スス混入油潤滑におけるスス形態変化とその摩耗機構

摘要

次世代の省エネルギーエンジンでは希薄燃焼制御の採用が増えていく見通しであり，この方式ではディーゼルエンジンと同様に原理的にススの発生が多く，潤滑油中に溜まるススに由来したエンジン部品の摩耗による劣化が大きな問題となる．ススは燃料の熱分解，酸化に引き続き，多環芳香族炭化水素PAHなどの前駆物質から核形成が起こり，凝集，気相化学種との表面反応の過程を経てスス粒子が成長する．そして，そのスス粒子は互いに凝集し，鎖状の構造を有するようになる．そのようなススが油中に混入した油潤滑において，HVが1500と硬いCrN膜においても条痕が発生することが報告されている．このことは，ススの硬さが1500以上ある可能性や，油潤滑において別の現象が発生する可能性があることを示唆している．これまで，CrCなどの硬質材料の摺動特性でその現象を調べてきたが，ススが混入した油潤滑では膜の部分的剥離が起こり易く，急に摩耗が進行することが分かった．そこで本研究では，硬質膜と鉄鋼プレートからなる摺動部材のススによる巻き込みによる摩耗現象を明らかにすることを目的に，点接触のボールと線接触のシリンダーの接触形状の異なる場合の摩擦摩耗を調べた．摺動部はCrC硬質膜と高炭素鋼基材(S50C)とした．