直3ターボと4ローターを載せ替えられるエンジンシミュレーターを作った

エンジン単体のラボから始めて、気づいたら車一台ぶんになっていました。

→ 直3ターボ / 4ローター ラボ

音が出ます。ヘッドホン推奨。スマホでも動きます。

工夫したところ

• エンジンを2種類載せ替えられる。 1.6L直3直噴ターボ（324Nm/285PS、REV7,000）と、2.6L 4ローターNA（585Nm/708PS、REV11,500）。直3は720°で3回燃焼して基本次数1.5、ロータリーはシャフト1回転で4回燃焼して基本次数4。同じ回転数でも2.7倍の高さで鳴ります
• 音は全部リアルタイム合成。 排気パルスをランナー長ぶん遅らせて集合部で干渉させる作りなので、エキマニやスクロールを変えると音が変わります。ノック（燃焼室共鳴5.9kHz）、直噴インジェクタのカチカチ、外部ウェイストゲートのスクリーマーまで別々に鳴っています
• セルモーターを機構の周波数から組んだ。 「キュキュキュ」の正体は連続音ではなく圧縮1回ごとの短いチャープでした。リングギヤ噛み合いは歯数120×クランク回転、整流子は減速比12×25セグメント。バッテリー電圧も電流で垂れます
• 熱を実単位で解いている。 燃料投入エネルギーをkWで出して、冷却水・オイル・排気に配分。オイルクーラーを外すと油温が157℃まで上がって保護に入ります。流路も3Dで見えて、サーモスタットが閉じている間はバイパス側だけが流れます
• 吸排気の流れが実流速。 6,000rpm全開で吸気47m/s、排気253m/s。排気だけ桁違いに速いのはEGT890℃で密度が吸気の1/8になるからで、これは計算から自然に出てきます
• 駆動系はクラッチのスティック・スリップから。 6速MT＋ファイナル、ギヤ比は個別に調整可能（3Dのギヤ径も比率どおりに作り直されます）。常時噛合なので、ニュートラルでクラッチを繋ぐと「ギヤは回っているのに軸は止まっている」のが見えます
• 後輪駆動と4WD、2wayのLSD。 スプリットμ（右輪だけ氷）で丁寧に発進すると、オープンデフは空転して前に出ないのにLSDだと出られる、というのがちゃんと再現されます
• ブレーキは四輪独立で熱計算。 ディスク温度→パッドμ→制動力、ディスク温度→キャリパー→フルード温度→沸騰。峠の下りを想定すると、純正パッド＋古いDOT3では2分でベイパーロックしてペダルが逃げます。ブレーキダクトや樹脂ピストンで対策できます
• シャシダイで測れる。 慣性ダイナモなので、低いギヤで測ると掃引が速くて駆動系慣性に食われ、測定値が下がります。実機で「何速で測ったか」が問題になるあの現象です

作りながら「回転体の向きの正負」を5回間違えました。ファン、タービン、コンプレッサ、ギヤ、リングギヤ。最後は目視をやめて、全部品の回転中心が自分のバウンディングボックスの中にあるかを自動判定するテストを書きました。