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かつて0Wは高性能オイルの証でした。
PAOをベースオイルにするオイルだけが0Wを実現出来た。
今だって本当はPAOだけがたどり着ける領域なんです…


なぜ鉱物油では0Wが実現出来ないのでしょうか？
良く言われる「オイルの粘度は低温側で決まる。」理由を書いてみます。





Gr.III鉱物油(VHV)とPAOで0W-20を作る例を挙げてみます。
ひとまずノンポリマーで作れるか試してみます。
SAE20の100℃動粘度は6.9～9.3cStの範囲なのでベースオイルはVHVI6(100℃動粘度6.5cSt)とします。

これにパッケージ添加剤を10%添加します。(規定量添加でAPI規格に合格するやつ)
パッケージ添加剤は増粘効果もあるので100℃動粘度は7.5cSt程度になり高温側の20は担保出来ます。

だけど、低温側の0Wの確保が出来ません。
0Wはざっくり言うと-35℃でエンジンが掛かるか？(Cold Cranking Simulator）
を評価しています。粘度で言うとCCS−35∘C​≤6200 cP
VHVI6ではこれが確保出来ない。(-35℃粘度は10000cSt以上）
VHVI6の流動点は‐15℃となっていますが、これはあまりアテになりません。
流動点降下剤(PPD)を添加しても6200cPは切れないでしょう。

※cP絶対粘度でcStは密度を加味した相対粘度です。cStの方が大きく出ます。
ここでは6200cP≒7000cStと思って読んでください。
絶対粘度の話は凄く面倒なので割愛します。
油温、油圧、分子構造と少なくとも変数が3つは関わってきます…



鉱物油(VHVI)の低温流動性が悪いのは分子量がバラバラだからです。
VHVI6と言っても実際には動粘度3の分子も入っていれば20の分子も入ってる。
このうち特に分子量の大きいワックス分(常温では液体)が早く結晶化(固体)します。


と言うことでVHVI6だけでは0W-20が作れないことが判りました。
VHVIで0Wを実現するにはより柔らかくワックス分の少ないVHVI4が必要です。
VHVI4の100℃動粘度は4.2cStです。
流動点はVHVI6と同じ-15℃表記ですが、実際の-15℃の粘度はVHVI4の方がずっと小さいです。
-35℃でも倍以上粘度は違う筈…
VHVI4なら-35℃で6200cP何とか確保出来るかもしれません。



かなり以前に流用させてもらったYubaseのブレンド表を出してみます。

レシピDのフォーミュレーションを見てください。
VHVI4+を63%でVHVI6を20%ブレンドしています。
ポリマーは6%添加ですがVHVI4+の粘度指数が高いおかげでしょう。
他のレシピは7%添加しています。
(一番左のYubase4だけで作ったやつCCS6250cPもありますね…)

Yubase4+の100℃動粘度は4.2cStです。
Yubase6の100℃動粘度は6.5cStです。

この二つを上の割合でブレンドすると100℃動粘度はたったの4.6cStしかありません。
でも、完成品の100℃動粘度は8.38cStもあります。
パッケージ添加剤がかなり粘度があるので規定量添加するだけでも増粘効果があり、1.0cStくらいは添加剤効果で増粘するでしょう。
8.38-4.6-1.0=2.78
ポリマーの増粘分が2.78cStと言うことです。

8.38からポリマー分の2.78を引くと5.6cStです。
0W-20の100℃動粘度は6.9～9.3cStです。(SAE規格)
ポリマーがせん断されてしまうと20側が全然担保出来ない。
ポリマー添加前の5.6cStだと0W-12の下限に近いです(5～7.1)

しかもレシピDの粘度指数は173です。
0W-20のオイルとしては極めて一般的です。
VHVI4+を使った高性能な鉱物油でも実粘度は0W-12程度しかない。
普通の安い0W-20はVHVI4です。VHVI3も入ってるかも？更に性能が悪い。

VHVIベースで粘度指数200を超える超高粘度指数0W-20の怖さが判りますよね？
実質0W-8程度、それ以下かもしれない…


これがPAOやGTLになると話は変わります。
特にPAOは流動点が全然違います。

PAO6の流動点は-57℃です。(-35℃動粘度が4300cStくらい)
PPD無しで-35℃は余裕でクリアできます。
分子構造が複雑なPAOは低温で固まりにくいです。圧倒的。
極端なことを言えばPAO6にパッケージ添加剤を添加するだけで100℃動粘度も7cSt確保出来ますからこれだけでノンポリマー0W-20が実現出来ます。

実際にはPPDも少し添加する筈ですが、ほぼゼロでしょう。
或いはPAO4を2割添加してPPD無添加とか。
ポリマーも殆ど添加する必要がありません。


0W-40にPAOベースが多いのはPAOを使わないと成立しないからです。
VHVIベースだと0W-20ですら何とか成立するレベル。
そこから2ランクも高粘度側へレンジを広げるのはVHVIでは無理。
(0W-30をポリマーで無理やりやるところはある）

どの粘度のPAOをどの程度混ぜるかは各社ノウハウがあるので詳しくは判りませんが、0W-40は0Wだからって柔らかい訳じゃないです。
PAOは固まりにくいので高粘度PAOを配合しやすいということです。
0W-40と書いてあっても鉱物油に換算したら15W-50程度です。硬い。



GTLはPAOより低温流動性は劣ります。
分子構造がVHVIに近く、直鎖に近いイソパラフィンなので綺麗に並ぶと固まり(結晶化)やすい。
それでもVHVIより分子量バラつきが小さくワックス分は含まないので流動点はVHVIよりずっと低い。
GTL6を使用してPPD添加すれば-35℃は実現可能な領域。
高温側はPAOと同じなのでノンポリマー0W-20は実現可能なはず。
(シェルのカタログを見る限りGTL6は無いのでGTL4とGTL8の混合になるかな？)


低温流動性
VHVI＜VHVI+＜GTL＜PAO
イソパラフィンの3種は分子量バラつきの差が流動点の差に出る。
PAOは分子構造が全然違うので固まりにくい。


日本では5W-20が全然流行りませんでしたが、本来VHVIなら5W-20が妥当な粘度です。
本物のSAE20ならエンジン保護性能も十分ある。
0W-20に擬態した実質0W-12が蔓延しているのがそもそもの間違いです。



Mobil1は発売当初5W-20しかラインナップがありませんでした。
おいおい、PAOベースなのに5Wなのかよ！と思いました？
Mobil1が発売された1974年には0W規格はまだありませんでした。(1980年制定)
実際には0W-20だったけど規格がなかったから5W-20表記。

恐らくPPD無添加、ノンポリマーだったのではないでしょうか？
(エステルだって無添加だったからオイル漏れは起きたｗ)
初の0W-20だったのに最初から本物だったMobil1。

今から50年以上前に5W-20だけを発売したモービル凄いですね。
20W-50やSAE40の時代ですからね。

結局メーカー保証粘度に達しない(表記上)ということで5W-30や15W-50が追加されますが、Mobilからしたらそこらの10W-40よりうちの5W-20の方が強いという自負があったのでしょうね。
自負が強すぎて20にこだわってしまった感じはあるかもしれません。

当然ネガキャンはあったでしょう。
20なんて油膜が足りない！ペンシルバニア産鉱物油こそ至高！
未だに日本で言ってる人たち？50年前の話ですよ？目を覚まして！

エステルは結局この話に回帰します。

エステルは極性を持っているため金属や色々な物質に吸着します。
吸着性があって潤滑性も優れています。
ドライスタートも良い。

反面、水分にも吸着してしまい、加水分解が早いです。
いわゆる「持ちが悪い」。



極性の強いエステルほど持ちが悪いので、モノエステルやジエステルは
「最初は滑らかだけどね。」
と言われてしまう所以のところ。
ポリオールエステル(POE)でも極性が強ければ加水分解も早いです。

コンプレックスエステルやポリオールエステルは耐久性は上がるけどエステルのあの滑らかさが弱くなります。(モノによる)
極性が強ければ水分にも吸着して加水分解は加速するので特性上相反します。

例のGRエンデュランスにジエステルが配合されているか判りませんが、極性の強いエステルが使われているのは体感でも耐久性でも判ります。
新油はもの凄く滑らかでも500kmでエステル滑らかさが減ってくる。



ポリオールエステルやコンプレックスエステルはこの辺が改善されていますが、やはり「エステルにしては」と枕詞を付けないと成立しない感じがします。



ざっくり構造式を比較するとこんな感じ。(Geminiさん生成）
ジエステルが直鎖構造に近くてエステル基が露出しているのに対して、ポリオールエステルは立体構造になっているのでH2O分子が触れにくい=加水分解しにくいです。


これがコンプレックス化(複合化、重合化）して構造をより複雑にしたものがコンプレックスエステルですが、構造体は大きくなり低分子量(低粘度)のエステルは生成出来ません。



エステルの特性は以下の通り

鉱物油…無極性、加水分解しない、熱分解温度超低い
ジエステル…極性高、超滑らか、加水分解早い、熱分解温度低い
ポリオールエステル(POE)…極性中、滑らか、加水分解は普通、熱分解温度中
コンプレックスエステル…極性中、滑らか、加水分解遅い、熱分解温度高い、高粘度

POEの弱点である熱分解安定性を強化したものにヒンダードエステルがあります。
POEの構造を変えて熱耐性を持たせたエステル。
これはPAOやGTL並みに熱耐性もある。(250℃～)



Mobil1のESPシリーズ(全部じゃない)でエステルが検出されることがありますが、これはGTLやPAOベースにヒンダードエステルを添加しているのだと思います。
(Oil-club.ruから引用）

これはMobil1 ESP 0W-40のFT-IR分析結果ですが、1746cm-1のピークはヒンダードエステルのようです。
添加量にして5%程度なのでシール膨張コントロールとか溶剤用ですね。


The Motor 〇il Geekでペンズオイルウルトラプラチナの1700cm-1付近がホウ酸エステルだ！って騒いでましたが、モービル、シェル(ペンズオイル)で1708cm-1は分散剤のコハク酸イミドでしょう。
このESPでも微量検出されています。

ベースオイルと言う程の検出量では無いので借りにホウ酸エステルだとしても体感出来る量ではありません。
ホウ酸エステルなら加水分解も早そうですし。

彼クラスのインフルエンサーが知らない筈は無いんですけどね。
確実に判ってて「やってる」。
だからYoutubeはエンターテイメントでしかないと…


オイル分析など調べる際にはロシアのOil-club.ruを見てください。
Oil-club.ruの分析は非常にレベルが高く、SDSやVOA/UOAを組み合わせた考察も豊富。

国内では感覚や宗教論だけで語られるケースも多いので、ソースを正しく分析する姿勢は素晴らしい。
せっかくFT-IRで分析しても間違った分析をするケースもありますが…


と言うことで個人的あまり興味のないエステルの説明でした。
PAO(GTL)＋ANの方がリスクも無いし万能だと思います。


そういやMobil1 ESPのベースオイルはGTL+PAOです。
POEが入っていることが判明したのでこれも「Tri-Synthetic」ですね。
アルキルナフタレンを自分で添加すればクアシンセですかね！

一部界隈で販売されているオクタン価向上剤、MMT（メチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニル）ですが、オクタン価向上の効果は抜群ですが、デメリットも多いので取り扱いには注意が必要です。

まず、直噴ターボエンジンは入れない方がいいです。
私も後から知りましたがMMT内のマンガンが酸化すると酸化マンガンになるのですが、これはLSPIの火種になることが判りました。
トヨタしか提唱していないのでそこまで気にする必要あるのか微妙ではありますが…



とりあえずプラグチェックをしてみます。

なるほど、この錆っぽいのが酸化マンガンだとすると直噴ターボにMMT添加は止めた方がいいですね。
プラグホール側は錆びてないので上から水の混入で錆びたわけでは無さそうです。

(水で錆びて燃料室側のネジ山錆びるとかありえないですけどね）



ちなみにカーボンが多かった直噴ターボのプジョー308GTiでもこんな感じ。
カーボンは積もってるけど赤茶色の錆っぽいものはありません。(MMT無添加)




添加の頻度はサーキット走行前のみですが、この1年くらいはほぼサーキット走行前後でしか給油していないので2回に1回は入れていたことになるかもしれません。
PEAでの洗浄が推奨されるMMTですが、これ取りきれるかな？

Caスルホネートほど気にする必要は無いとは言え、これ燃焼室内全部これだとしたらマズいですよね。。

と言う訳でオクタン価向上剤は気を付けましょうの情報提供でした。
このままPEA添加してどの程度酸化マンガンが消えるのか経過を見てみますがプラグは早めに交換します。

良くあるオイルトリビアですけど、本当にそうなのでしょうか？
私はいつも疑問に思っています。









まず、「汚れないオイルはダメなオイル」これはそんなことは無いと思います。
オイル自体が熱に強く、酸化安定性に優れていれば、オイル自身がスラッジ（汚染源）になることはありません。
逆に、不純物の多い鉱物油などは、エンジンが綺麗でもオイル自体の劣化で勝手に汚れていきます。
汚れないということは、そのオイル自体が汚染源になっていない証拠と言えるはずです。


次に「汚れるオイルはいいオイル」
これは一概に言えないと思います。
前油がク〇オイルでそれを清浄したからオイルが汚れたのならば次同じオイルを使えば綺麗な廃油になる筈です。
ポート噴射のNAエンジンなどはこの理屈はあてはまりそう。
だから最終的には汚れないオイルになるはず。



ただ、直噴ターボ車やディーゼルエンジンはそんなに甘く無いです。
ディーゼルもガソリンも直噴エンジンは燃焼室内で綺麗に燃焼していません。
局所的に空燃比を成立させて燃焼しているので燃えカス(カーボン)は必ず出ます。

だからオイルの汚れの度合いはエンジン自体のカーボン発生度合いに依ります。
ディーゼルなんて何を入れても入れた瞬間から真っ黒ですよね？


汚れているから清浄性が高い！
と思っていたら単に安い鉱物油でオイル自体が汚れているだけかもしれませんよ。
オイル自体もスラッジの発生源ですからね。


「汚れるオイルはいいオイル」なんて言ってる業者が居たら気を付けてください。
一概には言えませんから。


・オイル、エンジンとも汚染源⇒汚れる
・エンジンのみ汚染源⇒汚れる
・オイルのみ汚染源⇒汚れる
・オイル、エンジンとも非汚染源⇒汚れない　


見た目での判断は難しいと言うこと。
汚れたから良いオイルとは限らない。
5000km走ってオイルが汚れていないならそれはエンジンもオイルも優秀と言えそうですね。

イマイチと評した出光のapllostationoil Premium 5W-30ですが、油圧低下もありませんので固体潤滑材評価の試料になってもらいます。
流石に1200kmで交換はもったいない。


固体潤滑剤は以前ボルボでもチラっと評価したのですが、そもそも振動が大きいディーゼルでエンジンマウントの容量が大きいのであまり変化が判らなかったんですよね。


そんな訳でMTのガソリン車であるGRカローラで再度検証します。
今入れているオイルは出光のアポロステーションオイルプレミアム5W-30。

このオイルは限りなく5W-20に近い5W-30なのでG16E-GTSに使うのには粘度的にはピッタリなのですが、イマイチスムーズさに掛けます。
高回転でビリビリする感じもあるしアイドリングの振動もちょっと大きい。


体感だけでは信ぴょう性も薄いでしょうから、ちゃんと根拠も示します。
PDSの性状を見てください。
硫酸灰分が何と0.71%しかありません。(金属系の添加剤少ない）


一般的なACEA C系オイルでも0.8%未満です。
DL-1でやっと0.6%なのでディーゼルエンジン並みに低灰分オイルです。

SP規格以降のガソリンエンジンオイルはLSPI対策でCaが制限されるので硫酸灰分も減少傾向にあります。
この他SP-RC(Resource Conserving）適合品だと触媒保護のためリン(P)の規制(<0.08%)があります。

なので一般的なSP品でも硫酸灰分は凡そ1.0%前後になっているのですが、このオイルは更に低灰分で0.71%です。
Caは無灰分散剤で代替していると思いますが、それ以外にPも減らしているとするとZnも自動的に減ります。
無灰系のFM剤で代替しているのなら良いのですが、そういう感じもしません。

低灰分オイルも一見良さそうですが、必要な金属系の添加剤が最小限と考えると不安要素が残ります。
ACEA系添加剤を使ってな無さそうですし、単にFM剤が3割減だとしたら怖いですよね…


なので手始めにZnDTPを添加してZnとPを補完することにします。
ZnDTP(ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ZDDP)はエンジンオイルには必須添加剤です。
ZnDTPは金属表面に被膜(ポリリン酸亜鉛）を生成してエンジンを保護しますが、適度に硬くて柔らかいのが特徴です。
アッシュフリーのような特殊なオイル以外には必ず添加されています。


今回15cc添加したのでオイル総量の0.35%です。
Znが260ppm程度、Pが200ppm程度増える計算です。
最新のエンジンなら触媒保護もあるので添加量は1%程度に留めて置いた方が良さそうです。


添加後どうなったのかと言うと、まずアイドリングの振動が減ります。
境界潤滑に近いアイドリング領域でZnとPの増量は当然効果大です。
シフトの入りも良くなりました。

100km位走行すると皮膜も生成されたようでビックリするくらいスムーズになりました。
出光プレミアムはZnDTPを添加してやっとプレミアムオイルになった感じがします。
(0W-20はモリブデン高配合なので印象違うかも？)

ただ、油膜が相変わらず頼りない感じがします。
5W-30でほぼノンポリマーなのにこの頼りのなさは何？
ZnDTPで金属皮膜は形成されても所詮は1um以下の膜です。
油膜の厚みとは比較にならない。
弾性が無い感じ。GTLベースの20番の方が頼りがいがある。



ZnDTPの効果が落ち着いたら次は有機タングステンの評価に移ります。
最後にMoDTC評価してこのオイルはおしまいですね。



余談ですが、最新のSQ規格では硫酸灰分が0.9%に制限されます。(RCね）
SAE40以上の粘度はSPから引き続きRC適応外なのでこの制限から外れます。
5W-30が指定の車両で5W-40や0W-40を使用する場合、粘度以外にもこんなメリットもあったりします。

ただし、RC適合品と同じ添加剤を同量添加されている40番のオイルは30番動同様にイマイチと感じる場合があるかもしれません。
40番だからZnやPが高配合とも限らない。
その場合、やはり松クラスのオイルを購入する必要がありそうですね。

出光のapollostation oil 5W-40はC3とA3/B4の2種類ラインナップがありますが、硫酸灰分はそれぞれ0.8%と1.01%です。
ガソリン車で使うならA3/B4の方がスムーズに感じると思います。

DPFや触媒保護には有効な低灰分オイルですが、潤滑性とトレードオフの部分がどうしてもあります。
ガソリン車でGPF非搭載の国産車ならあまり低灰分じゃないオイルの方が幸せかもしれません。(硫酸灰分1.0%位)