油を提供するものである。
【0010】
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。
【0011】
また、本発明は、上記エンジン油において、エンジン油中の硫酸灰分を0.9質量%以上、1.1質量%以下に調整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、エンジン油中の硫酸灰分を0.6質量%以下に調整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、ガソリンエンジン機関、又はディーゼルエンジン機関に使用されるエンジン油を提供するものである。
【発明の効果】
【0012】
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量として100〜1200ppm、無灰型摩擦調整剤としては500質量ppm〜5質量%を含むことにより更なる低燃費性能が得られる。さらにNOACK蒸発量を15質量%以下に抑えることにより、排出ガス浄化触媒に与える被毒を低減することができる。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により、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
また、本発明のエンジン油は、(A)温度150℃、せん断速度1×10sec−1近傍におけるせん断粘度が、SAE J300粘度グレードが0W−30、5W−30、10W−30においては2.7mPa・s以下であることが必要であり、好ましくは2.6mPa・s以下である。温度150℃、せん断速度1×10sec−1近傍におけるせん断粘度は、例えばPCS Instruments社製USV(The Ultra Shear Viscometer)を利用して測定することができる。なお、せん断速度1×10sec−1近傍とは8×10sec−1から2×10sec−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。
【0014】
本発明のエンジン油は、(B)温度150℃、せん断速度1×10sec−1近傍におけるせん断粘度が0W−30、5W−30、10W−30においては2.9mPa・s以上であり、好ましくは2.9mPa・s以上、3.2mPa・s未満であり、さらに好ましくは2.9mPa・s以上、3.1mPa・s未満である。このせん断粘度は、ASTM D4683又はASTM D5481によって得られるせん断速度1×10sec−1近傍でのせん断粘度である。なお、近傍とは、ASTM D4683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、ASTM D5481の場合は、好ましくは1.35×10〜1.45×10sec−1であり、より好ましくは1.38×10〜1.42×10sec−1であることを意味するものとする。
【0015】
肝要なことは、SAE J300粘度グレードが0W−30、5W−30、又は10W−30では温度150℃、せん断速度1×10sec−1近傍におけるせん断粘度が2.7mPa・s以下であり、且つ温度150℃、せん断速度1×10sec−1におけるせん断粘度が2.9mPa・s以上であることである。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。
【0016】
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。
【0017】
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、高ければより好ましい。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
to Liquid)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。
【0018】
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NOACK(ASTM D 5800)蒸発量を15質量%以下に抑えるように基油の選択をすることが好ましい。NOACK蒸発量を抑えるためには上記グループ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。
【0019】
基油の粘度は、40℃での動粘度(JIS−K−2283(ASTM D445))が、通常は5〜100mm/sであればよく、好ましくは8〜80mm/sであり、特に好ましくは10〜50mm/sである。また、基油の100℃での動粘度(JIS−K−2283(ASTM D445))が、2〜8mm/sが好ましく、より好ましくは2.5〜7mm/sであり、特に好ましくは3〜6mm/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。
【0020】
本発明のエンジン油は、粘度指数向上剤を含有させることが好ましい。
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。
【0021】
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:TOSOH HLC−8020、カラム:TSKgel GMHHR−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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
本発明のエンジン油は、SAE J300粘度グレードが0W−30、5W−30、又は10W−30である。
SAE J300粘度グレードとは、SAE J300に規定される分類であり、0W−30、5W−30、又は10W−30は、油温が低い状態においても優れた省燃費効果を発揮するマルチグレード油としての0W−30、5W−30又は10W−30である。
SAE J300粘度グレード0W−30は、粘度グレード0Wの粘度の条件と粘度グレード30の粘度の条件の両方の条件を満たすものをいう。同様に、SAE J300粘度グレード5W−30は、粘度グレード5Wの粘度の条件と粘度グレード30の粘度の条件の両方の条件を満たすものをいう。また、SAE J300粘度グレード10W−30は、粘度グレード10Wの粘度の条件と粘度グレード30の粘度の条件の両方の条件を満たすものをいう。
ここで、SAE J300粘度グレードを、下記の表1に示す。
【0025】
【表1】

【0026】
エンジン油としての動粘度は、0W−30、5W−30、10W−30においては40℃での動粘度(JIS−K−2283(ASTM D445))が、通常は30〜70(mm/s)であればよく、好ましくは35〜65(mm/s)であり、特に好ましくは40〜60(mm/s)である。また、エンジン油としての100℃での動粘度(JIS−K−2283(ASTM D445))が、9.3〜12.4mm/sが好ましく、より好ましくは9.5〜12mm/sであり、特に好ましくは9.5〜11mm/sである。
【0027】
エンジン油としての好ましい粘度指数は、0W−30、5W−30、10W−30では150〜250であり、より好ましくは160〜250であり、さらに好ましくは170〜250である。
本発明は、エンジン油中の硫酸灰分を0.9質量%以上、1.1質量%以下に調整することが好ましい。硫酸灰分をこの範囲にすることにより、特に大型エンジン機関に適したエンジン油にすることができる。
また、本発明は、エンジン油中の硫酸灰分を0.6質量%以下に調整することが好ましい。硫酸灰分をこの範囲にすることにより、特に小型エンジン機関に適したエンジン油にすることができる。
【0028】
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。
【0029】
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。より好ましくはディーゼルエンジン機関用に適する。
【実施例】
【0030】
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。
【0031】
(1)温度150℃、せん断速度1×10sec−1におけるせん断粘度
ASTM D4683によってせん断粘度を測定した。
(2)温度150℃、せん断速度1×10sec−1におけるせん断粘度
PCS Instruments社製USV(The Ultra Shear Viscometer)を利用して測定した。
(3)動粘度
JIS K 2283(ASTM D445)により、測定した。
【0032】
(4)粘度指数
JIS K 2283(ASTM D2270)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
ASTM D 5800により、測定した。
(7)SAE粘度グレード
SAE J300に規定される分類により判定した。
【0033】
(8)燃費試験
試験条件1は日本国内にある4600cc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10・15モードを参考にした。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。
試験条件2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2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)と都市間走行モードの2種のモードを用いた。試験条件2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、JASO M336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、JASO M354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。
【0034】
(実施例1〜8)
基油として、表2及び表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2及び表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%)、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継承錠剤、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及び表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(PMA)、エチレンプロピレン共重合体(OCP)、及び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・非分散型を配合した。なお、表中のMwは重量平均分子量を示す。
実施例のエンジン油の組成、性状および試験結果を表2及び表3に示す。燃費試験条件1では比較例1を基準油として、燃費試験条件2では比較例2を基準油として燃費向上率を求めた。
【0035】
【表2】

【0036】
【表3】

【0037】
(比較例1〜3)
基油として、表4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4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、及び酸化防止剤など)を表4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を配合した。
比較例のエンジン油の組成、性状および試験結果を表4に示す。燃費試験条件1では比較例1を基準油として、燃費試験条件2では比較例2を基準油として燃費向上率を求めた。
【0038】
【表4】

【0039】
表2〜表4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2や比較例3のエンジン油のように、温度150℃におけるせん断速1×10sec−1近傍および1×10sec−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。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)温度150℃、せん断速度1×10sec−1近傍におけるせん断粘度が2.7mPa・s以下であり、且つ(B)温度150℃、せん断速度1×10sec−1におけるせん断粘度が2.9mPa・s以上であり、SAE J300粘度グレードが0W−30、5W−30、又は10W−30であることを特徴とするエンジン油。
【請求項2】
前記エンジン油が、粘度指数120以上の基油に、粘度指数向上剤として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から選ばれる1種以上を配合して、エンジン油の粘度指数が160を上回る様に調整したエンジン油である請求項1に記載のエンジン油。
【請求項3】
さらに、有機モリブデン化合物を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又は2のいずれか1項に記載のエンジン油。
【請求項4】
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1〜3のいずれかに記載のエンジン油。
【請求項5】
エンジン油中の硫酸灰分を0.9質量%以上、1.1質量%以下に調整している請求項1〜4のいずれかに記載のエンジン油。
【請求項6】
エンジン油中の硫酸灰分を0.6質量%以下に調整している請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジン油。
【請求項7】
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1〜6のいずれかに記載のエンジン油。

【公開番号】特開2010−95662(P2010−95662A)
【公開日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−269178(P2008−269178)
【出願日】平成20年10月17日(2008.10.17)
【出願人】(398053147)コスモ石油ルブリカンツ株式会社 (123)
【Fターム(参考)】