23

JASO DH-2F 対応超省燃費ディーゼルエンジン油「ディーゼルグランド DX 0W- 30」の開発〈松田報裕充〉

文2

JASO DH-2F対応超省燃費ディーゼルエンジン油「ディーゼルグランドDX 0W-30」の開発
中央技術研究所

潤滑油研究所

エンジン油グループ

1. はじめにまつだ松田ひろみつ裕充

超省燃費ディーゼルエンジン油として「ディーゼルグランドDX 0W-30」を開発し、2018 年 2 月に発売する。本稿では、内燃機関の中で、ディーゼルエンジンは燃費が良く、高DH-2F 規格について説明するとともに、この「ディーゼルグい耐久信頼性を有することから、車両、建機、船舶など

ランドDX 0W-30」の開発経緯とその性能について報告する。

幅広い分野で使用されている。その反面、排出ガス中のPM（Particulate Matter,：粒子状物質）と NOX（Nitrogen

2. DH-2F 規格について

Oxides,：窒素酸化物）が多く、これによる大気汚染が大きな社会問題となった。そのため、日本では 1994 年制

2. 1 規格動向

定の「短 期規制」以降、PM と NOX の大幅な低 減が 求

JASO の大型ディーゼルエンジン油規格としては、これまめられてきた。例えば 2009 年に導入されたいわゆる「ポでに、長期排ガス規制対応およびそれ以前のエンジン用とスト新長期規制」では、PM が 1994 年規制値の 1/100、して DH-1 規格が 2000 年に、そして新長期排ガス規制対また NOX は同規 制 値の 1/9 となっており、 排出ガス規応エンジン用として硫酸灰分量や硫黄量などにケミカルリ制は大幅に強化された。こうした規制に対し、各自動車ミットを設けた DH-2 規格が 2005 年に制定された。これ

会社はエンジンの燃 焼 改善により PM と NOX の発 生をらの JASO 規格には省燃費性に関する要求は含まれてい抑えるだけでなく、PM 処 理のための連 続再 生 型 DPFない。一方、米国 API（American Petroleum Institute,（Diesel Particulate Filter）や NOX 処 理 の た め の 尿 素：アメリカ石油協会）規格でも大型車用ディーゼルエンジンSCR（Selective Catalytic Reduction,： 選択還元型触媒）油の省燃費油規格は今までなかったが、2016 年 12 月におよび NOX 吸蔵触媒などの後処理装置を導入することに省燃費油の新規格 API FA-4 が市場導入された（ただしより対応してきた。

API FA-4 では、ディーゼルエンジン油の省燃費性を燃費

こうした技術革新により排出ガスがクリーンになってきた中、自動車全体の CO2 排出量の約 27％を占める大型試験によって評価するのではなく、高温高せん断粘度の低粘度化により規定するものとなっている）。

ディーゼルエンジン車にもガソリンエンジン車同様に燃費前記の通り燃費目標基準が JASO 規格に反映されてい改善が求められるようになってきた。2005 年施行の改正ないことや API 規格の動向を踏まえ、国内の自動車、石省エネ法において、初めて重量車（＝大型ディーゼルエン油、建機等業界から、JASO 規格に大型車用ディーゼルジン車）燃費基準として 2002 年度対比での燃費目標値がエンジン油の燃費試験法およびそれを盛り込んだ省燃費設定された。この燃費目標値は車両の種類・重量に応じディーゼルエンジン油規格を作成することが強く要望されて細かく設定されているが、平均すると 2002 年度対比でた。その結果、石油連盟と一般社団法人日本自動車工業

1）

約 12% の燃費改善が求められている 。この後も継続し会および建機業界等に属する多くの企業・団体で構成さた燃費改善が要求されており、最近では新たに 2025 年度

れた JASO ディーゼルエンジン油改正タスクフォースによ

燃費基準案として 2015 年度対比約 13.5％の燃費改善がり、新しい省燃費性評価試験法 JASO M362：2017 が開提案されている 2）。

発された 。また、この省燃費試験を用いた省燃費性能

4）

こうした日本国内の背景を踏まえ、排出ガス後処理装置を要求項目に盛り込んだ大型車用省燃費ディーゼルエンジへの対応とともに省燃費性能も盛り込んだ大型車用省燃ン油規格 JASO DH-2F が 2017 年 4 月に制定され、2017費ディーゼルエンジン油規格 JASO（Japan Automobile

年 10 月から市場導入開始となった。DH-2 性能に省燃費Standards Organization ,：日本自動 車 規 格）DH-2F が性（Fuel economy）を付与した規格である事がイメージし2017 年 4 月に新しく制定された。

やすいように DH-2F と命名されており、改正された自動車

当社では、これまで省燃費ディーゼルエンジン油とし用ディーゼル機関潤滑油規格 JASO M355：2017 に記載て「ディーゼルグランド DX 5W-30」や「ディーゼルグランドの通り、省燃費性以外の要求性能とその規格値は従来の3）DX 0W-40」 を開発してきたが、新たに DH-2F 規格対応

DH-2 と変わらない規格となっている（表 1）。

− 23 −JXTG Technical Review・第60巻第1号（2018年3月）

JASO DH-2F 対応超省燃費ディーゼルエンジン油「ディーゼルグランド DX 0W- 30」の開発〈松田表124裕充〉

大型ディーゼルエンジン油規格（JASO M355：2017より一部抜粋）
DH-1

DH-2

DH-2F（新）ピストン清浄性

N04C（JASO M336）

動弁系摩耗

N04C（JASO M354）
N04C（JASO M362）
（新）

省燃費性

−

燃費向上率（新油）−： 3.7% 以上

燃費向上率（新油 + 劣化油）： 6.8% 以上
塩基価（mgKOH/g）

10.0 以上

5.5 以上硫酸灰分 （mass%）−

1.0 ± 0.1

りん（mass%）−

0.12 以下

硫黄（mass%）−

0.5 以下

2. 2 省燃費性評価試験法とエンジン・車両諸元を、重量車燃料消費率計算用プログ

新しく開発された省燃費性評 価試験 法 JASO M362：

ラムに入力することにより、JE05 モードでの運転をシミュ

2017 について、試験エンジンは現在の清浄性試験（JASOレーションし、燃費を算出する。なお、試験時のエンジン

M336：2014）や動 弁 系 摩 耗 試 験（JASO M354：2015）

油温度については、冷機状態を想定した 60℃および暖気で使用されているのと同じ日野自動車製 N04C-VH（図 1、状態を想定した 90℃の 2 条件で行われる。

表 2）を用いている。

試験油の省燃費性は得られた燃費データを元に基準油であるDBL1（粘度グレードは SAE 30（Society of AutomotiveEngineers, ：米国自動車技術者協会粘度分類））に対する燃費向上率として求められる。また、使用過程における燃費向上がお客様にとって重要なことから、本試験において各試験油は新油だけでなく数万 km 走行を想定した劣化油の燃費も測定する。劣化油は燃費試験用エンジンとは別の耐久試験専用のエンジンを用い、JASO M336 又はM354（これら 2 つは運転条件は同一）に従って 200 時間の耐久試験を行い作成する。
試験油（新油および劣化油）の燃費測定順序を図 2 に示す。各試験油の燃費測定においては、その測定の前後に基 準油 DBL1 の燃費を測定し、燃費向上率の算出に図1用いる。例えば試験油の新油の燃費向上率は、①と③の省燃費性評価試験用エンジン（N04C-VH）
表2

DBL1（新油）の燃費の平均値に対する燃費向上率を油温60℃、90℃毎に求め、最終的には 60℃と 90℃での燃費エンジン諸元向上率を平均した値が、試験 油（新油）の燃費向上率となる。また試験油の劣化油の燃費向上率についても同様

日野自動車製 N04C-VH
直列 4 気筒であり、③と⑤の DBL1（新油）の燃費の平均値と④の試

総排気量 , L

4.009

験油（劣化油）の燃費を比較し、油温 60℃、90℃毎の燃燃焼室形状

直接噴射式

費向上率および、その平均値として試験油（劣化油）の燃気筒数

過給機費向上率を得ることができる

インタークーラーターボ4）、5）。JASO DH-2F 規格に

最大出力 , kW/（r/min）

120/2,800

おける省燃費性の規格値は、新油平均燃費向上率が 3.7%

最大トルク, Nm/（r/min）

430/1,600

以上、かつ新油平均燃費向上率と劣化油平均燃費向上率の合計が 6.8% 以上と規定されている。

このエンジンを用いた試 験の中で、各試 験 油の燃費（km/L）は、国土交通省が定めた重量車燃料消費率試験方法（TRIAS 5-8-2010）の計算プログラムの規定に準じ算出される。具体的には、台上エンジン試験装置にて、モータリング試験でのフリクショントルクの測定および定常条件・アイドリング条件でのファイアリング燃費試験を行い、これらの結果から燃費マップを作成する。この燃費マップ
JXTG Technical Review・第 60巻第1号（ 2018年3月）− 24 −

図2

試験油の燃費測定順序

25

JASO DH-2F 対応超省燃費ディーゼルエンジン油「ディーゼルグランド DX 0W- 30」の開発〈松田裕充〉

2. 3 DH-2F 規格対応について
この新しい省燃費性評価試験法において、新油平均燃費向上率の規格値 3.7% 以上というのは、粘度グレードがSAE 5W-30 であるいくつかの市販品の中で、中間的な省燃費性能を有するオイルが合格するように設定された 4）。
そのため、この新しい省燃費ディーゼルエンジン油規格
JASO DH-2F に対応したディーゼルエンジン油を開発するにあたり、10W-30 や 15W-40 などの 5W-30 より高い粘度グレードではこの省燃費性評価試験に合格することが難しく、5W-30 またはこれより低い粘度グレードにする必要が

図3あると推定される。

実用温度域での低粘度化のイメージ

当社は 大 型車用省燃 費ディーゼルエンジン油としてディーゼルグランド DX 5W-30 を開発済みであるが、今回これよりも更に優れた省燃費性を有する DH-2F 適合油として「ディーゼルグランド DX 0W-30」を開発することとした。この開発について、次章以降で報告する。

3.「ディーゼルグランド DX 0W-30」の開発
3. 1「ディーゼルグランド DX 0W-30」の基本設計
大型車用省燃費ディーゼルエンジン油規格である JASO

図4

DH-2F 規格に適合し、かつ優れた省燃費性を有するこ40℃動粘度の比較とを本 開発 の目標とした。 最 上 級の省燃費 性を有するエンジン油の省燃費化手法としては、前記のような低粘ディーゼルエンジン油とするため、5W-30 から低粘度化度化による粘性抵抗の低減だけでなく、摩擦低減剤の添するとともに摩 擦 低 減 剤として MoDTC（Molybdenum加による低摩擦化が一般的である。摩擦低減剤としては、Dialkyldithiocarbamate,： モリブデンジチオカーバメイト）

アルコールや脂肪酸などの末端に極性基を持った油性剤を適用することにより、大幅な省燃費性の向上を図った。

タイプと MoDTC（図 5）のような有機モリブデンタイプが粘度の設定について、高温側の粘度は高温域でも十分知られており、このうち MoDTC は高い摩擦低減効果をな粘度を維持しエンジン信頼性を確保するため、当社従有することから、省燃費ガソリンエンジン油に使用されて来省燃費油 5W-30 と同じ SAE 30 とした。一方で、低温いる。一方、大型車用ディーゼルエンジン油での MoDTC側の粘度を低減し SAE 0W とすることで、実用温度域での適用については、ススが混入した際に摩擦低減効果をの粘度を下げ、省燃費性の向上を図った（図 3）。高温側失うことが知られており 6）、ほとんど使用されていない。たの粘度を保つ一方、低温側での粘度を低くするには、基だ、近年はディーゼルエンジンの燃焼制御の改善が進み、油や粘度指数向上剤により粘度指数を高くする必要があ

スス発生量が過去よりも少なくなっていることを踏まえ、る。粘度指数とは温度による粘度変化を指標化したもの

本開発ではこの MoDTC を適用することとした。

であり、粘度指数が高いほど温度による粘度の変化度合いが小さいことを示す。基油としては当社が独自に開発した高粘度指数 基油である WBASE を用いた。この基油は 従 来 の Group Ⅲ 基 油［API（American PetroleumInstitute, 米国石油協会）の基油分類］や PAO（Poly- α-Olefin）よりも高い粘度指数を示すという特徴がある。今

図5回、この WBASE と高性能の粘度指数向上剤を用いることにより、図 4 に示す通り低温側の粘度である 40℃動粘MoDTC の分子構造

3. 2 省燃費性度を大幅に低減した。
「ディーゼルグランド DX 0W-30」の省燃費性について、省燃費性評 価試 験 JASO M362 にて確認した。基 準油
DBL1 対比の新油、劣化油の燃費向上率およびその合計値を図 6 に示す。「ディーゼルグランド DX 0W-30」の新油燃費向上率は 4.9% と DH-2F の規格値 3.7％以上を満− 25 −JXTG Technical Review・第60巻第1号（2018年3月）

JASO DH-2F 対応超省燃費ディーゼルエンジン油「ディーゼルグランド DX 0W- 30」の開発〈松田26裕充〉

表 3 「ディーゼルグランド DX 0W-30」の代表性状足した。また「ディーゼルグランド DX 5W-30」と比較すると 1% 以上燃費が向上し、低粘度化や MoDTC の適用により優れた省燃費性を示した。0W-30 の劣化油の省燃費性については、新油燃費向上率と同等の結果であり、スス密度（15℃）

g/cm30.842

動粘度（40℃）

mm 2/s47.0（100℃）との相性から懸念されていた MoDTC の燃費向上効果の2mm /s

粘度指数持続性については問題ない結果であった。新油燃費向上

205℃

流動点率と劣化油燃費向上率の合計値については 9.8% と、規塩基価<−45mgKOH/g

1.5（塩酸法） mgKOH/g

6.0

酸価

格値 6.8% 以上を大幅に上回る結果であった。

9.95

硫酸灰分mass%

1.05

NOACKmass%

11.8

4. おわりに新しい大型車用省燃費ディーゼルエンジン油規格 JASO
DH-2F が、2017 年 10 月から市場導入開始となり、この新規格に対応した超省燃費ディーゼルエンジン油「ディーゼルグランド DX 0W-30」を開 発した。「 ディーゼルグランド DX 0W-30」は、 低 粘 度化や摩 擦 低 減 剤である
MoDTC の適用により、当社の従来品である省燃費ディー
図 6 「ディーゼルグランド DX 0W-30」の省燃費性評価試験結果

ゼルエンジン油「ディーゼルグランド DX 5W-30」よりも高い省燃費性能を有している。

3. 3 耐久信頼性

この「ディーゼルグランド DX 0W-30」は、2018 年 2 月「ディーゼルグランド DX 0W-30」のエンジン耐久信頼性に発売する。大型車用ディーゼルエンジン油については今について、ピストン清浄性試験（JASO M336）および動弁後も省燃費性の向上が要望されると考えられる。今回の系摩耗試験（JASO M354）にて確認した。ピストン清浄開発で得られた知見を更なる高性能エンジン油の開発に性試験のピストン堆積物加重総デメリット評点および動弁役立てていく所存である。

系摩耗試験のタペット摩耗量について、市場品 DH-2 10W− 引用文献 −30 と比較した結果を図 7 に示す。ピストン清浄性については 10W-30 から約 15% 改善し、良好なピストン清浄性能を有することを確認した。また、動弁系摩耗についても一般

1） 国 土交通省ホームページ, 重量車の 2015 年度燃費基

的には粘度が低いほど摩耗量が増える傾向であるが、今準に関する最終取りまとめ（平成 17 年 11 月）; http://

回添加剤処方を工夫した結果 10W-30 と比較して約 50%

www. mlit .go.jp/jidosha /sesa ku /environment /改善し、優れた摩耗防止性を有する事を確認した。

ondan/juryoushamatome0511.pdf

この「ディーゼルグランド DX 0W-30」は、省燃費性や耐2）国 土交 通 省ホームページ , 重 量車の 2025 年度 燃費

久信頼性以外の DH-2F 要求性能についても規格を満足す

基 準に関するとりまとめ（平成 29 年 12 月）; http://
www.mlit.go.jp/common/001213816.pdf

ることを確認しており、2018 年 2 月に発売となった。この「ディーゼルグランド DX 0W-30」の代表性状を表 3 に示す。

3）吉田悟 ; ENEOS Technical Review, 56, 2, 26（2014）4）吉田悟 , 富澤憲次 , 田谷隆裕 , 中村洋一郎 , 端本健 ,橋本隆 , 佐藤元重 , 高橋朋応 , 高畠厚博 , 山守一雄 ,平野聡伺 , 山下実 , 鑓恵介 , 森内敬久 , 荒井康 , 中條
智哉 , 松浦賢 , 赤松篤 ; 自動車技術会学術講演会前刷
集 No. 157-16, 文献番号 20166285 （2016）,
5）内藤康司 ; 潤滑経済 , 2017 年 1 月号
6）黒 澤修 , 山田恭久 , 加賀谷峰夫 ; 石油製品討論会 , 3947（2000）

図 7  「ディーゼルグランド DX 0W-30」のエンジン耐久信頼性試験結果
JXTG Technical Review・第 60巻第1号（ 2018年3月）− 26 −