トップ :: C 化学 冶金 :: C10 石油,ガスまたはコ−クス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭

【発明の名称】 エンジン油
【発明者】 【氏名】中村 英記

【要約】 【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。

【構成】
【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1.5mPa・s以上、2.9mPa・s未満であり、且つ(B)温度150℃、せん断速度6×10〜9×10sec−1におけるせん断粘度が4.5mPa・s未満であることを特徴とするエンジン油。
【請求項2】
エンジン油中のりん濃度が0.1質量%以下、又は硫黄濃度が0.4質量%以下であり、さらに有機モリブデン化合物を含み、モリブデン濃度で200〜1000ppmである請求項1に記載のエンジン油。
【請求項3】
エンジン油のNOACK蒸発量が15質量%以下に調整してなる請求項1又は2に記載のエンジン油。
【請求項4】
エンジン油のSAE粘度グレードが0W−20又は5W−20、或いはそれら以下の粘度特性を有する請求項1〜3のいずれかに記載のエンジン油。
【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】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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】
【0007】
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、特定のせん断速度領域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。
【0008】
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1.5mPa・s以上、2.9mPa・s未満であり、且つ(B)温度150℃、せん断速度6×10〜9×10sec−1におけるせん断粘度が4.5mPa・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。
【0009】
また、本発明は、上記エンジン油において、有機モリブデン化合物を含み、エンジン油中のモリブデン濃度で200〜1000ppm、りん濃度が0.1質量%以下、又は硫黄濃度が0.4質量%以下であるエンジン油を提供するものである。これにより、境界潤滑領域での摩擦低減効果を併せ持たせることで更に優れた省燃費効果を発現す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、エンジン油のNOACK蒸発量を15質量%以下に調整することで、オイル消費量を抑え、排出ガス浄化触媒に対して有利なエンジン油を提供するものである。さらに、本発明は、上記エンジン油において、SAE粘度グレードが0W−20、5W−20又はそれら未満の粘度特性を有するエンジン油を提供するものである。
それら以下の粘度特性とはSAE J300規定の粘度グレード20を下回る100℃動粘度(ASTM D 445における動粘度が5.6以下)、又はHTHS粘度(ASTM D 4683における粘度が2.6未満)を示すことをいう。
【0011】
【表1】


【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のような摩擦調整剤により、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200〜1000ppm、さらに、りん濃度を0.1質量%以下、又は硫黄濃度を0.4質量%以下にすることである。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
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1.5mPa・s以上、2.9mPa・s未満であり、好ましくは1.6mPa・s以上、2.9mPa・s未満であり、さらに好ましくは1.7mPa・s以上、2.9mPa・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。特に、SAE粘度グレードが0W−20及び5W−20未満の粘度特性を有するエンジン油においては、1.7mPa・s以上、2.5mPa・s未満が好ましく、さらに1.8mPa・s以上、2.4mPa・s未満が好ましい。
【0014】
また、本発明のエンジン油は、(B)温度150℃、せん断速度6×10〜9×10sec−1の範囲におけるせん断粘度が、4.5mPa・s未満であることが必要であり、好ましくは2.5mPa・s以上、4.5mPa・s未満、特に好ましくは3.0mPa・s以上、4.5mPa・s未満である。(B)温度150℃、せん断速度6×10〜9×10sec−1におけるせん断粘度は、例えばASTM D5481によるMulticell Capillary Viscometerを利用して測定することができる。特に、SAE粘度グレードが0W−20及び5W−20未満の粘度特性を有するエンジン油においては、3.0mPa・s以上、4.0mPa・s未満が好ましく、さらに3.3mPa・s以上、4.0mPa・s未満が好ましい。
【0015】
γ=4V/tπr (1)
【0016】
せん断速度は(1)式で求めることができ、式中のγはせん断速度(sec−1)、Vは試料容量(cm)、tは試料全量がキャピラリー管を通過する時間(sec)、πは円周率、rはキャピラリー管半径(cm)を表す。例えば、試料容量Vが8.8235cm、キャピラリー管半径rが0.0075cmを利用した場合、tを296〜444secになるように試験機の圧力を調整すれば、せん断速度6×10〜9×10sec−1の範囲でのせん断粘度を求めることができる。せん断速度は、6×10〜9×10sec−1の範囲であることが必要であり、好ましくは6×10〜8×10sec−1である。
【0017】
μ=9.8×10×rP/2Lγ (2)
【0018】
せん断粘度は(2)式で求めることができ、μはせん断粘度(mPa・s)、rはキャピラリー管半径(cm)、Pは圧力(kg/cm)、Lはキャピラリー管長(cm)、γは(1)式で与えられるせん断速度(sec−1)を表す。例えば、試料容量Vが8.8235cm、キャピラリー管半径rが0.0075cm、キャピラリー管長Lが1.72(cm)を利用し、圧力Pを1.5kg/cmでせん断粘度を測定し、試料全量がキャピラリー管を通過する時間tが380(sec)であった場合、(1)式よりせん断速度は7.0×10sec−1となり、(2)式よりせん断粘度は4.57mPa・sと算出される。
【0019】
なお、せん断粘度は、上記の6×10〜9×10sec−1の範囲のせん断速度の全ての点で、上記4.5mPa・s未満の範囲である必要はなく、上記範囲のせん断速度のいずれかの点で、上記4.5mPa・s未満であればよい。この点は、(A)のせん断粘度についても同様である。
肝要なことは、温度150℃において、せん断速度1×10sec−1近傍でのせん断粘度が、1.5mPa・s以上、2.9mPa・s未満、かつ、せん断速度6×10〜9×10sec−1でのせん断粘度が4.5mPa・s未満であることが重要である。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摩擦増大を招く恐れがあり、本発明の優れた省燃費効果が発現できなくなる。
【0020】
上記の本発明を達成する方法は、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整すればよい。
【0021】
粘度指数向上剤は特に限定されず、例えば、ポリメタクリレート系、エチレンプロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体の水素化物あるいはポリイソブチレン等の公知の各種粘度指数向上剤を1種単独又は2種以上を組み合わせて用いればよい。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。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0〜20質量部であり、特に好ましくは0〜15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。
エンジン油としての好ましい粘度指数は、120〜250であり、より好ましくは130〜240である。
【0022】
本発明のエンジン油は、硫黄濃度(JPI−5S−38−2003)が0.4質量%以下であるのが好ましく、0.01質量%以上、0.4質量%以下であることがより好ましく、特に好ましくは0.05質量%以上、0.35質量%以下であり、さらに好ましくは0.1質量%以上〜0.3質量%以下である。また、りん濃度(JPI−5S−38−2003)は0.1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは、0.01質量%以上、0.1質量%以下である。りん濃度、又は硫黄濃度が低いと耐摩耗性向上剤として機能する、例えばジアルキルジチオリン酸亜鉛などの硫黄系添加剤の配合量が制限され、耐摩耗性の低下が懸念される。また、りん濃度、又は硫黄濃度が高いと、排出ガス中のエンジン油由来の硫黄酸化物が多くなり、排出ガス浄化触媒への悪影響が懸念される。
【0023】
本発明のエンジン油を上記好ましいりん濃度、硫黄濃度範囲にするための好適方法としては、たとえばジアルキルジチオリン酸亜鉛を耐摩耗性能が確保される適量に制限するとともに、硫黄分の少ない基油、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II、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。
【0024】
また、例えばグループIのような硫黄分の多い基油であっても、グループII、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、上記の好ましい硫黄分範囲にすることができる。
また、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。
【0025】
本発明のエンジン油で境界潤滑域の摩擦低減効果をも両立させるためには有機モリブデン化合物が好適であり、モリブテンジチオホスフェート、モリブテンジチオカルバメート、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200質量ppm以上、1000質量ppm以下になるように使用することが好ましい。より好ましくは400質量ppm以上、1000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、摩擦を低減させるために長鎖脂肪族酸、長鎖脂肪族酸エステル、長鎖脂肪族アルコールなどの金属を含まない摩擦調整剤を使用することもできる。
【0026】
基油の粘度は、40℃での動粘度(JIS−K−2283−5)が、通常は5〜100mm/sであればよく、好ましくは10〜80mm/sであり、特に好ましくは12〜50mm/sである。また、100℃での動粘度(JIS−K−2283−5)が、2〜8mm/sが好ましく、より好ましくは3〜7mm/sであり、特に好ましくは3.5〜6mm/sである。基油の粘度指数(JIS−K−2283−6)としては、80〜250が好ましく、特に好ましくは90〜180である。
【0027】
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。
本発明におけるSAE粘度グレードとは、SAE J300に規定される分類であり、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ためには0W−20又は5W−20であることが好ましい。また、SAE J300の0W−20、5W−20のHTHSの規定外である2.6以下であってもよい。
【0028】
エンジン油としての動粘度は、40℃での動粘度(JIS−K−2283−5)が、通常は10〜55mm/sであればよく、好ましくは15〜50mm/sであり、特に好ましくは18〜50mm/sである。また、100℃での動粘度(JIS−K−2283−5)が、3〜10mm/sが好ましく、より好ましくは3.5〜9.5mm/sであり、特に好ましくは4〜9.3mm/sである。エンジン油としての粘度指数(JIS−K−2283−6)は、100〜250が好ましく、特に好ましくは120〜250である。
【0029】
本発明のエンジン油はガソリンエンジン機関、ディーゼルエンジン機関、ガスエンジン機関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が適する。
【0030】
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。
【0031】
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、20質量%以下が好ましい。さらに好ましくは15質量%以下が好ましい。
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。
【実施例】
【0032】
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1×10sec−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。
【0033】
(2)温度150℃、せん断速度6×10〜9×10sec−1におけるせん断粘度
ASTM D5481によるMulticell Capillary Viscometerを利用して測定した。使用したキャピラリーセルは、試料容量が8.8235cm、キャピラリー管半径が0.0075cm、キャピラリー管長が1.72cmのものを使用し、せん断速度が6×10〜9×10sec−1の範囲に入るよう、試料全量がキャピラリー管を通過する時間tを296〜444secの範囲になるように圧力を調整し測定した。せん断速度およびせん断粘度は、それぞれ前述の(1)式、(2)式により算出した。
【0034】
(3)硫黄濃度
JPI−5S−38−2003により、測定した。
(4)りん濃度
JPI−5S−38−2003により、測定した。
(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。
【0035】
(8)燃費試験
日本国内にある660ccのエンジンを用いた。試験条件は次の条件を用いた。条件1はエンジン回転数2100rpm、油温80℃とし、エンジントルクは2N・mとした。条件2はエンジン回転数2600rpm、油温85℃とし、エンジントルクは33N・mとした。条件3はエンジン回転数2900rpm、油温85℃とし、エンジントルクは13N・mとした。各試験条件において基準油の燃料消費率と比較して燃費低減率(%)を求めた。さらに各試験条件での燃費低減率から平均値を求めた。
【0036】
(実施例1〜5)
基油として、表2に示した40℃の動粘度、100℃の動粘度、粘度指数を有し、その基油に、粘度指数向上剤を表2に示した量を配合し、さらにその他の添加剤(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ジアルキルジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン化合物、および酸化防止剤など)を表2に示した量を配合して、エンジン油を製造した。
粘度指数向上剤は実施例1においてはポリメタクリレート、実施例2,3,4,5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により調整した。
【0037】
(比較例1〜3)
基油として、表3に示した40℃の動粘度、100℃の動粘度、粘度指数を有し、その基油に、粘度指数向上剤を表3に示した量を配合し、さらにその他の添加剤(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ジアルキルジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン化合物、および酸化防止剤など)を表3に示した量を配合して、エンジン油を製造した。比較例2は、市販されているAPI/ILSAC規格SL/GF−3に合格したエンジン油である。
比較例1、3の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により調整した。
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2及び表3に示す。燃費試験では比較例3を基準油として燃費低減率を求めた。
【0038】
【表2】


【0039】
【表3】


【0040】
表2および表3から明らかなように、実施例1〜5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、条件1〜3の全ての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や比較例2のエンジン油のように、温度150℃におけるせん断速1×10sec−1および6×10〜9×10sec−1でのせん断粘度が本発明の範囲を外れると、実施例1〜5に示されるような大きな省燃費効果が見出せない。条件1〜3の平均でも実施例1〜5に劣ることが分かる。
以上のように本発明を満たすこと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。
【出願人】 【識別番号】398053147
【氏名又は名称】コスモ石油ルブリカンツ株式会社
【出願日】 平成18年7月21日(2006.7.21)
【代理人】 【識別番号】100095599
【弁理士】
【氏名又は名称】折口 信五


【公開番号】 特開2008−24845(P2008−24845A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−199800(P2006−199800)