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モーターオイル、エンジンオイル、またはエンジン潤滑油は、内燃機関の潤滑に使用されるさまざまな物質のいずれかです。モーターオイルは通常、ベースオイルにさまざまな添加剤、特に耐摩耗添加剤、洗浄剤、分散剤、およびマルチグレードオイルの場合は粘度指数向上剤を添加して強化されています。[ 1 ]モーターオイルの主な機能は、可動部品の摩擦と摩耗を低減し、エンジンからスラッジ（分散剤の機能の1つ）とワニス（洗浄剤）を除去することです。また、燃料や潤滑油の酸化に由来する酸を中和し（洗浄剤）、ピストンリングのシール性を向上させ、可動部品から熱を奪うことでエンジンを冷却します。[ 2 ]
前述の基本成分に加え、ほとんどすべての潤滑油には腐食防止剤と酸化防止剤が含まれています。非洗浄性オイルの場合、エンジンオイルは潤滑油基油のみで構成される場合もあれば、潤滑油基油に添加剤を加えて、オイルの洗浄性、極圧性能、およびエンジン部品の腐食防止 能力を向上させる場合もあります。
エンジンオイルは、石油系炭化水素、ポリアルファオレフィン（PAO）、またはそれらの混合物をさまざまな割合で混合したベースオイルを使用してブレンドされ、添加剤の溶解性を向上させるために、重量比で最大20％のエステルが含まれる場合もあります。[ 3 ]
1866年9月6日、アメリカ人のジョン・エリスはコンティニュアス・オイル・リファイニング・カンパニーを設立した。原油の持つ治癒効果の可能性を研究していたエリス博士は、実際には薬効がないことに失望したが、その潤滑特性に強い関心を抱いた。彼は最終的に医師の仕事を辞め、当時非効率的な石油と動物性・植物性脂肪の混合物を使用していた蒸気機関用の、高粘度で純粋な石油系潤滑油の開発に専念した。高温下でも効果的に機能するオイルの開発に成功したことで、彼は大きな成果を上げた。これにより、バルブの固着やシリンダーの腐食が大幅に減少した。
エンジンオイルは、自動車、オートバイ、芝刈り機、発電機など、多くの機械を動かす内燃機関で使用される潤滑油です。エンジン内部では、部品同士が互いに摩擦し合い、その摩擦によって運動エネルギーが熱に変換され、本来なら有効に利用できるはずの動力が失われます。また、摩擦によって部品が摩耗し、エンジンの効率低下や劣化につながる可能性があります。適切な潤滑を行うことで、燃料消費量と動力損失を減らし、エンジンの寿命を延ばすことができます。
潤滑油は、隣接する可動部品の表面間に分離膜を形成し、それらの直接接触を最小限に抑え、摩擦熱を減少させ、摩耗を軽減し、エンジンを保護します。使用中、エンジンオイルはエンジン内を流れる際に伝導によって熱を伝達します。 [ 4 ]オイルポンプが循環するエンジンでは、この熱はオイルパンの外表面上の空気の流れ、オイルクーラーを通る空気の流れ、およびポジティブクランクケース換気（PCV）システムによって排出されるオイルガスによって伝達されます。現代の循環ポンプは通常、乗用車や同程度またはそれ以上のサイズの他のエンジンに搭載されていますが、全損給油は小型および超小型エンジンで依然として人気のある設計オプションです。
ガソリンエンジンでは、トップピストンリングがエンジンオイルを160 ℃（320 °F）の温度にさらすことがあります。[ 5 ]ディーゼルエンジンでは、トップリングがオイルを315 ℃（600 °F）を超える温度にさらすことがあります。粘度指数が高いエンジンオイルは、このような高温では粘度が低下しにくくなります。[ 6 ]ディーゼルエンジンは高圧と極度の高温下で動作するため、適切な潤滑に特に依存します。[ 7 ]
金属部品に油を塗布することで、酸素への接触を防ぎ、高温での酸化を抑制し、錆や腐食を防止します。エンジンオイルには腐食防止剤が添加されている場合もあります。多くのエンジンオイルには、エンジンを清潔に保ち、オイルスラッジの蓄積を最小限に抑えるために、洗浄剤や分散剤も添加されています。オイルは燃焼によって発生した煤を内部に捕捉し、内部表面に付着させないようにします。使用済みオイルが走行後に黒くなるのは、この現象と若干の焦げ付きが組み合わさった結果です。
エンジンの金属部品が摩擦すると、表面の摩耗によって微細な金属粒子が必然的に発生します。これらの粒子はオイル中に混入し、可動部品と接触して摩耗を引き起こす可能性があります。粒子はオイル中に蓄積するため、通常はオイルフィルターを通してオイルを循環させ、有害な粒子を除去します。エンジンによって駆動されるベーンポンプまたはギアポンプであるオイルポンプは、オイルフィルターを含むエンジン全体にオイルを送り込みます。オイルフィルターには、フルフロータイプとバイパスタイプがあります。
車両エンジンのクランクケースでは、エンジンオイルがクランクシャフトジャーナルベアリング（メインベアリングとビッグエンドベアリング）とピストンをクランクシャフトに接続するロッド間の回転面または摺動面を潤滑します。オイルはクランクケース底部のオイルパンまたはサンプに溜まります。芝刈り機エンジンなどの小型エンジンでは、コネクティングロッドの下部にあるディッパーが底部のオイルに浸かり、必要に応じてクランクケース全体にオイルを飛散させて内部部品を潤滑します。現代の車両エンジンでは、オイルポンプがオイルパンからオイルを吸い上げ、オイルフィルターを通してオイルギャラリーに送ります。そこからオイルは、メインジャーナルでクランクシャフトを支えるメインベアリングとバルブを作動させるカムシャフトベアリングを潤滑します。一般的な現代の車両では、オイルギャラリーからメインベアリングに加圧されたオイルがクランクシャフトのメインジャーナルの穴に入ります。
メインジャーナルのこれらの穴から、オイルはクランクシャフト内部の通路を通ってロッドジャーナルの出口穴に流れ込み、ロッドベアリングとコネクティングロッドを潤滑します。より単純な設計では、これらの高速で動く部品が飛び散ってピストンリングとシリンダーの内面との接触面を潤滑する仕組みになっていました。しかし、現代の設計では、ロッドベアリングからロッドとピストンの接続部にオイルを運び、ピストンリングとシリンダーの内面との接触面を潤滑するロッド内の通路も設けられています。このオイル膜は、ピストンリングとシリンダー壁の間のシールとしても機能し、シリンダーヘッド内の燃焼室をクランクケースから分離します。その後、オイルはオイルパンに滴り落ちます。[ 8 ] [ 9 ]
エンジンオイルは冷却剤としても機能します。一部のエンジンでは、クランクケース内のノズルからピストンにオイルを噴射し、高温にさらされる特定の部品を冷却します。一方、オイルプールの熱容量を満たす必要があります。つまり、高負荷時にエンジンを保護するためには、オイルが設計温度範囲に達する必要があります。これは通常、主要な冷却剤である水またはその混合物を作動温度まで加熱するよりも時間がかかります。ドライバーにオイル温度を知らせるために、一部の旧型エンジンやほとんどの高性能エンジン、レーシングエンジンにはオイル温度計が装備されています。
内燃機関を適切なエンジンオイルなしで運転し続けると、まず摩耗や損傷によってエンジンに損傷が生じ、極端な場合には潤滑と冷却の不足によりエンジンが突然停止する「エンジン焼き付き」を引き起こす可能性があります。エンジン焼き付きはエンジン機構に広範囲にわたる損傷を与える可能性があります。[ 10 ] [ 11 ]
従来の2 ストローク エンジン設計は、スノーブロワー、 リーフブロワー、チェーンソー、模型飛行機、ヘッジトリマー、耕うん機など、ほとんどの小型ガソリン駆動の消費者向け機器で使用されています。また、パーソナル ウォータークラフト用のトローリング モーターにも使用されています。この設計では、シリンダーと往復運動アセンブリを潤滑するために、燃料とオイルの比率が 25:1、40:1、または 50:1 などの比率でモーター オイルが燃料に混合されます。この2 ストローク オイルは燃焼中に燃焼し、排出物と非効率の原因となります。[ 12 ]エステルまたはポリグリコールで構成されることが多い無煙の 2 ストローク オイルは、目に見える排出物と環境への影響を減らすように設計されています。特にヨーロッパの環境法規制により、特にレジャー用船舶用途でエステルベースの 2 ストローク オイルの採用が促進されています。これらのモーターは、車両ほど広い使用温度範囲にさらされないことが多いため、これらのオイルは単一粘度オイルである場合があります。船外機や一部のパーソナルウォータークラフトで使用される新しい2ストロークエンジンは、燃料にオイルを混合する必要をなくす直接噴射システムを使用しており、個別のオイルメンテナンス手順を犠牲にして、よりクリーンで効率的な動作を実現しています。ポータブル発電機や「歩行型」芝刈り機は、自動車と同様の4ストロークエンジンを使用しており、標準的なモーターオイルを使用しています。[ 12 ]
ほとんどのエンジンオイルは、原油から得られる重くて粘度の高い石油系炭化水素ベースストックに、特定の特性を向上させるための添加剤を加えて作られています。一般的なエンジンオイルの大部分は、1分子あたり18～34個の炭素原子を持つ炭化水素で構成されています。[ 13 ]可動部品間の潤滑膜を維持する上でエンジンオイルの最も重要な特性の1つは、その粘度です。液体の粘度は、その「粘り気」または流れに対する抵抗の尺度と考えることができます。粘度は、潤滑膜を維持するのに十分な高さでなければなりませんが、あらゆる条件下でエンジン部品の周囲をオイルが流れることができるほど十分に低くなければなりません。粘度指数は、温度変化に伴うオイルの粘度の変化の度合いを示す尺度です。粘度指数が高いほど、粘度指数が低い場合よりも温度による粘度の変化が少ないことを示します。
エンジン始動時に可動部品間の金属同士の接触を最小限に抑えるため、エンジンオイルは想定される最低温度でも十分に流動できなければなりません。流動点は、ASTM D97 で「特定の用途における使用温度の最低値を示す指標」として最初に定義されたエンジンオイルの特性でしたが、[ 14 ]現在では、コールドクランキングシミュレーター(CCS、ASTM D5293-08 を参照) とミニロータリー粘度計(MRV、ASTM D3829-02 (2007)、ASTM D4684-08 を参照) がエンジンオイルの仕様で要求される特性であり、米国自動車技術者協会(SAE) の分類を定義しています。
オイルは主に炭化水素で構成されており、着火すると燃焼します。エンジンオイルのもう一つの重要な特性は引火点です。引火点とは、オイルから引火可能な蒸気が発生する最低温度のことです。エンジンオイルが引火して燃焼するのは危険なので、引火点が高い方が望ましいです。石油精製所では、分留によってエンジンオイルの留分を他の原油留分から分離し、揮発性の高い成分を取り除くことで、オイルの引火点を上昇させ（燃焼しにくくする）のです。
エンジンオイルのもう一つの測定項目は、全塩基価（TBN）です。これはオイルの予備アルカリ度、つまり酸を中和する能力を示す指標です。この値は、mg KOH/（潤滑油1グラム）で表されます。同様に、全酸価（TAN）は潤滑油の酸性度を示す指標です。その他の検査項目には、亜鉛、リン、硫黄の含有量、および過剰な泡立ちの有無の検査などがあります。
ノアック揮発性試験（ASTM D-5800）は、高温環境下における潤滑油の物理的蒸発損失を測定する試験です。API SLおよびILSAC GF-3規格を満たすためには、最大14%の蒸発損失が許容されます。一部の自動車メーカーのオイル規格では、10%未満が要求されています。
典型的な（SAE 20W [ 15 ] ）未使用エンジンオイルの熱的および物理的特性の表：[ 16 ] [ 17 ]
エンジンオイルとオイルフィルターは定期的に交換する必要があります。この作業はオイル交換と呼ばれます。定期的なオイル交換とメンテナンスには一大産業が存在しますが、オイル交換は比較的簡単な車のメンテナンス作業であり、多くの車の所有者が自分で行うことができます。オイル交換とは、エンジンからオイルをドリップパンに抜き取り、フィルターを交換し、新しいオイルを補充する作業です。ただし、ほとんどの地域では、オイル交換後に使用済みオイルをリサイクルすることが義務付けられています。
エンジン内部では、オイルが内燃生成物にさらされるため、運転中に黒煤から微細なコークス粒子がオイル中に蓄積されます。また、金属製のエンジン部品同士の摩擦によって、表面の摩耗から微細な金属粒子が発生します。これらの粒子はオイル中を循環し、部品表面を擦り、摩耗を引き起こす可能性があります。オイルフィルターはこれらの粒子やスラッジの多くを除去しますが、非常に長期間使用すると、最終的にはオイルフィルターが目詰まりを起こすことがあります。
エンジンオイル、特に添加剤は、熱的および機械的な劣化を受け、粘度と予備アルカリ度が低下します。粘度が低下すると、エンジンの潤滑性能が低下し、摩耗が増加し、オーバーヒートのリスクが高まります。予備アルカリ度とは、オイルが酸の生成に抵抗する能力のことです。予備アルカリ度がゼロになると、酸が生成され、エンジンを腐食させます。
エンジンメーカーによっては、使用すべきオイルのSAE（米国自動車技術者協会）粘度グレードを指定しているところもありますが、運転環境によっては、粘度の異なるエンジンオイルの方が性能が良い場合もあります。多くのメーカーはそれぞれ異なる要件を設けており、使用すべきエンジンオイルの指定も行っています。これは、燃費試験で使用したオイルと同じ粘度グレードのオイルを顧客に推奨しなければならないというEPA（米国環境保護庁）の要件によるものです。この排他的な推奨により、気候温度範囲とそれに対応する複数のオイル粘度グレードを示す情報チャートは廃止されました。
一般的に、メーカーが特に指定しない限り、粘度の高いオイルが必ずしも粘度の低いオイルより優れているとは限りません。粘度の高いオイルは、2つの可動面間の部品に長く付着する傾向があり、流動性の高い粘度の低いオイルよりも早く劣化します。粘度の低いオイルは流動性が高いため、新しいオイルがより早く補充されます。寒冷な気候は一般的なオイルを粘度上昇させる効果があり、これが寒い冬の地域でメーカーが粘度の低いオイルを推奨する理由の一つです。
エンジンオイルの交換時期は通常、使用期間または走行距離に基づいて決定されます。これらは、オイル交換の適切な時期を左右する実際の要因（オイルが高温で稼働した時間、エンジンが経験した加熱サイクル数、エンジンの負荷など）の目安です。走行距離は高温での稼働時間を推定するためのものであり、使用期間は車両の走行回数と相関し、加熱サイクル数を把握するためのものです。オイルは冷えたエンジン内に放置しても、著しく劣化することはありません。一方、車が非常に短い距離しか走行しない場合、オイルは十分に温まらず、水分を蒸発させるのに十分な熱がないため、水などの汚染物質が蓄積されます。このような状態のオイルをエンジン内に放置すると、問題が発生する可能性があります。
また、使用するオイルの品質も重要です。特に合成油の場合はなおさらです（合成油は従来のオイルよりも安定性が高い）。一部のメーカーはこの点に配慮していますが（例えば、BMWやVWはそれぞれ独自のロングライフ規格を設けています）、そうでないメーカーもあります。
時間ベースの間隔は、短距離を走行するドライバーを考慮に入れており、短距離走行ではより多くの汚染物質が蓄積されます。メーカーは、エンジンオイル交換の間隔として、時間または走行距離の間隔を超えないように推奨しています。最近の多くの車は、オイルとフィルターの交換間隔をやや長く設定していますが、「過酷な」使用条件では、理想的とは言えない運転でより頻繁な交換が必要となるという制約があります。これは、15キロメートル（10マイル）未満の短距離走行に当てはまります。このような走行では、オイルが作動温度に達する時間が十分に長くないため、凝縮物、余分な燃料、その他の汚染物質が蒸発せず、「スラッジ」、「ワニス」、「酸」、その他の堆積物が生成されません。多くのメーカーは、エンジンコンピューターの計算によって、RPM、温度、走行距離など、オイルを劣化させる要因に基づいてオイルの状態を推定します。あるシステムでは、エンジン内のオイルの透明度を判断するために光学センサーを追加しています。これらのシステムは一般的に、 オイル寿命モニター（OLM）
一部のクイックオイル交換店は、5,000キロメートル（3,000マイル） 、つまり3ヶ月ごとのオイル交換を推奨していますが、多くの自動車メーカーは、これは必ずしも必要ではないと述べています。このため、カリフォルニア州環境保護庁（EPA）は、 「3,000マイル神話」に対抗するキャンペーンを展開し、オイル交換業界の推奨よりも自動車メーカーの推奨するオイル交換間隔を推奨しています。
エンジンオイルを交換する際、使用者は周囲温度の変化に合わせて粘度を調整できる。夏の暑い時期には粘度の高いオイルを、冬の寒い時期には粘度の低いオイルを使用する。低粘度オイルは、近年の車両で一般的に使用されている。
1980年代半ばまでに、推奨粘度は主に燃費向上を目的として5W-30まで低下しました。現代の典型的な例としては、ホンダモーターが12,000キロメートル（7,500マイル）走行で5W-20（最新車両では0W-20）の粘度のオイルを使用していることが挙げられます。エンジン設計は、主にカムやバルブ機構の領域で過度の金属同士の摩耗のリスクなしに、さらに低粘度のオイルを使用できるように進化しています。自動車メーカーが燃費向上を目指してこれらの低粘度オイルを推進する動きに沿って、2013年4月、米国自動車技術者協会（SAE）は、従来の「10で割り切れる」番号システム（低粘度SAE 20から高粘度SAE 60まで）から脱却し、SAE 16粘度等級を導入しました。
自動車技術者協会（ SAE）は、SAE J300として知られる粘度特性に基づいてエンジンオイルを等級付けするための数値コードシステムを確立しました。この規格は世界中で広く使用されており、API [ 19 ]やACEA [ 20 ]などの標準化団体がこれを採用しています。等級には、SAE 30 などの単一等級と、SAE 15W-30 などの複数等級があります。複数等級は、低温時の粘度を指定する冬季等級と、作動温度時の粘度を指定する非冬季等級で構成されます。ポリマー粘度指数向上剤（VII）を使用するエンジンオイルは、複数等級に分類されなければなりません。
せん断によるVIIの破壊は、トランスミッションとモーターが潤滑油を共有する可能性があるオートバイ用途では懸念事項です。このため、オートバイ専用オイルが推奨されることがあります。 [ 21 ]高価なオートバイ専用オイルの必要性は、少なくとも1つの消費者団体によっても疑問視されています。[ 22 ]
エンジン潤滑油は、米国石油協会(API)、SJ、SL、SM、SN、SP、CH-4、CI-4、CI-4 PLUS、CJ-4、CK、FA、および国際潤滑油標準化承認委員会 (ILSAC) GF-3、GF-4、GF-5、GF-6A、GF-6B、ならびに Cummins、Mack、John Deere (およびその他のオリジナル機器メーカー (OEM)) の要件に対して評価されます。これらの評価には、ベンチテスト方法を使用した化学的および物理的特性、ならびにエンジンスラッジ、酸化、コンポーネントの摩耗、オイル消費量、ピストン堆積物、および燃費を定量化するための実際のエンジン運転テストが含まれます。元々は、ディーゼルエンジンで使用される火花点火の S と圧縮の C でした。多くの石油生産者は、今でもマーケティングでこれらのカテゴリを参照しています。[ 23 ]
APIは潤滑油の最低性能基準を定めています。エンジンオイルは、内燃機関の潤滑、冷却、洗浄に使用されます。エンジンオイルは、ほとんど廃盤となった非洗浄性オイルの場合は潤滑基油のみで構成される場合もあれば、潤滑基油に添加剤を加えて洗浄力、極圧性能、エンジン部品の腐食防止能力を向上させる場合もあります。
グループ: 潤滑油基油は、API によって 5 つのグループに分類されます。グループ I 基油は、分留された石油から構成され、酸化耐性などの特定の特性を改善し、ワックスを除去するために溶剤抽出プロセスでさらに精製されます。グループ I で要求される最低 VI 80 を満たさない精製度の低い鉱油は、グループ V に分類されます。グループ II 基油は、分留された石油から構成され、さらに精製および純度を高めるために水素化分解されます。グループ III 基油は、グループ II 基油と同様の特性を持ちますが、グループ III 基油は粘度指数が高くなります。グループ III 基油は、グループ II 基油または水素化異性化されたスラックワックス (グループ I および II の脱ろうプロセスの副産物) をさらに水素化分解することによって製造されます。グループ IV 基油は、ポリアルファオレフィン(PAO) です。グループ V は、グループ I から IV で説明されていないすべての基油を包括するグループです。グループVの基油の例としては、ポリオールエステル（POE）、ポリアルキレングリコール（PAG）、パーフルオロポリアルキルエーテル（PFPAE）、および精製度の低い鉱油が挙げられます。グループIとIIは一般的に鉱油と呼ばれ、グループIIIは通常合成油と呼ばれます（ただし、ドイツと日本では合成油と呼んではいけません）。グループIVは合成油です。グループVの基油は非常に多様であるため、包括的な説明はありません。
API サービス クラス[ 24 ]には、一般的に 2 つの分類があります。Sは「サービス/スパーク点火」（ガソリン エンジンを使用する一般的な乗用車や小型トラック）を表し、C は「商用/圧縮点火」（一般的なディーゼル機器）を表します。テストされ、API 規格を満たしているエンジン オイルは、オイル ユーザーに販売される容器に、サービス カテゴリとともに API サービス シンボル（「ドーナツ」とも呼ばれる）を表示することができます。[ 24 ]
最新の API サービス カテゴリーは、ガソリン自動車および小型トラック エンジン用の API SP です。[ 25 ] SP 規格は、高温堆積物の制御に関する最新のシリーズを含む、一連の実験室およびエンジン テストを指します。現在の API サービス カテゴリーには、ガソリン エンジン用の SP、SN、SM、SL、および SJ があります。以前のすべてのサービス カテゴリーは廃止されています。[ 23 ]ただし、オートバイ用オイルは一般的に SF/SG 規格を使用しています。[ 26 ]
現在のガソリン規格（廃止されたSHを含む）はすべて、リンが触媒コンバーターに及ぼす化学的汚染のため、特定のSAE粘度グレード（xW-20、xW-30）のリン含有量に制限を設けています。リンはエンジンオイルの主要な耐摩耗成分であり、通常はエンジンオイル中にジチオリン酸亜鉛（ZDDP）の形で含まれています。新しいAPI規格が制定されるたびに、リンと亜鉛の制限値が段階的に低く設定され、その結果、特にスライド式（フラット/クリーブ）タペットを備えた古いエンジンに必要な旧式オイルの問題が生じています。世界の主要な自動車/エンジンメーカーのほとんどを代表するAPIとILSACは、API SM/ILSAC GF-4は完全に下位互換性があると述べており、API SMに必要なエンジン試験の1つであるシーケンスIVAは、カムの摩耗保護を特にテストするためのスライド式タペット設計であると指摘しています。後方互換性に賛成する人は皆ではありません。また、「パフォーマンス」エンジンやフルレース仕様のエンジンなど、API/ILSACの要件を超えるエンジン保護要件が求められる特殊な状況もあります。そのため、APIで認められているリン含有量よりも高い特殊オイルが市販されています。1985年以前に製造されたエンジンのほとんどは、亜鉛とリンの減少に敏感なフラット/クリーブベアリング方式の構造になっています。例えば、API SG規格のオイルでは、亜鉛とリンの含有量は1200～1300 ppmでしたが、現在のSM規格では600 ppm未満です。オイル中の耐摩耗性化学物質の減少は、多くの旧型自動車でカムシャフトやその他の高圧ベアリングの早期故障を引き起こし、一部の最新エンジンではカムシャフトギアと噛み合っているオイルポンプ駆動/カムポジションセンサーギアの早期故障の原因とされています。
現在のディーゼルエンジンのサービスカテゴリは、API CK-4、CJ-4、CI-4 PLUS、CI-4、CH-4、およびFA-4です。API CCやCDなどの以前のサービスカテゴリは廃止されました。APIは、API CI-4の問題を解決するために、いくつかの追加要件を含む別のAPI CI-4 PLUSカテゴリを作成しました。このマークは、APIサービスシンボル「ドーナツ」の下部にあります。
API CK-4とFA-4は、2017年モデルのアメリカ製エンジン向けに導入されました。[ 27 ] API CK-4は下位互換性があり、API CK-4オイルは以前のカテゴリーで製造されたオイルよりも優れた性能を発揮し、以前のすべてのモデルエンジンで問題なく使用できると想定されています。
API FA-4規格のオイルは、燃費向上（温室効果ガス排出量の削減）を目的として配合されています。そのため、SAE xW-30規格のオイルをベースに、高温高せん断粘度2.9～3.2 cPを実現しています。ただし、すべてのエンジンに適しているわけではないため、その使用は各エンジンメーカーの判断に委ねられます。また、硫黄分が15 ppmを超えるディーゼル燃料には使用できません。
カミンズは、API CK-4とAPI FA-4の導入に対応して、API CK-4登録オイルのCES 20086リスト[ 28 ]とAPI FA-4登録オイルのCES 20087リスト[ 29 ]を発行しました。バルボリンオイルが推奨されています。
エンジンオイルは特定のAPIサービスカテゴリーを満たすように配合されていますが、実際にはガソリンとディーゼルの両方のカテゴリーに十分適合しています。そのため、ディーゼルエンジンオイルには通常、関連するガソリンカテゴリーが表示されます。例えば、API CJ-4オイルの容器には、API SLまたはAPI SMのいずれかが表示されます。原則として、最初のカテゴリーの要件を完全に満たし、2番目のカテゴリーの要件が最初のカテゴリーの要件と矛盾しない限り、2番目のカテゴリーも完全に満たします。
APIオイルの分類体系では、湿式クラッチ搭載の二輪車向けオイルに関する記述が削除されており、API SJ以降のオイルは自動車および小型トラック向けとされています。そのため、二輪車用オイルは独自の規格に準拠する必要があります。詳細は下記のJASO規格を参照してください。前述のとおり、二輪車用オイルには依然として旧式のSF/SG規格が一般的に使用されています。
国際潤滑油標準化承認委員会（ILSAC）もモーターオイルの規格を定めています。2004年に導入されたGF-4 [ 30 ]は、SAE 0W-20、5W-20、0W-30、5W-30、および10W-30粘度グレードのオイルに適用されます。一般的に、ILSACはAPIと協力して最新のガソリンオイル規格を作成し、ILSACは燃費試験の追加要件を規格に追加しています。GF-4では、APIサービスカテゴリSMでは要求されないシーケンスVIB燃費試験（ASTM D6837）が要求されます。
API SM にも必要な GF-4 の重要な新しいテストは、シーケンス IIIG です。これは、3.8 リットル (230立方インチ)の GM 3.8 L V-6エンジンを125 hp (93 kW)、3,600 rpm、油温150 °C (302 °F)で100 時間運転するというものです。これは、API で指定されたオイルが想定していたよりもはるかに厳しい条件です。通常、油温が100 °C (212 °F)を常に超える車は、ほとんどのターボチャージャー付きエンジンと、特に小排気量で高出力のヨーロッパ製または日本製エンジンのほとんどです。
IIIG 試験は、GF-3 および API SL オイルで使用されていた以前の IIIF 試験よりも約 50% 難易度が高いです[ 31 ] 。2005 年以降、API スターバースト シンボルが付いているエンジン オイルは、ILSAC GF-4 に準拠しています[ 32 ] 。消費者がオイルが ILSAC の要件を満たしていることを認識できるように、API は「スターバースト」認証マークを開発しました。
新しい規格であるGF-5 [ 33 ]が2010年10月に発効した。業界にはオイルをGF-5に変換するのに1年間の猶予が与えられ、2011年9月にはILSACはGF-4のライセンス供与を停止した。
GF-5 が約 10 年にわたって使用されてきた後、ILSAC は 2019 年に最終的な GF-6 仕様を発表し、2020 年 5 月にオイルメーカーと再ブランド業者へのライセンス販売が開始されました。GF6 規格は 2 つあり、GF-6A は GF-5 の発展形であり、完全な下位互換性があり、GF-6B は SAE 0W-16 粘度のオイル専用です。[ 34 ]
ヨーロッパで使用されているACEA（Association des Constructeurs Européens d'Automobiles）の性能/品質分類A3/A5テストは、APIおよびILSAC規格よりも厳格であると言えるでしょう。[ 35 ] [ 36 ] CEC（The Co-ordinating European Council）は、ヨーロッパ内外の燃料および潤滑油テストの開発機関であり、ACEA、ATIEL、ATC、CONCAWEなどの欧州産業グループを通じて規格を設定しています。
ACEAはオイルの認証、ライセンス付与、適合証明書の登録は行いません。オイルメーカーは、認められたエンジン潤滑油業界の基準と慣行に従って、すべてのオイルテストと評価を実施する責任を負います。[ 37 ]
一般的なカテゴリーには、A3/B3 および A3/B4 があり、これらは「長期間のオイル交換間隔で乗用車および小型バン用ガソリンおよびディーゼルエンジンで使用することを目的とした、安定したグレード維持型エンジンオイル」と定義されています。A3/B5 は、低粘度を使用するように設計されたエンジンにのみ適しています。カテゴリー C オイルは触媒および粒子フィルターでの使用に指定されており、カテゴリー E は大型ディーゼル用です。 [ 38 ] [ 39 ]
日本自動車規格協会（JASO）は、日本製ガソリンエンジン向けに独自の性能および品質基準を策定している。
4ストロークガソリンエンジンにはJASO T904規格が使用され、特にオートバイエンジンに関連しています。JASO T904-MAおよびMA2規格は、湿式クラッチでの使用が承認されているオイルを区別するために設計されており、MA2潤滑油はより高い摩擦性能を提供します。JASO T904-MB規格は湿式クラッチでの使用に適さないオイルを示しており、そのため無段変速機を搭載したスクーターで使用されます。JASO MBオイルに摩擦調整剤を添加すると、これらの用途で燃費の向上に貢献できます。[ 40 ]
2ストロークガソリンエンジンにはJASO M345（FA、FB、FC、FD）規格が使用され、[ 41 ]これは特に低灰分、潤滑性、清浄性、低煙、排気詰まりを指します。
これらの規格、特にJASO-MA（二輪車用）とJASO-FCは、APIサービスカテゴリーでは対応できないオイル要件の問題に対処するために設計されています。JASO-MA規格の要素の1つは、湿式クラッチの使用に適しているかどうかを判断するために設計された摩擦試験です。[ 42 ] [ 43 ] JASO-MAを満たすオイルは、湿式クラッチ操作に適しているとみなされます。二輪車専用として販売されているオイルには、JASO-MAラベルが付いています。
1989年の米国材料試験協会（ASTM）の報告書は、高温高せん断（HTHS）の新しい規格を策定するための12年間の取り組みが成功しなかったと述べている。現在の等級基準の基礎となっているSAE J300に言及し、同報告書は次のように述べている。
非ニュートン多段階油の急速な成長により、動粘度はエンジンの重要領域における「実際の」粘度を特徴付けるためのほぼ役に立たないパラメータになってしまった。12年にわたる努力にもかかわらず、さまざまなグレードの高温粘度を表現するためにSAE J300エンジンオイル粘度分類文書の再定義が行われなかったことに失望している人もいる。筆者の見解では、この再定義が行われなかったのは、自動車用潤滑油市場では、HTHSオイル粘度不足に明確に起因する現場での故障が知られていないためである。[ 44 ]
一部のエンジンメーカーや車両メーカーは、特殊なエンジン設計、素材、運転条件に対応するため、オイル仕様と呼ばれる特定のオイル配合の使用を義務付けている。
ゼネラルモーターズは2011年からDexosオイル規格を策定し、ライセンス供与している。Dexos 1とDexos Rはガソリンエンジン向けに設計されており、Dexos 2とDexos Dはディーゼルエンジン向けに設計されているが、Dexos 2は欧州のガソリン車にも適用されている。
Dexos1は2011年に導入され、2015年にDexos1Gen2に置き換えられ、その後Dexos1Gen3が導入されました。Dexos 2は2025年に廃止され、ディーゼルエンジンにはDexos D、ガソリンエンジンにはDexos Rが採用されました。[ 45 ]
1990 年代後半から、例えば BMW は LL-98 (Long Life 1998) と呼ばれる規格を発表しました。この規格では、その規格を満たすために承認されたオイルに特別な添加剤を添加することが求められます。BMW は、EPA 排出ガス基準や MPG 要件、新しいエンジンの要求の高まりに対応するため、定期的に新しい規格を開発しています。正しい規格のオイルを使用しないと、PCV (ポジティブ クランクケース ベンチレーション)、VVT (可変バルブタイミング) システム、ガスケットおよびシール システム、その他の内燃機関部品の早期詰まりやその他の故障を引き起こすことが知られています。これらの規格に含まれる添加剤の一部は、システムの潤滑と清浄を維持するように設計されています。BMW の他の規格の例としては、LL-01、LL-01 fe、LL-12、LL-14+、LL-17 fe などがあります。[ 46 ]ヨーロッパの自動車メーカーはオイル規格の先駆けとなったが、その後アジアやアメリカのメーカーも加わり、機械的および金銭的な損害を避けるために、オイル交換、修理工場、ディーラーがさまざまなオイルを取り扱う必要性が生じた。
エンジンオイルメーカーは、粘度指数向上剤に加えて、スラッジの蓄積を最小限に抑えてエンジンを清潔に保つための洗浄剤や分散剤、腐食防止剤、オイルの酸性酸化生成物を中和するためのアルカリ添加剤などの他の添加剤を配合することがよくあります。市販のオイルのほとんどには、金属同士が接触した場合に接触する金属表面を亜鉛やその他の化合物で保護するための耐摩耗添加剤として、少量のジアルキルジチオリン酸亜鉛が含まれています。ジアルキルジチオリン酸亜鉛の量は、触媒コンバーターへの悪影響を最小限に抑えるために制限されています。後処理装置のもう1つの側面は、オイル灰の堆積です。これは、排気背圧を上昇させ、時間の経過とともに燃費を低下させます。いわゆる「ケミカルボックス」は、現在、硫黄、灰、リン（SAP）の濃度を制限しています。
市販されている添加剤の中には、ユーザーがオイルに添加することでさらなる効果が得られるとされるものもあります。これらの添加剤には以下のようなものがあります。
二硫化モリブデンを含むオイルの中には、エンジンと湿式クラッチ潤滑を共有するオートバイには適さないものがある。 [ 42 ]
化学組成、世界的な拡散、環境への影響から、使用済みエンジンオイルは深刻な環境問題とみなされています。[ 49 ] [ 50 ]現在のエンジンオイル潤滑剤のほとんどには、環境に有害で使用後に処分が難しい石油系基油が含まれています。[ 51 ]アメリカの水路の汚染の40%以上は使用済みエンジンオイルによるものです。[ 52 ]使用済みオイルは、年間1,460 ML (385 × 10 ^ 6 US gal)で、主に不適切な処分によるもので、米国の港湾や水路におけるオイル汚染の最大の原因と考えられています。[ 53 ]海洋におけるエンジンオイル汚染の最大の原因は、排水溝や都市部の道路からの流出水であり、その多くはエンジンオイルの不適切な処分によるものです。[ 54 ] 1 ガロン (3.8 L)の使用済みオイルは、水面に32,000 m 2 (8 エーカー) の油膜を生成し、魚、水鳥、その他の水生生物を脅かす可能性があります。 [ 53 ]米国環境保護庁 (EPA) によると、水面の油膜は溶存酸素の補充を妨げ、光合成プロセスを阻害し、日光を遮断します。[ 55 ]使用済みオイルの淡水生物および海洋生物への毒性影響は様々ですが、いくつかの淡水魚種では 310 ppm の濃度で、海洋生物では 1 ppm という低濃度でも、重大な長期影響が確認されています。[ 55 ]エンジンオイルは、特に健全な土壌に依存して成長する植物にとって、環境に非常に有害な影響を与える可能性があります。エンジンオイルが植物に影響を与える主な方法は 3 つあります。
使用済みエンジンオイルを土地に投棄すると、土壌の生産性が低下します。[ 55 ]不適切に処分された使用済みオイルは、埋立地、下水道、裏庭、雨水排水溝に流れ込み、土壌、地下水、飲料水が汚染される可能性があります。[ 56 ]
合成潤滑油は、第二次世界大戦で必要な原油が不足したため、1930年代後半から1940年代初頭にかけて、ドイツの科学者によって鉱物潤滑油（および燃料）の代替品として初めて大量生産されました。合成潤滑油の人気が高まった大きな要因は、合成潤滑油が、ワックス含有量が高い石油系潤滑油が固化してしまうような、ドイツ東部戦線で遭遇するような極低温下でも流動性を維持できる能力でした。1950年代から1960年代にかけて、合成潤滑油の使用は、温度スペクトルのもう一方の端にある特性、つまり鉱物系潤滑油が分解してしまうような高温下でも航空機エンジンを潤滑できる能力によって拡大しました。1970年代半ばには、合成モーターオイルが初めて自動車用途向けに配合され、商業的に使用されました。モーターオイルの粘度を表すSAEシステムは、合成オイルにも適用されます。
合成油は、グループIII、グループIV、または一部のグループVの基油から作られます。合成油には、合成エステル（グループV）などの潤滑油のほか、GTL（メタンガス・ツー・リキッド）（グループIII+）やポリアルファオレフィン（グループIV）などの「その他」の潤滑油も含まれます。理論的には、合成油は純度が高く、したがって特性制御が優れているため、高温と低温の両極端において優れた機械的特性を発揮します。分子は大きく「柔らかく」作られているため、高温でも良好な粘度を維持できますが、分岐した分子構造は凝固を妨げ、低温でも流動性を保ちます。そのため、温度の上昇に伴って粘度は低下しますが、これらの合成エンジンオイルは、従来の石油系基油よりも高い粘度指数を持ちます。特殊な設計により、高温と低温の両方でより広い温度範囲に対応でき、多くの場合、流動点も低くなります。粘度指数が向上しているため、合成油は粘度指数向上剤の使用量を減らすことができます。粘度指数向上剤は、オイルの経年劣化に伴って熱的および機械的に最も影響を受けやすいオイル成分です。そのため、合成油は従来のエンジンオイルほど急速に劣化しません。しかし、粒子状物質はオイル中に分散しやすくなったとはいえ、オイルフィルターはやはり粒子状物質で詰まってしまいます。そのため、合成油を使用する場合でも、定期的なオイルとフィルターの交換は必要ですが、合成油メーカーの中には、酸化による劣化が軽減されるため、オイル交換の間隔を長くできる、場合によっては16,000～24,000キロメートル（9,900～14,900マイル）まで延ばせると提案しているところもあります。
テスト[ 57 ]によると、完全合成油は過酷な使用条件下で従来のオイルよりも優れており、標準条件下ではより長く優れた性能を発揮する可能性がある。しかし、大多数の車両用途では、添加剤で強化され、1世紀以上にわたる開発の恩恵を受けた鉱物油ベースの潤滑油が、ほとんどの内燃機関用途で依然として主要な潤滑油となっている。[ 58 ]
バイオベースオイルは、19 世紀に石油ベースのオイルが開発される以前から存在していました。バイオ燃料の出現と環境に優しい製品への需要の高まりにより、バイオベースオイルは再び注目を集めています。環境に優しい製品を追求するため、1996 年にキャノーラベースのモーターオイルの開発が始まりました。パデュー大学は、そのようなオイルの開発とテストを行うプロジェクトに資金を提供しました。テスト結果は、テストされたオイルの満足のいく性能を示しています。[ 59 ]世界および米国におけるバイオベースのモーターオイルとベースオイルの現状に関するレビューでは、バイオベースの潤滑剤が、現在の石油ベースの潤滑剤供給を増強し、多くの場合それを置き換える可能性を秘めていることが示されています。[ 60 ]
USDA 国立農業利用研究センターは、植物油と動物油から作られたエストライド潤滑油技術を開発しました。エストライドは、エンジン潤滑油を含む幅広い用途で大きな可能性を示しています。[ 61 ] USDA と協力して、カリフォルニア州に拠点を置く Biosynthetic Technologies 社は、モーターオイルや工業用潤滑油に使用するために、エストライド技術を使用した高性能の「ドロップイン」バイオ合成油を開発しました。このバイオ合成油は、石油に関連する環境問題を大幅に軽減する可能性を秘めています。独立したテストでは、バイオ合成油がエンジンや機械を保護するための最高評価の製品の一つであることが示されているだけでなく、バイオベースで生分解性があり、無毒で、海洋生物に生物蓄積しないことも示されています。また、バイオ合成ベースオイルで配合されたモーターオイルや潤滑油は、石油ベースのオイルでリサイクルおよび再精製することができます。[ 62 ]米国に拠点を置くグリーンアーステクノロジーズ社は、動物油から作られたG-オイルと呼ばれるバイオベースのエンジンオイルを製造している。[ 63 ]
多くの消費者向け容器に使われている一般的なプラスチック製品であるポリエチレンを分解するプロセスでは、高価なフィッシャー・トロプシュ法を回避し、潤滑剤への変換に適した分子特性を持つパラフィン状のワックスに変換します。プラスチックを溶かして炉に送り込みます。炉の熱でポリエチレンの分子鎖が分解されてワックスになります。最後に、ワックスを触媒処理して分子構造を変化させ、透明なオイルにします。[ 64 ]
エステルまたは炭化水素エステル混合物に基づく生分解性モーターオイルは1990年代に登場し、2000年以降は欧州製剤指令（EC/1999/45）のバイオ無毒性基準を満たす配合が開発されました。[ 65 ]これは、OECD 301x試験方法に従って生分解性であるだけでなく、水生生物（魚、藻類、ミジンコ）に対する毒性もそれぞれ100 mg/Lを超えていることを意味します。
エンジンオイルに適した別の種類のベースオイルはポリアルキレングリコールです。これらは灰分ゼロ、バイオ無毒性、リーンバーン特性を備えています。[ 66 ]
エンジンオイル製品に含まれるオイルは、エンジン内で使用されると分解して燃焼し、粒子や化学物質で汚染されて潤滑剤としての効果が低下します。再精製は、汚れたオイルから汚染物質や使用済み添加剤を取り除きます。そこから、このきれいな「ベースストック」を、バージンベースストックと新しい添加剤パッケージとブレンドして、すべてバージンオイルで作られた潤滑剤と同じくらい効果的な最終潤滑剤製品を作ります。[ 67 ]米国環境保護庁（EPA）は、再精製製品を少なくとも25%の再精製ベースストックを含むものと定義していますが、[ 68 ]他の基準ははるかに高いです。カリフォルニア州の公共契約法では、再精製エンジンオイルを少なくとも70%の再精製ベースストックを含むものと定義しています。[ 69 ]
1980年代初頭に現在のポリエチレン製プラスチックボトルが登場する以前は、エンジンオイルはガラス瓶、金属缶、金属と段ボールの混合缶で小売販売されていました。再利用可能な注ぎ口は缶とは別に作られており、缶切りのような先端の穴を開けてオイルを簡単に注ぐことができました。
現在、米国ではエンジンオイルは一般的に1クォート（950mL ）のボトルで販売されており、 1リットル（33.8液量オンス）のボトルはまれです。また、小型から中型のエンジンのほとんどが約3.6～5.2リットル（3.8～5.5米クォート）のエンジンオイルを必要とするため、約4.4～5リットル（4.6～5.3米クォート）の大型プラスチック容器でも販売されています。世界の他の地域では、1リットル、3リットル、4リットル、5リットルの小売用パッケージが最も一般的です。
大規模ユーザー（ドライブスルー式オイル交換店など）への配送は、タンクローリーによるバルク配送、または1バレル（160リットル）ドラム缶での配送が一般的で、ヨーロッパでは208リットル（55米ガロン）と60リットル（16米ガロン）のドラム缶が一般的です。
エンジンオイルを人間が摂取することは危険です。未使用のエンジンオイルを少量摂取すると、一般的に軟便または下痢を引き起こします。エンジンオイルを誤嚥する可能性もあります。これにより、咳、喘鳴、または呼吸困難を引き起こす可能性があります。皮膚がエンジンオイルに接触すると、脱脂が起こる可能性があります。[ 70 ] [ 71 ]エンジンオイルは、裸火にさらされると発火する可能性があります。[ 72 ]
このデータから、オートバイ専用オイルはオートバイで使用した場合、自動車用オイルよりも優れた潤滑性を提供するという、常に用いられる主張には妥当性がないように見えるかもしれない。粘度低下が唯一の基準であるならば、オートバイ専用に設計されたオイルに余分なお金をかける理由は確かにない。しかし、石油系製品よりも合成油や合成ブレンド油を使用する正当な理由があるように思われる。
