実写では不可能な「燃焼プロセスの可視化」：エンジン内部流体シミュレーション
自動車用の4サイクルガソリンエンジンは、吸気、圧縮、膨張、排気という一連の工程によって動作しています。しかし、エンジンは金属筐体の内部で現象が進行するため、外観や断面図だけでは、内部で何が起きているのかを直感的に理解することは簡単ではありません。特に、空気や混合気の流れ、燃焼による膨張、各工程のつながりは、実物を見ても把握しにくい部分です。
フィジカルアイでは、4サイクルガソリンエンジンの内部構造と動作状況を3DCGで可視化し、見えないものを理解しやすい映像へと変換しました。内部構造の再現だけでなく、空気の流れや燃焼による発光表現まで含めて設計することで、技術解説や教育用途に適した可視化コンテンツとしています。
抱えていた課題
自動車用4サイクルエンジン（4ストロークエンジン）は、吸気・圧縮・膨張（燃焼）・排気という4行程を繰り返して動力を生み出します。現代の内燃機関のほぼすべてに採用されている基本構造ですが、その動作は金属筐体の内側で完結しており、実際の挙動を目で確認する手段がありませんでした。
設計者にとっては計測データで把握できる現象も、社内外への説明・展示・研修の場では「図面では伝わらない」という壁が生じます。特に、吸気時の気流の偏り、圧縮比と燃焼効率の関係、膨張行程での炎の広がり方——こうした現象を、技術者以外の相手に直感的に説明することは困難でした。
フィジカルアイの解決アプローチ
当社では、お客様のCADデータあるいは設計図から、シリンダー・ピストン・吸排気バルブ・クランクシャフト等の各部形状を正確に3Dモデルとして再構築しました。物理シミュレーションと流体演算を組み合わせることで、4行程すべての動作状態を映像として可視化しています。
金属筐体を透過・断面表示することで内部をそのまま見せられるのが3DCGの強みです。実機では絶対に撮影できない視点・スケール・スローモーション表現が可能になります。エンジン内部という「見えないもの」を見える化することで、技術の説明力・提案力・訴求力を高められます。
制作のポイント
4サイクルエンジンの各行程（吸気・圧縮・膨張・排気）を、流体シミュレーションと物理演算によって忠実に再現しました。
透過・断面による内部観測
金属筐体を透過させ、ピストンとバルブの連動動作をシリンダー内部から観察できるように表現しました。どのタイミングでバルブが開閉し、ピストンがどう動くかを、一連の流れとして視覚的に理解しやすい映像にしています。
流体表現による空気の流れの可視化
吸気行程では、バルブが開いた瞬間に混合気がシリンダー内へ流れ込む気流を流体シミュレーションで再現。排気行程での燃焼ガスの排出挙動も同様に表現しています。
燃焼（膨張行程）の発光再現
圧縮された混合気への点火から始まる膨張行程では、炎の発光をリアルに再現しました。燃焼の広がり方・輝度・色温度を物理ベースで表現しており、燃焼室形状による燃え方の違いなども視覚的に比較できます。実写では絶対に捉えられない「エンジン内部の燃焼の瞬間」も、3DCGなら可視化できます。
お問い合わせ
貴社のCADデータで、エンジン内部の動作を可視化しませんか？ ※機密保持（NDA）の締結から、STEP/IGES等のデータ入稿フローまで柔軟に対応いたします。
『図面だけでは伝わらない機構の凄さ』を、技術者の視点で読み解き、映像化します。内燃機関・流体挙動・燃焼シミュレーションなど、テクニカルなご相談も専門スタッフが直接承ります。
石水修司 株式会社フィジカルアイ代表/Adobe Community Expert
ベーマガに熱中した少年時代から、ベータカム時代の映像制作を経て、現在は3DCG制作のプロとして生成AI技術を活用した映像表現を手がけている。
Lancer of the Year 2016、CGWORLD「CGごはん」選外優秀賞。今治市在住。