エンジンオイルは車のエンジン内部で重要な役割を果たしており、以下のような機能を持っています。
１．潤滑
エンジン内部の金属部品がスムーズに動くよう、摩擦を減らす役割があります。摩擦が減ることで、部品の摩耗が少なくなり、エンジンの寿命が延びます。
２．冷却
エンジンが動作する際、摩擦によって熱が発生します。エンジンオイルはこの熱を吸収し、エンジンを適切な温度に保つ役割を果たします。
３．清浄
エンジン内部で発生する汚れやスラッジ（エンジン内部で固まった汚れ）を吸着し、エンジンの内部を清潔に保ちます。
４．防錆
金属部品が酸化して錆びないよう、エンジンオイルは防錆効果を持っています。
５．気密性の向上
ピストンとシリンダーの間にオイルが入り込むことで、密閉性を高め、圧縮や燃焼を効果的に行うのを助けます。
潤滑
1. 摩擦の低減
エンジン内部では、多くの金属部品が高速で互いに擦れ合っています。たとえば、ピストンはシリンダーの中で上下に動きますし、クランクシャフトやカムシャフトも回転運動を行っています。これらの部品が直接接触すると、非常に大きな摩擦が発生し、部品が摩耗しやすくなります。この摩耗が進行すると、エンジンの効率が低下し、最悪の場合エンジンが破損する可能性もあります。
エンジンオイルは、この摩擦を減らすために金属部品の表面に薄い油膜を形成します。この油膜がクッションの役割を果たし、金属同士の直接的な接触を防ぐことで、摩耗を防ぎます。
2. 耐久性の向上
摩擦が減ることで、エンジン内部の部品が長持ちします。潤滑が十分に行われているエンジンは、摩擦による熱の発生も少なく、全体的なエンジンの耐久性が向上します。特に、高負荷でエンジンを使う場合（高速走行や急加速など）でも、適切なオイルによる潤滑が重要です。
3. 潤滑の仕組み
潤滑は、動摩擦と静摩擦の2つの形態に関わっています。
動摩擦は、部品が相対的に動くときに発生する摩擦です。ピストンやクランクシャフトが動く際に、オイルがこれらの部品の間に入り、滑らかに動かすために摩擦を低減します。
静摩擦は、部品が一度静止してから動き始めるときに発生する摩擦です。エンジン始動時、特に冷えた状態ではオイルが部品全体に行き渡っていないため、この静摩擦が強くなりがちです。そのため、エンジンをかけた直後に急加速するのは避けるべきとされています。
4. 油膜の重要性
潤滑において特に重要なのは「油膜」の厚さです。油膜が厚すぎるとエンジンの抵抗が増し、燃費が悪化する可能性があります。逆に、油膜が薄すぎると摩擦を十分に防げず、部品が直接接触してしまうことがあります。エンジンオイルは、最適な粘度（流動性と抵抗のバランス）を持っていることが重要です。
粘度は、オイル缶に書かれている「SAE規格」で示され、たとえば「5W-30」という表記がよく見られます。数字が小さいほど低温時の流動性が高く（つまり、オイルが柔らかい）、数字が大きいほど高温時でも油膜を維持する力が強い（つまり、オイルが硬い）ことを意味します。車の取扱説明書に記載された適正な粘度を使用することが大切です。
5. 高温や低温での潤滑
エンジンオイルは、エンジンの動作温度に応じてその性能が変わります。エンジンが高温になると、オイルの粘度が低下しやすくなりますが、オイルが高温に耐えられる粘度を保つことで潤滑を維持します。逆に、寒冷時にはオイルが固くなるため、エンジン始動時の潤滑が不十分になりがちです。合成オイルはこうした温度の変化に強く、潤滑性能を安定して発揮するため、過酷な条件下での使用に適しています。
冷却
1. エンジンの熱発生
エンジンは燃料を燃焼させ、そのエネルギーを機械的な動力に変換しますが、その過程で大量の熱が発生します。特にピストン、シリンダー、クランクシャフトなどの金属部品が高速で動く際に摩擦が生じ、この摩擦によってさらに多くの熱が発生します。
エンジンの動作温度は通常100°Cを超え、過酷な条件下では200°C近くになることもあります。この高温状態で適切に冷却されなければ、エンジン内部の金属部品が過熱し、変形や劣化が進んでしまう可能性があります。
2. エンジンオイルによる冷却の仕組み
エンジンオイルは、金属部品を潤滑するだけでなく、エンジン内で発生する熱を吸収し、それをエンジン全体に拡散させる役割を果たしています。
エンジン内部の熱吸収: エンジンオイルは、エンジン内部で最も熱を持つ場所（ピストン、クランクシャフト、シリンダーヘッドなど）を循環し、熱を吸収します。これにより、局所的な過熱を防ぎます。
熱の拡散: 吸収した熱はオイルがエンジン内部を流れる際に分散され、特にオイルパン（オイルがたまる部分）などの比較的冷たい部分で冷却されます。オイルパンでは、オイルがエンジン外部からの空気に接触して放熱することができます。
オイルクーラーの役割: 高性能な車やターボ車などでは、オイルクーラーと呼ばれる専用の冷却装置が設けられていることがあります。オイルクーラーは、エンジンオイルをさらに効率的に冷却し、エンジンの過熱を防ぐためのものです。エンジンオイルがクーラーを通過することで、さらに効率よく温度を下げることができます。
3. エンジンオイルと冷却水の役割分担
エンジンには、エンジンオイル以外にも冷却システムが存在します。通常、冷却水（ラジエーター液）がエンジンブロックやシリンダーヘッド周りを循環して熱を冷却します。しかし、冷却水はエンジンの特定の部分のみを冷却するため、内部の細かな部品（特にピストンやクランクシャフトなど）の直接的な冷却は行いません。
そこで、エンジンオイルは冷却水では届かない細部の金属部品に対して冷却効果を発揮します。冷却水がエンジン全体を大まかに冷やす役割を担っているのに対し、エンジンオイルは特に高温になる摩擦部分や動いている部品を局所的に冷却しています。
4. 温度に応じたオイル選択
エンジンオイルの冷却効果は、オイルの粘度（流動性）と深く関連しています。粘度が高すぎるとオイルがエンジン内を流れにくくなり、冷却効果が低下する可能性があります。逆に、粘度が低すぎるとオイルが薄すぎて油膜が適切に形成されず、摩擦による熱を十分に吸収できなくなります。
そのため、エンジンの動作温度や外気温に応じて適切な粘度のエンジンオイルを選ぶことが重要です。一般的には、以下のような粘度が選ばれます。
寒冷地では、低温時でもオイルが流れやすいよう、粘度が低い（5W-30や0W-20など）のオイルが推奨されます。
高温時やスポーツ走行時では、高温でも粘度が保たれ、冷却効果を発揮するために、粘度が高め（10W-40や15W-50など）のオイルが選ばれることがあります。
5. オイル交換と冷却性能
エンジンオイルは使用するにつれて劣化し、冷却効果も低下します。オイルが劣化すると、汚れやスラッジ（汚れが固まったもの）が混入し、オイルの流動性が低下し、エンジン内をスムーズに循環できなくなります。これにより、冷却効果が落ち、エンジンが過熱するリスクが高まります。
そのため、定期的なオイル交換は冷却性能を維持するためにも非常に重要です。エンジンオイルが新鮮であれば、熱を吸収して効率的に分散させる能力も最大限に発揮されます。
6. オーバーヒート防止
エンジンオイルの冷却機能が低下すると、エンジンがオーバーヒートする危険性があります。オーバーヒートは、エンジンのパフォーマンスを低下させ、最悪の場合、エンジンの深刻な損傷につながることがあります。オイルの適切な管理は、このようなトラブルを防ぐためにも不可欠です。
清浄
1. 汚れの発生原因
エンジン内部では、燃料の燃焼や金属部品の摩耗などにより、さまざまな汚れが発生します。代表的なものには次のようなものがあります。
カーボン: 燃料が不完全燃焼を起こすと、炭素粒子（カーボン）がエンジン内に残ります。
スラッジ: エンジンオイルが酸化したり、燃料や冷却水が混入することで、スラッジと呼ばれる粘り気のある汚れが発生します。これはエンジンオイルの劣化や外的要因でできる汚れです。
金属粉: エンジン内部の金属部品が摩耗することで、微細な金属粉が生成されます。
これらの汚れがエンジン内部に蓄積すると、潤滑不良やエンジンパーツの摩耗を促進し、エンジンの性能低下や故障の原因になります。
2. 清浄剤の働き
エンジンオイルには、こうした汚れを取り除くための清浄剤や分散剤が含まれています。これらの添加剤は次のような役割を果たします。
清浄剤: カーボンやスラッジなどの固形の汚れをエンジン部品の表面から浮き上がらせて、オイルの中に取り込む役割を果たします。これにより、汚れがエンジンの内部に蓄積するのを防ぎます。
分散剤: 浮き上がった汚れがオイル中に分散されるように保ち、汚れが再びエンジン部品の表面に固着するのを防ぎます。この分散効果により、エンジン全体のオイルが均一にクリーンな状態を保つことができるのです。
3. スラッジの防止
エンジンオイルが劣化すると、スラッジと呼ばれる粘り気のある黒い汚れがエンジン内に蓄積されます。スラッジが溜まると、オイルがエンジンの隅々まで行き渡らなくなり、潤滑や冷却の機能が低下するため、エンジンが過熱しやすくなったり、摩耗が進行しやすくなります。
エンジンオイルは、このスラッジの発生を抑制し、エンジン内部の清浄を維持するために重要な役割を果たしています。特に、全合成オイルは、劣化しにくく、スラッジの発生を防ぐ性能が高いため、エンジン内の清潔さを長期間保つことができます。
4. フィルターとの連携
エンジンオイルだけでなく、オイルフィルターもエンジン内部の清浄を保つために重要です。エンジンオイルが汚れを吸着した際、オイルフィルターはその汚れを物理的に除去します。フィルターによって大きな汚れが取り除かれるため、オイルがより長く清浄機能を維持できます。
ただし、フィルターは使い続けると目詰まりして効果が落ちるため、定期的なフィルター交換もエンジンの清浄状態を保つために欠かせません。
5. 汚れの蓄積によるリスク
エンジン内部の汚れが蓄積すると、次のようなリスクが生じます。
潤滑不良: 汚れがオイル通路を塞いでしまうと、オイルが部品の隅々まで行き渡らなくなり、摩擦が増加します。これにより、エンジンの寿命が短くなる可能性があります。
冷却効率の低下: 汚れが溜まると、オイルがエンジン内部をスムーズに流れにくくなり、冷却効率が低下します。結果としてエンジンが過熱し、オーバーヒートの原因となることもあります。
エンジン性能の低下: スラッジやカーボンが蓄積すると、エンジン内部の動作が重くなり、燃費や出力が悪化します。特に、スロットルやインジェクターに汚れが溜まると、燃料供給に影響が出ることもあります。
6. 定期的なオイル交換の重要性
エンジンオイルの清浄機能は時間とともに劣化します。汚れが蓄積してオイル自体が汚れると、清浄機能が低下し、オイルが本来の役割を果たせなくなります。そのため、定期的なオイル交換が重要です。
一般的には、5,000 km ～ 10,000 kmごと、または半年に1回のオイル交換が推奨されますが、車の使用環境やエンジンの種類によって異なるため、取扱説明書の指示に従うことが大切です。特に短距離走行が多い場合や、頻繁に渋滞に巻き込まれる運転環境では、汚れが溜まりやすいため、より頻繁な交換が推奨されることがあります。
7. 高品質オイルの使用
清浄機能を最大限に活かすためには、品質の良いオイルを使用することが重要です。全合成オイルは、鉱物油や部分合成油に比べて清浄性能が高く、長期間エンジン内をクリーンに保つことができます。特に高温や過酷な条件での使用が想定される車両では、高性能な合成オイルが推奨されます。
防錆
1. エンジン内部での錆の発生原因
エンジン内部の錆は、主に湿気や酸化によって引き起こされます。エンジンの動作中や停止後、以下のような要因で錆が発生することがあります。
湿気や水分の混入: 燃料の燃焼やエンジンの冷却中に、水分がエンジン内部に発生することがあります。エンジンが冷えるとき、温度差によって結露が生じ、これが金属部品に触れることで錆が発生する可能性があります。
酸素との接触: 空気中の酸素がエンジン内部に入り込み、金属と反応して酸化（錆びる）することがあります。エンジンの動作中はオイルがエンジン全体に循環していますが、長期間使用しない場合やエンジン停止時には、一部の金属表面が露出してしまうため、錆が発生しやすくなります。
燃料や排気ガスの化学反応: 燃焼過程で生成される酸性の化合物（硫黄酸化物など）がエンジン内部に残留すると、金属を腐食させ、錆を引き起こす可能性があります。
2. 防錆機能の仕組み
エンジンオイルには、防錆のために防錆剤（腐食抑制剤）が含まれています。この防錆剤は、エンジン内部の金属部品を錆から保護するために次のような働きをします。
酸化の防止: 防錆剤は、金属部品の表面に薄い保護膜を形成します。この膜が酸素や水分と金属の直接的な接触を防ぎ、酸化を抑えることで錆の発生を防ぎます。
水分の除去: エンジンオイルの防錆機能には、水分を分離してエンジン内部から排除する役割もあります。水分がオイルに混入すると、オイルの性能が低下し、錆の原因となるため、防錆剤がこれを分散し、錆びやすい状況を防ぎます。
酸性成分の中和: 防錆剤には、燃焼過程で生じる酸性の副産物（硫黄化合物や窒素酸化物など）を中和する機能もあります。これにより、金属が酸性物質に触れて腐食するのを防ぎます。
3. 長期間使用しない場合の錆対策
エンジンオイルの防錆機能は、車を長期間使用しない場合にも重要です。例えば、冬の間に車をガレージに保管していると、エンジン内部が湿気や酸素にさらされやすくなります。このような場合、オイルが金属部品にしっかりと付着していることで、錆を防止します。
定期的なエンジン始動: 長期間車を使用しない場合でも、定期的にエンジンを始動してオイルを循環させることが重要です。これにより、エンジン全体にオイルが行き渡り、錆のリスクを軽減できます。
高品質のエンジンオイルの使用: 高品質なエンジンオイルには、優れた防錆剤が含まれており、長期間の保護を提供します。特に、合成オイルは劣化しにくく、防錆性能が長期間持続するため、保管時にも効果的です。
4. 錆がエンジンに与える影響
エンジン内部で錆が発生すると、次のような問題が生じます。
摩擦の増加: 錆が発生すると、金属部品の表面が粗くなり、摩擦が増加します。これにより、エンジンの動作がスムーズでなくなり、燃費が悪化する可能性があります。
エンジン部品の劣化: 錆びた部分は次第に腐食が進行し、金属が弱くなります。特に、ピストンやクランクシャフトなどの重要な部品に錆が発生すると、エンジンの性能が大幅に低下し、最悪の場合にはエンジンの故障につながることもあります。
オイルの汚染: 錆がエンジン内で発生すると、オイルに金属粒子が混入し、オイル自体が汚染されます。この汚染が進行すると、オイルの潤滑性能が低下し、エンジン内の他の部品にも悪影響を及ぼします。
5. オイル交換と防錆性能
エンジンオイルは時間とともに劣化し、汚れやスラッジが溜まることで防錆性能も低下します。古くなったオイルでは、金属部品を十分に保護できなくなり、錆のリスクが高まります。そのため、定期的なオイル交換が防錆性能を維持するために非常に重要です。
一般的には、エンジンオイルは5,000～10,000 kmごと、または半年に1回の交換が推奨されていますが、使用環境や車種によって異なる場合があります。特に、湿気が多い地域や短距離走行が多い場合は、オイルの劣化が早まるため、より頻繁な交換が推奨されます。
6. 防錆に優れたオイルの選択
防錆性能が求められる車の使用環境や条件に応じて、適切なオイルを選ぶことが重要です。たとえば、頻繁にエンジンを停止したり、長期間車を保管する場合は、高品質な合成オイルが推奨されます。これらのオイルには、防錆性能に優れた添加剤が含まれており、エンジンを長期間保護することができます。
気密性の向上
1. 気密性が重要な理由
エンジン内部では、燃焼室での混合気（空気と燃料）が高圧で燃焼されることによって、エネルギーが生み出されます。この燃焼エネルギーはピストンに伝わり、エンジンの動力となります。燃焼室やピストンの気密性が低いと、次のような問題が発生します。
燃焼効率の低下: 燃焼室の気密性が低いと、燃焼ガスが隙間から漏れ、エネルギーが逃げてしまいます。これにより、燃焼効率が低下し、エンジンのパワーが十分に発揮されなくなります。
オイルの消費量が増える: ピストンリングやシリンダー間の気密性が低いと、エンジンオイルが燃焼室に侵入して燃焼されてしまうことがあります。これにより、オイルの消費量が増加し、オイルの補充が必要になる頻度が上がります。
エンジン性能の低下: 圧縮漏れが発生すると、エンジンの出力が低下し、加速力や燃費が悪化します。さらに、エンジンのスムーズな動作が損なわれ、振動や異音の原因にもなります。
２．エンジンオイルの気密性向上の仕組み
エンジンオイルは、燃焼室とピストンリング、シリンダー壁の間の隙間を埋めることで、気密性を向上させます。具体的には次のような機能があります。
ピストンリングのシール効果: エンジンオイルは、ピストンリングとシリンダー壁の間に薄い油膜を形成します。この油膜が燃焼ガスの漏れを防ぐ「シール」の役割を果たし、燃焼室の圧力を保持します。この圧力の維持によって、エンジンは最大限のパワーを発揮できます。
油膜の厚みと粘度のバランス: エンジンオイルの粘度（オイルの流動性）は気密性の向上に大きく関わります。適切な粘度のオイルを使用することで、ピストンリングとシリンダーの間に十分な油膜が形成され、圧力の漏れを防ぎます。オイルの粘度が低すぎると、油膜が薄くなり気密性が保てなくなる一方、粘度が高すぎると摩擦が増えてエンジン効率が低下します。
エンジン内の温度変化への対応: エンジンは高温で作動するため、エンジンオイルが温度変化によって性能を損なわないことが重要です。高温でも適切な粘度を保ち、油膜が切れずに気密性を維持できるオイルが必要です。特に合成オイルは、高温下でも安定した性能を発揮し、気密性を保つのに優れています。
３．ピストンリングとシリンダーの摩耗防止
エンジンオイルが気密性を向上させるためには、ピストンリングやシリンダー自体の状態も重要です。エンジンが長時間使用されると、これらの部品が摩耗し、隙間が広がることがあります。オイルが適切に働けば、摩耗を最小限に抑え、部品間の隙間を埋めることで、気密性を維持できます。
潤滑と気密性の両立: エンジンオイルは、摩擦を減らして部品の摩耗を防ぐと同時に、ピストンリングやシリンダー間の気密性を確保します。これは、エンジンの寿命を延ばし、効率的な燃焼を続けるために必要です。
４．エンジンオイルの種類と気密性
エンジンオイルの種類によって、気密性の向上に対する性能は異なります。ここでは、代表的なオイルの種類を紹介します。
鉱物油: 鉱物油は比較的コストが安く、一般的な使用環境では十分な性能を発揮しますが、高温や過酷な条件では油膜が薄くなりやすく、気密性の維持が難しくなることがあります。
部分合成油: 鉱物油に比べて高温や過酷な環境での性能が向上しており、気密性をより長期間維持できます。部分合成油はコストパフォーマンスが良く、日常的な使用に適しています。
全合成油: 全合成オイルは、鉱物油や部分合成油に比べて非常に高い温度耐性を持ち、長期間にわたって気密性を維持できます。また、オイル自体が劣化しにくいため、気密性の維持だけでなく、潤滑や清浄、冷却の効果も長持ちします。特に高性能エンジンや過酷な運転環境では、合成オイルが推奨されます。
５．気密性の低下による影響
気密性が低下すると、エンジンの性能にさまざまな悪影響が及びます。
圧縮漏れ: 燃焼室の圧力が低下し、燃焼効率が悪くなります。これにより、エンジンの出力が低下し、加速力や燃費が悪化します。
オイル消費の増加: 気密性が低いと、燃焼室にオイルが侵入して燃焼されやすくなり、オイルの消費量が増えます。これは、エンジン内にオイルが不足する原因となり、潤滑性能の低下につながります。
エンジン内部の汚れの蓄積: 燃焼ガスが気密性の低い部分からエンジン内部に侵入すると、ススやカーボンが蓄積し、エンジン内部を汚染します。これにより、エンジンの動作がさらに悪化し、修理が必要になることがあります。
６．定期的なオイル交換の重要性
エンジンオイルは時間とともに劣化し、気密性を保つ力が低下します。オイルが劣化すると、油膜が十分に形成されなくなり、エンジン内部での圧縮漏れが発生しやすくなります。定期的にオイルを交換することで、気密性を維持し、エンジン性能を保つことができます。
