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オイルの必要性を再考する|【オイルの基礎知識を深める<Think with A.S.H.>】

エンジンのダメージ軽減し、性能面でも重要な意味を持つエンジンオイルの“潤滑”機能。今回はエンジンにとって大敵である“摩擦”と絡めて、潤滑への理解を深めたい。

エンジンオイルの基礎摩擦と潤滑について考える

これまで、バイクに使用される様々な油脂類について深掘りしてきたこの企画。今回は原点に戻り、エンジンオイルの役割について、再び考えてみたい。講師はもちろん、高性能オイルブランド「A.S.H.」を展開するジェイシーディプロダクツで代表を務める岸野 修さんだ。

「エンジンオイルには、様々な役割があります。その一つが潤滑です。エンジン内の可動部品は、稼働中は常に擦れ合っていて摩擦が発生しています。摩擦が発生している部分では、触れ合っている部品の表面がどんどん壊れていきます。最終的にはエンジンが壊れてしまう」 

エンジン内には数多くの回転する部分がある。例えばクランクシャフトやカムシャフト、ミッションなどは回転する部品の塊だ。その全てが軸受の構造を持っている。摩擦によって、その軸とのクリアランスが広がってしまったら? パワーは下がり振動が大きくなり、やがてエンジンそのものが壊れる。

【バイクの構成パーツは常に摩擦に曝されている】バイクを構成する部品は、ほぼ金属と樹脂で作られている。その可動部品の全てが、他の部品となんらかの形で擦れ合っており、そこには必ず摩擦が発生している。摩擦が発生すると、同時に摩耗も発生し、稼働し続ける限りそれぞれのパーツは劣化が進む。そこで、摩擦を軽減し、摩耗を抑える働きがオイルの役目のひとつである潤滑だ。エンジン内部を潤滑する、エンジンオイルの役割が想像しやすい。また、フォークオイルなどサスペンション内部のオイルは、減衰力発生の役割が注目されやすいが、同時に内部の潤滑も担っている
【バイクの構成パーツは常に摩擦に曝されている】バイクを構成する部品は、ほぼ金属と樹脂で作られている。その可動部品の全てが、他の部品となんらかの形で擦れ合っており、そこには必ず摩擦が発生している。摩擦が発生すると、同時に摩耗も発生し、稼働し続ける限りそれぞれのパーツは劣化が進む。そこで、摩擦を軽減し、摩耗を抑える働きがオイルの役目のひとつである潤滑だ。エンジン内部を潤滑する、エンジンオイルの役割が想像しやすい。また、フォークオイルなどサスペンション内部のオイルは、減衰力発生の役割が注目されやすいが、同時に内部の潤滑も担っている
上の図は、可動する金属部品同士が接触している面をイメージしたもの。一見、ツルツルな表面を持つ金属部品であっても、ミクロの世界では多くの凹凸が存在しており、平面同士が隙間なく接触しているというわけではない。接触する部品が可動すると表面の凸部が変形し、その凸部に集中した荷重によって発生する物体同士の結合(擬着)と引き千切り(せん断)によって摩擦力が発生するというのが、摩擦が発生する原因と考えられている
上の図は、可動する金属部品同士が接触している面をイメージしたもの。一見、ツルツルな表面を持つ金属部品であっても、ミクロの世界では多くの凹凸が存在しており、平面同士が隙間なく接触しているというわけではない。接触する部品が可動すると表面の凸部が変形し、その凸部に集中した荷重によって発生する物体同士の結合(擬着)と引き千切り(せん断)によって摩擦力が発生するというのが、摩擦が発生する原因と考えられている

シリンダーとピストンリングも擦れ合う部品の代表格。こちらも摩擦で摩耗が進むと、パワーダウンや未燃焼ガソリンのエンジンオイルへの混入といったトラブルの原因となる。摩擦をなるべく小さくすることは、あらゆる面でエンジンにとって大切。性能面でもコンディション維持でも、エンジンオイルの潤滑性能は非常に重要なのだ。

では、その潤滑性能のキーポイントとなる要素は何か?

「まず大切なのは、エンジンオイルの油性が高いことです」 

以前にも登場している〝油性〞という言葉。これは、簡単にいえば金属にへばり付くような特性。油性の強いエンジンオイルは、金属部品の表面に強く吸着する。下の図を見て欲しい。これは、オイルと摩擦の関係性を表す、ストリーベック曲線と呼ばれるものだ。左側の境界潤滑領域という部分は、ドライスタートに当てはまる。油膜が切れて摩擦が大きい状態だ。だが、油性の高いエンジンオイルであれば、エンジンが停止して時間が経っても油膜を保持し、エンジンを守る。

「エンジンオイルの、粘度と油性は正比例します。油温が上がり粘度が下がると油性も下がり、油膜が切れやすくなる。その性能低下の指標となるのがエンジンの油圧です」 

このグラフ状の図は、負荷に対してのオイルの油膜の厚みと摩擦抵抗の関係を表したもので、ストリーベック曲線と呼ばれるもの。縦軸は摩擦係数で、当然上の方が摩擦が大きい状態。横軸は右側に進むに従い、負荷が上昇することを表している。なかなか解りにくい図なのだが、横軸を油温の上昇に当てはめれば、エンジン内部の摩擦とエンジンオイルによる潤滑状態が理解しやすい。左側の境界潤滑領域はエンジン始動直後で、エンジンオイルが回り切っていない状態。油膜が十分に保持されず金属同士が擦れ合い摩擦が大きい。混合潤滑領域は油温が上がり、オイルが十分に回り油膜もしっかりと確保され摩擦が小さい。さらに油温が上がると液体潤滑領域に入り、油温上昇によるエンジンオイルの粘度低下と、負荷の増大により再び摩擦が大きくなる。エンジンオイルは、エンジンが稼働中に流体潤滑領域を長く保つことを狙って設計されるのだ
このグラフ状の図は、負荷に対してのオイルの油膜の厚みと摩擦抵抗の関係を表したもので、ストリーベック曲線と呼ばれるもの。縦軸は摩擦係数で、当然上の方が摩擦が大きい状態。横軸は右側に進むに従い、負荷が上昇することを表している。なかなか解りにくい図なのだが、横軸を油温の上昇に当てはめれば、エンジン内部の摩擦とエンジンオイルによる潤滑状態が理解しやすい。左側の境界潤滑領域はエンジン始動直後で、エンジンオイルが回り切っていない状態。油膜が十分に保持されず金属同士が擦れ合い摩擦が大きい。混合潤滑領域は油温が上がり、オイルが十分に回り油膜もしっかりと確保され摩擦が小さい。さらに油温が上がると液体潤滑領域に入り、油温上昇によるエンジンオイルの粘度低下と、負荷の増大により再び摩擦が大きくなる。エンジンオイルは、エンジンが稼働中に流体潤滑領域を長く保つことを狙って設計されるのだ

本企画の第7回、A.S.H.エンジンオイルの実走インプレッションを行った時のテスト車両には油圧計が装着されていた。走行中に油圧をモニタリングし、エンジンオイル性能をチェックすると同時に、エンジンのコンディションを確認するためのものでもある。メーターにオイル警告灯を装備するバイクがあるが、これは油圧の低下や油量の異常減少を警告するものが多い。オイル警告灯が点灯したら、即座にエンジンを停止し、点検・修理を行うべきだ。

「高回転・高負荷時には、油温が上昇し粘度と油性が下がります。ここで潤滑性を保つのが添加剤です」 

ここでいう添加剤は、ベースオイルと混合されている、エンジンオイルの基本成分を指す。その添加剤の中で、油性向上剤と呼ばれる成分があり、どの成分をどれだけ配合するかで油温上昇時に油性を保持できるかが変わってくるのだ。 

油性と粘度の維持が、潤滑性を保つ。ならば粘度の高い固いオイルであれば潤滑性に優れるかといえばそうともいえない。固過ぎるオイルは抵抗にもなるし、柔らか過ぎるオイルは油膜保持に不安がある。

やはり、エンジンオイル選びは難しい。その点、A.S.H.なら信頼できる。本誌読者であれば、岸野さんの知見の深さと広さ、エンジンオイルにかける情熱を知っているのだから。

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