エンジンオイル続き

エンジンオイルの粘度は温度によってめちゃくちゃ変化すると前回書いたのですが、めちゃくちゃとはどのくらいなのかが、定量的ではなかったのでちゃんと調べてみました。

モチュールのＨＰには親切なことに各オイルの動粘度ν（mm2/sec）が記載されています。
このＨＰのテクニカルデータシートを参照ください。
http://www.motul.com/jp/ja/products?f%5Brange%5D=25

しかし動粘度ではエンジンしゅう動部への影響がわかりにくいので、（絶対）粘度へ変換します。
動粘度νと（絶対）粘度ηの関係は次式のようになっています。

η＝ρ×ν

ここで、ρはオイルの密度（kg/m3）です。
オイルの密度は温度によって変化するのですが、通常使用する温度範囲ではあまり変わらないので今回は一定の値とします。（走行直後に抜いたエンジンオイルの容積が冷えたあとで見た目に変化していることはないので、粘度変化に比べて無視できると思われます）

たとえば、３００Ｖ ＬＥ　ＭＡＮＳ　２０００（２０Ｗ－６０）の場合、４０℃の動粘度は１６８．３mm2/secで、密度（２０℃）は０．８６７g/cm3（８６７kg/m3）なので、４０℃の密度も２０℃と同じと仮定して（絶対）粘度を計算すると、

η＝８６７×１６８．３×１０＾（－６）
　＝０．１４６ Pa・sec
　＝１４６ mPa・sec

エンジンしゅう動部に影響するＨＴＨＳ粘度は、この（絶対）粘度とは違い、動粘度から算出せずにＴＢＳ試験で直接算出するのですが、（絶対）粘度よりも必ず低い値になります。
しかし、（絶対）粘度が高ければ普通はＨＴＨＳ粘度も高いので、とりあえず（絶対）粘度の変化を見てみたいと思います。

温度に対するオイルの粘度の関係式はＷａｌｔhｅｒの実験式というのがあり、下式のようになっているそうです。（昨日調べたらでてきた）
ちなみに、この式は実験式なので１２０℃以上では実際との誤差が大きく使えないそうです。

Ｌｏｇ（Ｌｏｇ（ν－ｋ））＝Ａ＋Ｂ×ＬｏｇＴ

この式で、Ｔはオイルの絶対温度（Ｋ）、ｋ，Ａ，Ｂはオイルによって決まる定数です。
ｋは動粘度が１．５mm2/sec以上では０．６だそうです。

この式をνについて解き、各オイルの４０℃と１００℃の粘度を代入してＡとＢを求めてグラフを書いてみました。


８０℃～１５０℃を拡大


この実験式は１２０℃以上では誤差が大きいと書いてあるものの、そこを無視して１５０℃まで計算した結果とＭＯＴＵＬのデータシートに書いてあるＨＴＨＳ粘度を比較してみました。
ＨＴＨＳ粘度の方が少し低い値になっていて、そこそこ使えるような気がします。


今までマジメに粘度比較をしたことなかったのですが、改めてグラフを見てみると、思っていたよりも粘度番号による差が大きいということに気づきました。
０Ｗ－３０と１０Ｗ－４０なんて大して変わらないって思ってましたが、同じ１００℃で見ると
　０Ｗ－３０：　８．４mPasec
１５Ｗ－５０：１５．４mPasec
２倍くらい違います。

しかしながら、同じエンジンオイルでは、例えば１０Ｗ－４０で見ると
　４０℃：７８．９mPasec
１００℃：１２．１mPasec
なんと６．５倍です！
８０℃でも１９．９mPasecなので１．６倍もあります。

なので低水温（＝低油温）でエンジンを運転するとエンジン内部のしゅう動抵抗が大きい状態で運転することになってしまいます。
部分的に境界潤滑や混合潤滑のところもありますが、高回転では全体的に見れば流体潤滑状態で運転されているので、しゅう動抵抗はＨＴＨＳ粘度に比例します。
なので、８０℃と１００℃ではしゅう動抵抗は１．６倍くらい差があります。

でも、気温が低いとパワーが出ます。
油温は低いのでフリクションは大きいです。
でもパワーは出ます。
つまり、エンジン出力全体に対する影響度合いでは、気温による変化に対してエンジンオイルのしゅう動抵抗の割合が十分小さいってことです。

ってことなのですが、実は僕のＳ２０００には油温計ついてないんです。
なので、油温とエンジン出力（加速）の相関を実測したことがありません。
机上の空論を述べていても意味がないので、次回の走行会までにできれば油温計と油圧計をつけて色々確認できるようにしたいと思います。


写真と本文は関係ありません