エンジン
TM-SQUARE 「K14C」エンジンオイル 開発ストーリー! ① 

2019年07月31日(水)

いよいよ、販売がスタートした、TM-SQUARE 「K14C」エンジンオイル!

ということで!!
今回から、2回に分けて、TM-SQUARE が魂を込めて開発した、ZC33S専用エンジンオイル「K14C」の開発ストーリーをご紹介したいと思いますので、どーぞよろしくお願いします!

まず、本格的に開発をスタートする前に、何度かZC33Sスイフトをサーキットで走らせてみて我々が思ったこと、それは、「油温が想像以上に上がらない」ということでした。

ZC31S/ZC32S では、サーキット走行を行うと、油温計を見るのが怖いぐらい油温が上昇しましたが(全開で連続走行すると、150℃はあたり前!)、ZC33Sは真夏の開発テストでも、5~10Lapの連続走行では、110℃レベル。20Lapぐらいずっと全開で走り続けて、120~125℃あたりと、油温の上昇はかなり限定的でした。

まぁ~、整備書の表記では、オイル交換時3.1L(オイルフィルター交換時は、3.3L)という、非常に不安な油量でありながら、サーキットの全開走行において、ここまで油温が上がらないことに、正直、驚きました・・・。ちなみに、当初、開発&リリースを予定していたオイルクーラーは、「必要なし!」ということで、開発をSTOPしたという経緯があるぐらい、油温上昇に対して優秀! といったイメージの中、ZC33S専用エンジンオイル「K14C」の開発はスタートしたのであります。ハイ。

そして、まず、ベンチマークとなる純正オイル(5w-30)にて、DATAロガーを装着した状態にて走行すると、K14Cエンジンのネガな部分が明確になったのであります。

以下が、富士スピードウェイ ショートコースをスイフトスポーツZC33Sにて走行したときのDATAロガーを1Lapのみ切り取ったものです。

青ライン  車速(スピード)
緑ライン  エンジン回転数
赤ライン  油圧
黒ライン  アクセル(アクセル開度)

注目いただきたいのは、油圧(赤ライン)のロガーです。

K14Cエンジンの場合、オイルポンプは、クランクシャフトの回転から動力を得ていますので、通常、エンジン回転数が高い状況 ① での油圧は高く、反対にエンジン回転数が低い状況 ② での油圧は低くなります。しかし、グラフ内 ③ の部分では、エンジン回転が高く、アクセル全開という高負荷の状態にも関わらず、油圧が大きく下降するという非常にシリアスな状況が発生しています。

このアクセル全開時に発生する油圧低下は、非常に危険であり、メタルをはじめとするエンジン内部へのダメージに直結します。そこで、ZC33S専用エンジンオイルの本格的な開発は、この油圧低下をSTOPさせることから始めました。

まず、試作オイル(10w-40/化学合成油)を準備し、純正オイル(5w-30)との比較テストを行いました。なぜ最初に、10w-40をチョイスしたかというと、TURBOエンジンであること、油量的に少々不安があったので、やはり、油膜の強い10w-40が安全ではないかという理由からです。

しかし、テスト後、DATAロガーを確認した我々は愕然としました・・・。
なぜなら、純正オイル5w-30よりも、油膜の強い10w-40 の方に、より大きな油圧低下が発生していたのです。

でも・・・、我々が持ち込んだ試作油(化学合成油)が、クォリティ面で負けるはずがないと思っていただけに、このテスト結果は、当初、どうしても受け入れることができませんでした。そこで、もしかすると、「テスト時の油量が違っていたのでは?」と思い再テストを行うことにしました。(往生際が悪くてすいません・・・)でも、2回目のテストでも、何度も何度も油量を確認し、まったく同じ油量に設定しても、テスト結果は変わりませんでした。

赤ライン  純正オイル 5w-30
青ライン  試作オイル 10w-40(化学合成油)

最上段   車速(スピード)
2段目    エンジン回転数
3段目    油圧
最下段   アクセル(アクセル開度)

上記、黄色帯の部分では、 純正オイル(5w-30)以上に、
試作オイル(10w-40)に、油圧の落ち込みが確認されました・・・・・。

そこで、我々はひとつの仮説を立てました。

それは、全体油量が3.3L と、非常に少ないことから、粘度が高いエンジンオイルを使用すると、エンジン各部にデリバリーされたオイルが、再びオイルパンに戻るまでの時間が、低粘度タイプより必要となるのではないか・・・。そして、この戻りのスピードが原因で、オイルパン内の油量が不足することで、オイルポンプが空気を吸い込むのではないか・・・、という仮説です。

そこで、次のテストにて、低粘度タイプの試作オイル(0w-20/化学合成油)と、純正オイル(5w-30)の比較を行ったところ、油圧下降トラブルは、試作オイル(0w-20)の方が圧倒的に少ないというテスト結果となり、我々の仮説は立証されたのです。

(そうです! このオイルパン内にオイルが不足して発生する油圧低下こそ、K14C エンジン最大のネガな部分の原因だったのです)

そこで、ZC33S専用エンジンオイルを開発するにあたり、我々が絶対に必要と考えた性能は、以下の相反する2つの特性となりました。

① エンジンオイルがオイルパンに戻るまでのスピードを向上させること

② 高温/高負荷時も、強靭な油膜にてシッカリ安定した油圧をかけられること

まず、継続してオイルパン内に安定してオイルを維持するには、オイルポンプにより各潤滑部にデリバリーされたエンジンオイルが、素早くオイルパンに戻る必要があり、そのためにエンジンオイルは、流動性の高い低粘度タイプでなくてはなりません。しかし、一般的な低粘度タイプでは、スポーツ走行等、高温/高負荷の状況にて、安定した高い油圧を発生させることが苦手です。

そこで、我々がZC33S専用エンジンオイルに求めた性能は、低粘度でありながら、高温/高負荷の状況では、一定レベル以上の粘度を維持し、安定した高い油圧をかけ続けられるという相反する特性となります。(そうです、低粘度オイルでありながら、高温/高負荷時では、高粘度オイルの特性を求めたのです)

また、この特性を実現するためには、ベースオイルの構成が非常に重要となることを開発作業にて学びました。そこで、お金に糸目をつけることなく、すべて性能最優先として、炭化水素油(PAO)& エステル油 にて、分子量の組み合わせを変化させ、試作油を作り続けました。そして、長期間の開発の結果、ZC33S に適合する、粘度と油圧のバランス(低粘度でありながら強靭な油膜で高い油圧を維持する)を見つけ出すことができたのです。

最終的な仕様は、2種類の炭化水素油(PAO)と、エステル油にて形成された100%化学合成のベースオイルにて、低粘度かつ強靭な油膜にて、K14Cエンジンのウィークポイントとなるオイルの片寄りによる油圧低下も、高負荷時の油圧低下も大幅に抑制することを可能としたのであります!!

青ライン  TM-SQUARE K14C エンジンオイル (5w-30)
赤ライン  純正オイル(5w-30)

最上段   エンジン回転数
2段目    Gフォース(左右)
3段目    油圧
4段目    油温
最下段   アクセル開度

いや~、以上が ZC33S K14C エンジンの大きなネガな部分と、我々が追い求めた、低粘度&安定した油圧という相反する特性のベースオイルに関するストーリーでございます。

ということで、次回は、

富士フイルム製「FTソフトマター」配合!

ダウンサイジングTURBOだからLSPI対策!


こだわりの容量3.9L の秘密!


ライフに関してのお話!

といったお話をしたいと思いますので、ZC33Sオーナーのみなさん! 
お楽しみに!!

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