ストライベック曲線で低粘度エンジンオイルをおすすめしない理由を考える

相対運動する２面間の潤滑状態を表すために、『ストライベック曲線』がよく用いられます。

Fig.1の赤い実線曲線がストライベック曲線です。

横軸は、ゾンマーフェルト数といって、潤滑剤の粘度(η)、２面の相対速度(v)、荷重(w)で表わされ、小さいほど過酷な潤滑状態になります。

縦軸は、摩擦係数(μ)です。

２面間の潤滑状態は３つの領域に区分されます。

一番右の青の領域は「流体潤滑」です。２面間に十分な厚みの潤滑剤が介在し、面同士が触れないので摩耗がありません。理想的な潤滑状態です。

それとは反対に、一番左の赤の領域は「境界潤滑」です。２面間に潤滑剤は介在しているものの、厚みが薄く、微視的に面の凹凸の凸部同士が接触します。そして摩耗が進み、最終的には焼き付きます。

その２つの領域の中間、黄色の領域は「混合潤滑」といいます。流体潤滑と境界潤滑の両方が混在しています。例えば、レシプロエンジンのピストンリングとシリンダー壁間の潤滑状態はとても過酷で、この混合潤滑状態にあると言われています。

さて、エンジンオイルで燃費向上を達成するためには、摩擦係数が小さいほうが有利ですから、ストライベック曲線の極小点を狙うことになるでしょう。それがエンジンオイルの低粘度化です。

しかしストライベック曲線を見ればわかるように、ゾンマーフェルト数が少しでも低下すると極端に摩擦係数が上がる危険な状態です。

そこで、有機モリブデンなどFM（フリクションモディファイア、摩擦調整剤）の登場です。

FMを効果的に使用して、摩擦面に緩衝膜を形成すると摩耗が抑制されるというわけです。有機モリブデン以外にもZnDTP（ジアルキルジチオリン酸亜鉛）という旧くからある酸化防止剤兼用の摩擦調整剤があります。単体で緩衝効果が期待できますが、摩擦係数低減のためには有機モリブデン併用が効果的です。

話題の丸山モリブデンの二硫化モリブデン粒子も立派なFMです。分散性に優れた超微粒懸濁液は、混合潤滑状態にある２面間に入り込み、二硫化モリブデン本来の摩擦力低減効果を発揮するでしょう。

しかし、エンジンオイルに混合されたFMは使用過程で消費します。

危険な領域に近い低粘度エンジンオイルで僅かな燃費向上を得るより、潤滑状態に余裕のある粘度のエンジンオイルで末永くお車をお使いいただくことをおススメする理由です。

今回は、前回の内容を別の視点から解説いたしました。

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