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技術 環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物

出願人 一般財団法人石油エネルギー技術センター昭和シェル石油株式会社
発明者 永仮光洋丸山竜司鍵渡徳彦久保浩一
出願日 2003年7月25日 (17年3ヶ月経過) 出願番号 2003-280396
公開日 2005年2月17日 (15年9ヶ月経過) 公開番号 2005-042070
状態 特許登録済
技術分野 潤滑剤
主要キーワード 対応法 エンジン燃焼効率 平均摩耗量 低リン化 劣化油 炭酸ガス排出量 イオウ元素 削減目標
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年2月17日)のものです。
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課題

自動車からの炭酸ガス排出量を大幅に削減できる、環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物の提供。

解決手段

フェノール系酸化防止剤アミン系酸化防止剤を含有し、150℃における高温高せん断粘度(HTSV)が2.1〜3.1mPa・sで、油中塩素元素量が5ppm以下であり、モリブデン元素を含まないことを特徴とする環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物。

概要

背景

日本の石油需要は年間約2.5億KLであり、そのうちの約4割がガソリン軽油などの自動車用燃料として消費されており、我国全炭酸ガス排出量の約2割が運輸部門から排出され、その排出量は年々増加の傾向にある。1997年12月に京都で開催された地球温暖化防止会議では、炭酸ガスの排出量を削減することが議論され、日本の削減目標は1990年の炭酸ガス排出量より6%削減することが合意された。こうした背景から、運輸部門においては2010年までに1995年比で約20%の燃費向上が義務づけられ、ガソリン及びディーゼル内燃機関の更なる効率化による自動車から排出される炭酸ガスの削減が最も重要な課題となっている。

この課題を解決する技術として、特許文献1〜6が挙げられる。しかしながら、これらの技術はいずれも高価な有機モリブデン化合物を配合することにより低粘度で優れた省燃費性を達成したものである。

特開2001−348591号公報
特開2002−12884号公報
特開2002−371292号公報
特開2001−181664号公報
特開平8−302378号公報
特開平9−3463号公報

概要

自動車からの炭酸ガス排出量を大幅に削減できる、環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物の提供。フェノール系酸化防止剤アミン系酸化防止剤を含有し、150℃における高温高せん断粘度(HTSV)が2.1〜3.1mPa・sで、油中塩素元素量が5ppm以下であり、モリブデン元素を含まないことを特徴とする環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物。 なし

目的

本発明の目的は、自動車からの炭酸ガス排出量を大幅に削減できる、環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物を提供する点にある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

フェノール系酸化防止剤アミン系酸化防止剤を含有し、150℃における高温高せん断粘度(HTSV)が2.1〜3.1mPa・sで、油中塩素元素量が5ppm以下であり、モリブデン元素を含まないことを特徴とする環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物

請求項2

油中リン元素量が0.03〜0.1重量%である請求項1記載の環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物。

請求項3

フェノール系酸化防止剤0.1〜1.0重量%、アミン系酸化防止剤0.1〜1.0重量%、油中リン元素量0.03〜0.1重量%を含有し、150℃における高温高せん断粘度が2.1〜3.1mPa・sで、油中塩素元素量が5ppm以下であり、モリブデン元素を含まないことを特徴とする環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物。

技術分野

0001

本発明は、環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物に関する。

背景技術

0002

日本の石油需要は年間約2.5億KLであり、そのうちの約4割がガソリン軽油などの自動車用燃料として消費されており、我国全炭酸ガス排出量の約2割が運輸部門から排出され、その排出量は年々増加の傾向にある。1997年12月に京都で開催された地球温暖化防止会議では、炭酸ガスの排出量を削減することが議論され、日本の削減目標は1990年の炭酸ガス排出量より6%削減することが合意された。こうした背景から、運輸部門においては2010年までに1995年比で約20%の燃費向上が義務づけられ、ガソリン及びディーゼル内燃機関の更なる効率化による自動車から排出される炭酸ガスの削減が最も重要な課題となっている。

0003

この課題を解決する技術として、特許文献1〜6が挙げられる。しかしながら、これらの技術はいずれも高価な有機モリブデン化合物を配合することにより低粘度で優れた省燃費性を達成したものである。

0004

特開2001−348591号公報
特開2002−12884号公報
特開2002−371292号公報
特開2001−181664号公報
特開平8−302378号公報
特開平9−3463号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、自動車からの炭酸ガス排出量を大幅に削減できる、環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物を提供する点にある。

課題を解決するための手段

0006

自動車からの炭酸ガス排出量の削減、即ち燃費向上の手法として、エンジン燃焼効率の改善、車体及びエンジンの軽量化等数多くのものが挙げられているが、エンジンに充填する潤滑油によるエンジン内部の摩擦低減が最も社会的コスト負担が少ない方法である。特にエンジン油による対応法は、燃焼効率の改善等とは異なり、エンジンデザイン等の変更を必要としないため、手軽でかつ広範囲に適用することができる。
そこで、ガソリンエンジン油の低粘度化および低リン化に着目し、省燃費性向上の検討をおこなった。しかし、ガソリンエンジン油の低粘度化および低リン化は、エンジン油の省燃費性を向上させるが、一方、耐摩耗性清浄性酸化安定性を著しく悪化させる。そこで、本発明者らは、特定の酸化防止剤を配合することで、これらの欠点を補うことができることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

0007

本発明の第1は、フェノール系酸化防止剤アミン系酸化防止剤を含有し、150℃における高温高せん断粘度(HTSV)が2.1〜3.1mPa・s、好ましくは2.1〜2.6mPa・s、とくに好ましくは2.1〜2.3mPa・sで、油中塩素元素量が5ppm以下であり、モリブデン元素を含まないことを特徴とする環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物に関する。高温高せん断粘度を低下させることは省燃費性向上に効果があるが、一方、2.1mPa・s未満といった著しい低粘度化は、耐摩耗性を悪化させることから、2.1mPa・s以上が好ましい。また3.1mPa・sを越える場合には、充分な省燃費性が得られないことから3.1mPa・s以下が好ましい。
本発明の第2は、油中リン元素量が0.03〜0.1重量%、好ましくは0.03〜0.05重量%、さらに好ましくは0.046〜0.050重量%である請求項1記載の環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物に関する。油中リン元素量を低下させることは省燃費向上に効果があるが、一方、0.03重量%未満といった著しい低リンは、耐摩耗性を悪化させることから、0.03重量%以上が好ましい。油中リン元素量が0.1重量%を越える場合は、自動車の排出ガス浄化触媒に悪影響を与える恐れがあり、また同様の理由で米国石油学会(API)および国際潤滑油標準化認証委員会ILSAC)で定めるガソリンエンジン油の規格では、市販のガソリンエンジン油の油中リン元素量は0.1重量%以下と定められていることから、0.1重量%以下が好ましい。
本発明の第3は、フェノール系酸化防止剤0.1〜1.0重量%、好ましくは0.7〜0.8重量%、アミン系酸化防止剤0.1〜1.0重量%、好ましくは0.7〜0.8重量%、油中リン元素量0.03〜0.1重量%、好ましくは0.03〜0.05重量%、さらに好ましくは0.046〜0.050重量%を含有し、150℃における高温高せん断粘度が2.1〜3.1mPa・s、好ましくは2.1〜2.6mPa・s、とくに好ましくは2.1〜2.3mPa・sで、油中塩素元素量が5ppm以下であり、モリブデン元素を含まないことを特徴とする環境適合性および省燃費性に優れたガソリンエンジン油組成物に関する。フェノール系酸化防止剤の増量は、清浄性および酸化安定性向上に効果があるが、一方、1.0重量%を越える配合ではコスト上昇に対して添加効果が低減することから、1.0重量%以下が現実的である。また、0.1重量%未満では効果が期待できないため、0.1重量%以上が好ましい。アミン系酸化防止剤の増量は、清浄性および酸化安定性向上に効果があるが、一方、1.0重量%を越える配合ではコスト上昇に対して添加効果が低減することから、1.0重量%以下が現実的である。また、0.1重量%未満では効果が期待できないため、0.1重量%以上が好ましい。

0008

本発明で用いるフェノール系酸化防止剤としては、2−t−ブチルフェノール、2−t−ブチル−4−メチルフェノール、2−t−ブチル−5−メチルフェノール、2,4−ジ−t−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−t−ブチルフェノール、2−t−ブチル−4−メトキシフェノール、3−t−ブチル−4−メトキシフェノール、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン(川口化学社製:アンテージDBH)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノールなどの2,6−ジ−t−ブチル−4−アルキルフェノール類、2,6−ジ−t−ブチル−4−メトキシフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エトキシフェノールなどの2,6−ジ−t−ブチル−4−アルコキシフェノール類、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルメルカプトオクチルアセテート、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート(吉富製薬社製:ヨシノクスSS)、n−ドデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2′−エチルヘキシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなどのアルキル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート類、2,6−ジ−t−ブチル−α−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージW−400)、2,2′−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージW−500)などの2,2′−メチレンビス(4−アルキル−6−t−ブチルフェノール)類、4,4′−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージW−300)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)(シェルジャパン社製:Ionox 220AH)、4,4′−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2−(ジ−p−ヒドロキシフェニル)プロパン(シェル・ジャパン社製:ビスフェノールA)、2,2−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4′−シクロヘキシリデンビス(2,6−t−ブチルフェノール)、ヘキサメチレングリコールビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](チバ・スペシャルティーケミカルズ社製:Irganox L109)、トリエチレングリコールビス[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート](吉富製薬社製:トミノックス917)、2,2′−チオ−ジエチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製:Irganox L115)、3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル}2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン(住友化学:スミライザーGA80)、4,4′−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージRC)、2,2′−チオビス(4,6−ジ−t−ブチル−レゾルシン)などのビスフェノール類テトラキスメチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製:Irganox L101)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニルブタン(吉富製薬社製:ヨシノックス 930)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(シェル・ジャパン社製:Ionox330)、ビス−[3,3′−ビス−(4′−ヒドロキシ−3′−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッドグリコールエステル、2−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル−4−(2″,4″−ジ−t−ブチル−3″−ヒドロキシフェニル)メチル−6−t−ブチルフェノール、2,6−ビス(2′−ヒドロキシ−3′−t−ブチル−5′−メチル−ベンジル)−4−メチルフェノールなどのポリフェノール類p−t−ブチルフェノールホルムアルデヒド縮合体、p−t−ブチルフェノールとアセトアルデヒドの縮合体などのフェノールアルデヒド縮合体、などが挙げられる。

0009

本発明で用いるアミン系酸化防止剤としては、例えば、アミン系酸化防止剤としては、p,p′−ジオクチルジフェニルアミン(精工化学社製:ノンフレックスOD−3)、p,p′−ジ−α−メチルベンジル−ジフェニルアミン、N−p−ブチルフェニル−N−p′−オクチルフェニルアミンなどのジアルキルジフェニルアミン類モノ−t−ブチルジフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミンなどのモノアルキルジフェニルアミン類、ジ(2,4−ジエチルフェニル)アミン、ジ(2−エチル−4−ノニルフェニル)アミンなどのビス(ジアルキルフェニル)アミン類、オクチルフェニル−1−ナフチルアミン、N−t−ドデシルフェニル−1−ナフチルアミンなどのアルキルフェニル−1−ナフチルアミン類、1−ナフチルアミン、フェニル−1−ナフチルアミン、フェニル−2−ナフチルアミン、N−ヘキシルフェニル−2−ナフチルアミン、N−オクチルフェニル−2−ナフチルアミンなどのアリール−ナフチルアミン類、N,N′−ジイソプロピルp−フェニレンジアミン、N,N′−ジフェニル−p−フェニレンジアミンなどのフェニレンジアミン類フェノチアジン(保土谷化学社製:Phenothiazine)、3,7−ジオクチルフェノチアジンなどのフェノチアジン類、などが挙げられる。

0010

一般にエンジン油は金属系清浄剤が配合されているが、中でもカルシウムサリチレート系清浄剤は、分子内にイオウ元素を含まず、また低粘度低リン油の耐摩耗性向上に有効であることから、カルシウムサリチレート系清浄剤、とくにアルキルベンゼンスルホン酸カルシウム0.1〜5.0重量%を配合することが好ましく、とくに3重量%程度が最も好ましい。

0011

本発明のガソリンエンジン油組成物である潤滑油中に含まれる塩素元素は、燃焼による廃油処理時などにおいて、不適切な取り扱いによりダイオキシン類生成の原因物質になることが懸念されるため、検出限界の5ppm以下にすることで、優れた環境適合性を付与することができる。

0012

また、本発明においては、モリブデンジチオカーバメイトのようなMo系の無灰系でない酸化防止剤は使用しないものであるが、酸化防止剤以外の添加剤においても無灰系でない分散剤、無灰系でない摩擦調整剤などの無灰系でないものは使用しないことが好ましい。しかしながら、本発明においては、酸化防止剤以外の添加剤については通常当該分野で用いられている添加剤を使用することができるが、やはりできるだけ無灰系のもの(金属を含まないもの)を使用することが環境適合性の面から好ましい。

0013

本発明の基油としては、鉱油系潤滑油合成油系潤滑油又はこれらの中から選ばれる2種以上の潤滑油の任意混合割合の混合物等が使用できる。例えば、鉱油系潤滑油、鉱油系潤滑油と芳香族分非含有合成油系潤滑油との混合油、芳香族分含有合成油系潤滑油と芳香族分非含有合成油系潤滑油との混合油等が例示できる。

0014

本発明の特徴を一層明らかにするために、現在当該分野で汎用されているガソリンエンジン油組成物と本発明のガソリンエンジン油組成物を対比すると、おおむね下記表1のようになる。

0015

発明の効果

0016

(1)本発明により優れた環境適合性および省燃費性を有するガソリンエンジン油組成物が提供できた。
(2)本発明は、有機モリブデン化合物のような無灰系でない酸化防止剤を用いなくても、充分目的を達成することができた。
(3)エンジン油においては、亜鉛ジチオフォスフェートと呼ばれるリン元素を含む耐摩耗性添加剤が一般に配合されており、金属表面にリン皮膜を形成することから耐摩耗性を発揮するが、一方摩擦係数を上げるという作用もある。また自動車の排出ガス触媒はリン元素により被毒をうける。
しかし、本発明では油中リン元素量を0.03〜0.1重量%、好ましくは0.03〜0.05重量%、とくに好ましくは0.046〜0.050重量%と少量化することができた。
(4)本発明は、無灰系酸化防止剤の中でも、フェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤を組み合わせて配合することにより、エンジン油の清浄性および高温酸化定性を著しく悪化させることなく、低粘度化や低リン化を達成できた。

0017

以下に実施例と比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。

0018

特許請求の範囲、実施例および比較例で採用した評価試験法は以下の通りである。
150℃高温高せん断粘度は、ASTMD5481試験法により求めた。−30℃低温クランキング粘度は、ASTM D5293試験法により求めた。エンジン油中のリン元素含有量は、JPI 5S−44−95試験法により求めた。
省燃費性の評価
エンジン排気量1794(cm3)の国産乗用車を、シャーシダイナモメーター上でJ.10.15モードで走行させ、排出ガス中カーボンバランスにより車輌燃費を求めた。結果は比較例1を基準とした省燃費率を示した。
耐摩耗性の評価
実際のエンジンを用いたJASO法耐摩耗性清浄性試験法(M328-95)により評価した。結果はカムノーズ平均摩耗量を示したが、摩耗量が10マイクロメートル以下であることが好ましい。
清浄性の評価
実際のエンジンを用いたJASO法清浄性試験法(M331-91)により評価した。結果は300時間運転後の劣化油ロッカーカバースラッジ評点を示したが、8.9点以上が好ましい。
酸化安定性
実際のエンジンを用いたJASO法高温酸化安定性試験法(M333−93)を用いて評価した。結果は96時間運転後の劣化油の40℃動粘度上昇率を示したが、250%以下が好ましい。

0019

本発明の実施例と比較例の組成およびそのデータを下記表2に示す。

0020

0021

表2中の基油および添加剤1は、油中カルシウム量が0.24重量%になるようにカルシウムサリチレート系清浄剤を、油中リン元素量が0.048重量%になるように亜鉛ジチオフォスフェートを、その他、消泡剤無灰系分散剤無灰系摩擦調整剤粘度指数向上剤、基油を、目的の粘度特性になるよう配合したものである。
表2中の基油および添加剤2は、油中カルシウム量が0.24重量%になるようにカルシウムスルフォネート系清浄剤を、油中リン元素量が0.048重量%になるように亜鉛ジチオフォスフェートを、その他、消泡剤、無灰系分散剤、無灰系摩擦調整剤、粘度指数向上剤、基油を、目的の粘度特性になるよう配合したものである。
表2中の添加剤3は、ルーブリゾール社より入手した亜鉛ジチオフォスフェートのLz1371。
表2中のフェノール系酸化防止剤は、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から入手した下記式



で示されるIrganoxL135。
表2中のアミン系酸化防止剤は、同社から入手した下記式



で示されるIrganoxL57である。
表2中の調整用基油とは、基油および添加剤1、基油および添加剤2にも基油として使用したシェルXHVITM4.0であり、組成物の各成分の合計が100.0になるよう調整するために使用した。
表2中の比較例1は、1999年当時、昭和シェル石油株式会社が販売していたガソリンエンジン油、シェルヒリックスプレミアムAE5W−30/API SJ/ILSAC GF−2である。

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