エンジンオイルと添加剤

１．目的

世の中には感覚が鋭い人達と、そうでない人達がいる。たとえば、エンジンオイルの劣化や添加剤の効果を感覚によって正確に感じ取ることができる人達がいる。一方では、日常においても燃料を給油した時の重さ、あるいは人が１名乗り込んだ時の重さなどを車の動きから感じ取ることができない人達もいる。そこで、私のような鈍感な人間にもエンジンオイルの性能差を確認することができる良い方法はないものかと考えてみた。

２．結果

エンジンのフリクションが大きく関与するエンジンブレーキに着目し、その強さを定量的に計測する実験を試みた。具体的には、下り坂をアクセルＯＦＦで走行する時のエンジン回転数を長期に渡って計測した。実験の結果から、車両の各種条件が同じであれば、エンジンブレーキ時のエンジン回転数に再現性があることが判明した。結果の内容は、エンジンオイルの温度とエンジン回転数の相関関係を示すものとなったが、これは主にエンジンオイルの温度による粘度の違いがフリクションの大きさに影響したものであると容易に推測ができる。すなわち、エンジンオイルの温度を同一条件とすることに留意すれば、オイルの劣化や添加剤の効果をエンジンブレーキの強さの変化から推し量ることは十分に可能であると思われる。

３．解説

エンジンオイルの高性能化、あるいは後から添加剤を注入することにより、出力の向上、加速性能の向上、吹き上がりの軽さ、燃費の改善、摩耗の減少、静粛性の向上等々、多くの効果が期待される。しかし、一般のドライバーがこれらの効果を確認するには体感的な感覚に頼る部分が多く、報告された添加剤のテストレポートには加速フィーリングやエンジンの吹き上がり、あるいはメカニカルノイズの増減といった直感的で主観性の強いものが殆どである。また、厳密な計測を行うにはそれなりの計測機器が必要であり、一般のドライバーには不可能である。しかも、加速性能の向上や吹き上がりの軽さなどは他の要因、たとえば燃料の性状、あるいは気象条件により変化する吸気の温度や湿度、そして大気圧なども関与するため、オイルの性能差による結果だとは言い切れないという問題も出てくる。

ここで注目すべき点は、多くのユーザーレポートに見られる観察ポイントには、エンジンの吹き下がり、あるいはエンジンブレーキの強さ等に言及したものが殆ど見られないことである。吹き下がりやエンジンブレーキ時の抵抗はエンジンのフリクションそのものであるとも言えるにもかかわらず、多くの人達がそこに着目しないのが不思議でならない。勿論、この時のフリクションには補機類の負荷、そしてギヤボックス類の抵抗も含まれるが、加速フィーリングやエンジンの吹き上がり等で判断する場合とは決定的な違いがある。それは、先に問題点として挙げたように、燃焼に関わる要因は完全に排除できるということである。当然、その分だけ正確な判断ができるはずである。

尚、エンジンブレーキについては、タコメーターの数値をデータとして比較できるため、客観性のある分析が可能である。

４．実験及びデータ採取の方法

エンジンブレーキの強さを計る方法として、坂道を下る時のエンジン回転数を調べることにした。下り坂をアクセルＯＦＦで走行し、一定の距離を空走した後のエンジン回転数を読み取る。まずは、データの採取に手頃な坂道を探した。

Ａ地点を通過する時にエンジンの回転数が１，６００ｒｐｍになるよう、手前で速度を調整する。Ａ地点からＢ地点まではアクセルＯＦＦで空走し、Ｂ地点を通過した時のエンジン回転数を読み取る。Ｂ地点でのエンジン回転数が高いほど、フリクションが小さいということになる。Ａ地点の回転数を１，６００ｒｐｍに設定したのは、坂の勾配で決まる飽和速度から決めた。

実験では車両の状態をできるだけ同一にする必要があるので、条件を次のように決めてデータを採取した。また、暖機はエンジンだけでなく駆動系の温度にも配慮し、十分な時間をかけて行った。

　　車両：ＢＮＲ３２
　　ギヤ：５速
　オイル：カストロールＲＳ
エアコン：ＯＦＦ
乗車人数：１名
　　荷物：無し
　　路面：ドライ
　　風速：強風時は避ける

５．採取したデータの分析

再現性を確認する実験であるため、長期に渡ってデータを採取した。尚、外気温度、オイル温度、燃料の残量、エンジン回転数は標準装備のメーターで可能な限り細かく読み取った。

上記のデータを見ると、オイルの温度とエンジンの回転数に相関関係があるように思える。そこで、散布図を描いてみた。

オイルの温度が約１０℃変化すると、Ｂ地点のエンジン回転数は１５０ｒｐｍもの差になって現れている。車速にすると約１割の差である。オイルの粘度は温度により増減し、エンジンのフリクションはオイルの粘度と密接な関係にあることが分かる。低燃費指向のエンジンオイルは低粘度の傾向にあるのと、夏場は燃費が良くなると言われていることにも矛盾しない結果となった。これらのことは理屈で理解していたが、温度または粘度の違いがエンジンブレーキの強さにこれほど明確な差となって現れるとは予想していなかった。

６．エアコンの負荷を計る

エンジンブレーキの強さとフリクションの大きさの関係がイメージしにくいと思うので、参考としてエアコンの負荷を調べてみた。さらに、エンジンを除いた駆動系のみの抵抗を調べるために、ギヤは５速のままでクラッチを切った場合の車速を計ってみた。計測方法は同様にしてＢ地点のエンジン回転数を読み取った。ただし、クラッチを切った時のデータは車速から割り出した理論上のエンジン回転数である。データの採取は信頼性を上げるために、同じ日に続けて２回ずつ行った。尚、エアコンのコンプレッサーは可変容量式であるため、設定をメンテナンスモードに切り換えて最大冷房（▼ボタンを押し続ける）の状態に固定した。

データ番号	エアコン／ＯＦＦ	エアコン／ＯＮ	ギヤ／５速クラッチ断
１	１，７００ｒｐｍ	１，６５０ｒｐｍ	１，９５０ｒｐｍ（６８ｋｍ/ｈ）
２	１，７００ｒｐｍ	１，６５０ｒｐｍ	１，９５０ｒｐｍ（６８ｋｍ/ｈ）

エアコンの消費馬力は３〜５馬力程度と言われているが、エアコンの負荷による回転数の落ち込みはタコメーター上でやっとこさ読み取れる程度の差しかなく、５０ｒｐｍと意外に小さなものだった。それよりも、エンジンオイルの温度差による回転数の増減幅の方が、より大きいことが分かる。また、クラッチを切った場合は車速の増加が大きく、エンジンブレーキの大半がエンジンのフリクションによるものであることが理解できると思う。

７．結論として

エンジンのフリクションは相当に大きなもので、たとえば回転数を上げるとエンジンはそれ自体を動かすために数十馬力（ＧＴ−Ｒクラスは１００馬力くらい）もの動力を必要とする。このフリクションロスを小さくすることは、そのまま出力の向上を意味し、燃費改善の余地も極めて大きい。それだけにオイルに対する期待は大きく、次々と“魔法の添加剤”が登場することになる。

エンジンの状態は様々な要因で変化する。実験の結果からも、特に温度には敏感であることが良く理解できた。エンジンオイルの劣化や添加剤の効果を確認する場合は、温度に配慮することが重要になりそうだ。使用者によって添加剤の評価に大きな違いがあるのも、温度を始めとする様々な要因に惑わされるからではないだろうか。たとえば、富士スピードウェイは海抜約６００ｍの地点にあるため、空気密度は海抜０ｍの地点より約７％も低い。したがって、その分のパワーダウンは避けられない。そのような知識のない一般のドライバーが、果たしてエンジンの微妙な調子の違いを正しく分析できるのだろうか。

実験の結果からも分かるように、エンジンの状態は環境によって常に変化する。オイルの微妙な性能差を体感的なものだけに頼って正確に判断するのは、やはり難しいことだと思う。添加剤等の評価で感覚的なものに疑問を感じる場合は、ひとつの方法として、燃焼条件に左右されることのないエンジンブレーキの強さに注目してみるのも面白いのではないかと思う。

１９９９/０８/２１
２００２/０５/０５　更新

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