マシン診断と考察

マシン診断とは

「マシンの性能はセッティング画面や改造・強化をするときに確認できるけど、マシンの性能を数値的に分析するならマシン診断ね。 性能の微妙な違いを比較できるわ。」 －by診断ラボ主任　星乃 ローラ

診断によってマシンの細かいステータスを確認することができます。
マシンセッティングでは表示されないパラメータを確認することができるので、高いレベルでのマシンセッティングに役に立ちます。

マシン診断をするには1回につきマシン診断チケットを1枚消費する必要があります。

診断結果でわかること

項目タップで各考察にジャンプします。

診断結果の保存

診断結果は5つまで保存することができます。保存した結果は「過去の診断履歴」から確認することができます。

空欄ではない保存先を選択した場合、新しいもので上書き保存されます。

診断結果の各項目についての考察

今後のアップデートなどにより、情報が古くなる可能性があります。

また、独自に検証している部分も多く、検証サンプルにも限りがあるため、考察内容にそぐわない事例があれば指摘していただけると助かります。

タイヤ異径スピードロス

診断項目ではありませんが、10/21のアップデートによる大きな変更点の1つとして別記しております。

前後のタイヤ径が異なる場合、径差が大きいほどスピードロスのペナルティが発生するようになりました。(アップデート前は逆にスピードロスが減っていました。)

発生するスピードロスの計算式は以下のとおりです。(ソース)

※小タイヤ：前後タイヤのうち小さい方
※スピロス初期値：未改造時のスピードロス値

この異径スピードロスの値は後述の最高速度や加速度などの計算式のスピードロス値に加算されます。

また、式からわかるようにタイヤ径差が0の場合はペナルティは発生しません。

異径スピードロス表

以下はタイヤ旋回の初期値が現時点での最小55と最大84についてタイヤ径の組み合わせで発生するスピードロスの表です。
その他のタイヤ旋回でも比例し異径スピードロス値は線形に推移します。
またタイヤ旋回は改造によって改善できるので、この値よりも軽減することが出来ます。

※小数点以下省略

多くのセッティングでは総合スピードロス6000～7000程度だと思いますが、径差やタイヤ旋回の値によってはその2倍以上のペナルティが増加するため、理由なく径差が大きくなるセッティングは避けるべきでしょう。

逆に径差が1であればペナルティもそれほど大きくないため、26-26より26-27、30-30より30-31のほうが異径でも速くなる可能性があり、十分活躍するシーンはあると思います。

ボディ特性の影響

どうやらボディ特性によっては診断結果の数値にも影響を与えるものがあるようです。

わかりやすいものは「ブレーキ効果UP」特性をもつボディとブレーキ効果のあるリヤステーを装着していた場合にブレーキ性能の値がリヤステーのみの場合よりも高くなっていたりします。

同じ用に「コーナー速度UP」だと、コーナー減速率が高くなったりします。

伝承によるアシスト特性の効果量は30～50%

アシスト特性の効果量は2つのスロットでどちらも30%のようです。

例としてアシスト特性に「節電+/節電」を伝承した場合、その効果量は「(50+40)×0.3=節電27%増」となり、メイン節電(40%増)1つよりも効果量が小さくなります。

そのため、アシスト特性は補助目的で利用するほうがよいかもしれません。

アシストスロットに伝承した特性の効果はメインスロットの場合よりも効果量が減ります。
しかし種類ごとに効果量が異なるようで、それぞれ30～50%の効果量になるようです。

最高速度

アップデート以前は前後異径にすることでスピードロスや重さのペナルティを無くすセッティングが主流でしたが、タイヤ径差があるほどスピードロスがより大きくなるようになり、重さの影響も無視できなくなりました。

そのため、前後大径タイヤ(31mm)が理論上の最速セッティングになりますが、後述のタイヤグリップの仕様も変わったことで空転も起こりやすくなりました。

最高速度の計算式

最高速度は以下の式で算出できます。(ソース)

※モーター回転数[r/s]＝スピード×10/60
※タイヤ周の単位が[m]であることに注意してください。
※スピードロスには前述のタイヤ異径スピードロスを加えて計算してください。

10/21のアップデート前とはスピードロスの計算が異なる点に注意してください。

式の意味

式は大まかに以下の要素で構成されています。

• 赤字部分が無負荷時の回転数でタイヤが転がる距離
• 橙字部分が拘束負荷(限界負荷)に対する走行負荷の割合
• 緑字部分が空気抵抗

赤字部分と橙字部分は、一般的なDCモーターの性能線図の関係を示しています。
DCモーターは、モーターにかかる負荷の大きさに比例して回転数が下がります。
そしてその回転数の下がり具合は、負荷がパワーに対して相当する割合(式の橙字部分)に等しくなります。

上の図では、黒丸を基本としたときの次の変化に対する回転数の変わり方のイメージを色丸で示しています。
●スピードの値を上げた時
●パワーの値を上げた時
●走行負荷を大きくした時（マシンを重たくする、タイヤ径を大きくする、ギヤ比を小さくする、ギヤ負荷やスピードロス、パワーロスなどを大きくする）

※タイヤ径を大きくすると回転数は下がりますが、タイヤ1回転あたりに進む距離が伸びるため、パワーが足りている場合は結果的に速くなります。

上記のような関係から走行時のモーターの回転数が決定され、そこにタイヤ周/ギヤ比を乗算し、走行抵抗(空気抵抗)を差し引いたものが最終的な速度になります。

また、コーナ―やバンクなどによる走行時の負荷の増減によって、上図の青丸のように最高速度が変化し、セクションごとの最高速度が決定されると考えられます。

計算式から見て取れる注意点

• 計算式に登場するタイヤ径はリヤタイヤのみで、フロントタイヤは前後の径差に寄与します。

ギヤ負荷とパワーロスはどちらが重要か

結論から述べますと、アップデート以前と変わらずパワーロスの影響のほうが大きいです。

計算式の橙字部分の走行負荷は以下の3つに分けられます。

これらのうち、ギヤ負荷とパワーロスが影響するものを比較すると、減速具合への影響力は次の通りとなります。

これはギヤ負荷を1下げた時と、パワーロスを1000/パワー×ギヤ比下げた時の最高速度の上がり具合が同じという意味です。

仮にマシンのパワーが1000、ギヤ比3.5の場合は、ギヤ負荷を3.5下げるのとパワーロスを1.0下げた時の最高速度の上昇量が同じという意味になります。

以上のことから、タイヤ径差2mm以上の場合にスキル詳細値1あたりの最高速度への影響力が大きいのは次のとおりです。

• パワー×ギヤ比/1000＞1ならパワーロス
• パワー×ギヤ比/1000＜1ならギヤ負荷

そして基本的にパワー×ギヤ比/1000は1以上になるため、最高速度を上げるには同じ減少値であればパワーロスを下げるほうがより影響力が大きいと言えるでしょう。
また、パワーが大きいほどギヤ負荷による影響力は相対的に小さくなります。

※ただし改造・強化におけるギヤ負荷とパワーロスの減少量には差がある場合が多いので、フル改造時の影響力は改造シミュレータなどで確認してみましょう。

パワーロス改造とスピードロス改造はどちらが重要か

パワーロスとスピードロスの改造を選択できるパーツにホイールとタイヤがあり、アップデートの影響でどちらの改造が優れているのか気になる方も多いと思います。

結論を先に述べると、どうやらパワーロス改造の方が影響が大きいようです。(結局パワーロスなのか…)

(この先かなり理屈っぽくて読み辛いので覚悟して読み進めてください。)

以下は最高速度の式におけるパワーロス値1あたりに等しい影響力のスピロス値の表です。(パワロス1改善するのとスピロスを表の値で改善したときの最高速度の上昇量が同じになる)
絡み合う要素が多いため、ここではモデルケースとしてパワー値とギヤ比の異なる4パターンの比較としています。(これ以外の条件でも比例します)

傾向としては以下のようになっているのがわかります。

• リヤタイヤ径が大きいほどスピードロスの影響力が大きくなる
• 車体が重たいほどスピードロスの影響力が大きくなる
• パワーが高いほどスピードロスの影響力が小さくなる
• ギヤ比が大きいほどスピードロスの影響力が小さくなる

つぎに、ホイールとタイヤの改造には以下のものがあります。

これらの改造によるステータス変化量は全て元のステータス値に対して同じ割合になっています。(詳しくは改造一覧参照)

そして各パーツのパワーロス:スピードロスを比較してみると、最も大きいもので80:1000(＝1:12.5)となっています。
この場合、同じ改造スロット数、強化レベルの場合はパワロス1に対しスピロス12.5しか変化しません。

ここで上記の表を確認するとモデルケース中では最小でもパワロス1:スピロス17.370であり、前述のスピロス変化最大ケース1:12.5では遠く及ばないため1スロット分での影響力はスピードロス改造よりパワーロス改造のほうが大きいことになります。(パワーロス、スピードロスだけを見た場合は)
また、タイヤ径に合わせたホイールのパワ―ロスとスピードロスの初期値も考慮すると、この傾向はより顕著なケースが多くなります。

ただし、タイヤ改造ではスピード値が上がる「タイヤ真円出し」のほうが速くなる可能性もありますが、高速セッティングの場合は摩擦改造が必要になるため、あまり他の改造を施す余裕はないかもしれません。

またホイールは、小径ホイール(F)などの場合はもともとのパワーロス値が低いことに加え、スピード値が上がる「シャフト受けの面取り」のほうが速くなりやすい可能性があります。

バッテリー消費量

バッテリー消費量は以下の式で算出できます。

ボディ特性によって更に節電の値を高められます。(10/21アップデートにより弱体化しました。)

• 節電UP：節電1.4倍
• 節電UP+：節電1.5倍

例：レブチューン(消費電流2000)、総合節電値5000の場合は、バッテリー消費量は2000×(1－5000/10000)＝1000になります。
「総合節電値5000で半分になる」と覚えておくとよいでしょう。

節電UPと節電UP+は0.1倍分しか差が無いように思えますが、節電の値が大きいほど影響も大きくなります。

消費電流と電池の電圧変化

一般的な電池の電圧変化は放電時間により図のように変化します。
また、電圧とモーター回転数、パワーは比例するので、同じマシンでも走行時間によっておおよそ図の曲線のように速度が変化すると考えられます。

ミニ四駆超速グランプリにおいても同様の現象が再現されているとした場合、「スキル:節電」によるモーター消費電流の減少における影響はかなり大きいものだと言えます。

※現実では電力[W]＝電圧[V]×電流[A]の関係から、消費電流が下がると出力も小さくなります。

加速度

以下の式で算出できます。(ソース)

※スピードロスには前述のタイヤ異径スピードロスを加えて計算してください。

また、最高速到達時間と最高速度からも算出できます。

※logは自然対数です。(常用対数でないことに注意)

診断結果では加速度の小数点以下の値は表示されませんが、上記の式を用いれば診断結果でわかる値から詳細な加速度が比較的簡単に求められます。

式の意味

一般的に加速度は次の式で算出できます。

加速度＝モータートルク×ギヤ比/（タイヤ半径×重量）

加速度における前述の式も、上記の式に駆動負荷の計算を加えたものに思えます。

加速度におけるパワーロスとギヤ負荷の影響力

前述の式を変形させ、分子部分に注目します。

さらに減算値に注目し、パワーロスとギヤ負荷の影響力は以下のように考えることができます。

加速度においてスキル詳細値1あたりの影響力が大きいは以下のとおりとなります。

• パワー×ギヤ比/1000＞1ならパワーロス
• パワー×ギヤ比/1000＜1ならギヤ負荷

そして基本的にパワー×ギヤ比/1000は1以上になるため、同じ減少量であればパワーロスを下げるほうがより加速度が上がると言えるでしょう。
また、パワーが大きいほどギヤ負荷による影響力は相対的に小さくなります。

※ただし改造・強化におけるギヤ負荷とパワーロスの減少量には差がある場合が多いので、フル改造時の影響力は改造シミュレータなどで確認してみましょう。

加速度を上げるのに必要なパワーロス、ギヤ負荷、スピードロス比較

式を分解すると以下の要素の合計が加速度の成分になります。

• 10×パワー×ギヤ比/（2×リヤタイヤ径[mm]×重さ[g]）
• －（パワロス×パワー×ギヤ比）/（1000×2×リヤタイヤ径[mm]×重さ[g]）
• －ギヤ負荷/（2×リヤタイヤ径[mm]×重さ[g]）
• －スピロス/40000

※スピロスには異径スピードロスを含みます

パワー1000、タイヤ径30、ギヤ比3.5、重さ100の場合と、そこからそれぞれの値を変更した際に加速度を0.1上げるのに必要な値が以下です。

パワーロスやギヤ負荷は複数の要素で必要値が変動しますが、スピードロスは一定です。
ただ、スピードロスの必要値はかなり高いため、加速度のためにスピードロスを改善するのはあまり効率的とは言えないでしょう。

最高速到達時間

最高速度/加速度ではなく、以下の算出式で求めることができます。(ソース)

※logは自然対数です。(常用対数でないことに注意)

最高速度が高くなると到達時間は長くなります。
加速度が高くなると到達時間は短くなります。

タイヤグリップ

10/21アップデートにより、後輪のタイヤ摩擦が影響するようになりました。（以前はなぜか前輪のみでした。）
そのため、アップデート以前のような高速セッティングで空転を防ぐにはリヤのタイヤ摩擦も必要になります。

タイヤグリップの値は以下の計算式で算出できます。（ソース）

※前後重心の算出は複雑なため省略

ホイールベースは、前後のタイヤ軸同士の間隔のことで、一般的に約80～83mmでシャーシの種類によって変わります。
(参考：タミヤ ミニ四駆シャーシセレクトガイド)

重心が傾いているほうのタイヤ摩擦が働きやすくなる

式をみると重心の計算が必要なことから自分で計算するのは難しいのですが、重要なのは前後の重心によってどのタイヤの摩擦影響が大きくなるかが変わることであり、重心が偏っているタイヤの摩擦の効きが強くなります。
そのため、前後重心が0の場合は前後のタイヤ摩擦のちょうど平均値がタイヤグリップの値となります。

もし空転してしまう場合は、タイヤ摩擦の値が大きい方に重心が偏るように装着位置を変更してみることで、少しだけ空転を防ぎやすくなるでしょう。

空転しない限界速度

空転速度は以下の式で算出できます。

コーナー減速率

最高速度に対するコーナリング時の速度の比率です。

最高速度が上がるとコーナー減速率が下がることがありますが、
最高速度×コーナー減速率=コーナー速度
としてセッティング変更前後の速度を比較してみると、コーナー速度は下がっていないことがわかります。

計算式

完全一致ではないですが、ほぼ近似値を算出できる式として以下のようになっているようです。（ソース1、ソース2）

調整方法

大きく最高速度を変えずにコーナー減速率を調整するには以下のようなセッティングの変更が有効です。

ジャンプ飛距離

まだ具体的な計算式については判明していません。

最高速度、加速度、重さ、重心、ブレーキ性能などが影響することが確認されています。

映像と実際のジャンプ飛距離の乖離

高速なマシンの場合、診断結果では8m以上の飛距離となっているにも関わらず、実際に走らせてみるとジャンプするのはせいぜい1mほどで、そこまでジャンプしている姿を見ることはありません。
にもかかわらず、路面を走りながらコーナーに進入しているのに「着地失敗」でコースアウトしてしまうことがあります。

これは映像と実際のジャンプ距離は違い、内部計算ではしっかりと8m以上ジャンプしているためと思われます。

ジャンプセクションのあとロングストレートのある地点で急に加速しているように見える場合がありますが、この加速地点が実際の着地点であると考えられます。

エディットコースで同様の状況を作り、加速地点より手前にウェーブやコーナーを配置すると必ず「着地失敗」となります。(CO原因は「みんなでミニ四駆」で走ると確認できます。)
また、加速地点より手前に芝やダートを配置しても全く減速しません。
このことからも、映像では路面を走っていたとしても、内部計算ではジャンプ中の扱いとなり路面の影響を受けていないと考えられます。

さらに、マシンの走行時の様子を拡大して見るとこの急加速する地点で小さく跳ねていることがあり、ここからバウンドが始まっていると考えられます。

レース分析から着地点を推測する

テスト走行などでレース分析を確認すると、各セクションの通過タイムの差を色で視覚化されています。(青：前回よりも速い、赤：前回よりも遅い)

ジャンプ中は一定の速度で走行(飛翔)し、着地時に加速し、その後通常の速度に戻ります。(着地時の加速 > 通常速度 > ジャンプ中の速度)

そのため基本的には青になっている部分(もしくは赤の前後)が着地点だと思われます。はっきりしない場合は何度かテスト走行してみて赤青が付く傾向から推測しましょう。

また、ジャンプセクション後の赤青が交互になっていることが多く、着地するセクションが前後すると、セクションあたりの通過時間が変わるためにこのような色付けになると考えられます。

前後の重心

重心位置が0mmというのがどこを指しているのかが現状定かでは有りませんが、同じ重量のパーツでも装着位置によって重心への影響力は異なるようです。

フロントに1g増やして重心位置が+1されるわけではない

同じ重量のパーツを付けたとしても、全体の重量によってその影響力は変わってきます。全体重量が重たいほど1gあたりの影響力は小さくなっていきます。

各パーツの重心位置

パーツの付け外しによる重心の変化を観察すると、各パーツの重心位置は以下のようになります。

※1gあたりの影響力が＋＋は＋の2倍

※重心位置0のパーツは重たくするほど、マシン重心が0に近づきます。重心位置0のパーツによる重心変化が無いわけではありません。

ここで注目したいのは赤字のものが見た目と重心位置が異なっていることです。
ボディオプション(ウイング)、リヤステーについては、見た目よりも重心への影響が少ないようです。

また、ウェイトも前後での影響力が異なり、フロントウェイト8gとリヤウェイト4gが同じ影響力となります。

ローラースラスト角

診断結果で10.000以上も反映されるようになりました。

重さ

電池の重さは推定36g

仮にマシン詳細の重さを基準とした場合、各パーツの重さ合計値との差分は36.8前後となるため、電池重量は36(現実のネオチャンプ2本分が36g)で、残りの0.3がギヤシャフト、0.5が現在未実装のクラウンギヤのノーマルアクセサリー重量であると予想できます。

ブレーキ性能

以下の式で算出できます。

ブレーキ性能=パーツのブレーキ性能×0.0005
（ブレーキ効果UPボディ装着時はさらに+0.05）
（アシスト特性は+0.015）

ブレーキ性能範囲一覧

★7ブレーキ減速調整　+0.0065～0.033
ブレーキ効果UP　メイン+0.050、アシスト+0.015

バンクアプローチとスロープのブレーキの効き方

一般的にバンクアプローチとスロープでは到達斜度が同じであっても、そこに至るまでの曲率が違います。
バンクアプローチは緩やかに推移するのに対し、スロープは急であるために車体が傾く際にブレーキが路面に接触しやすくなります。

現実のミニ四駆ではブレーキ位置や高さの変更によって効き具合を調整するバンクスルーというテクニックがあります。

超速グランプリでも、バンクアプローチのような傾斜が付いているにも関わらずブレーキが効かないセクションが設けられていることがありますが、おそらくこの違いを再現しているものと思われます。
また同じバーニングチェンジャーでも、角度が違うことでブレーキの効き方も変わっています。(エディットでは1種類しかありませんが…。)

バーニングチェーンサーキット1(MAP6-24、7-25など)では角度の違うチェンジャーが複数ありますが、傾斜が急なほどブレーキによる失速も大きくなります。

ビクトリーエアロサーキットのビクトリーマウンテンでブレーキが効かないのは、これがバンクアプローチで構成されているためと思われます。

ビクトリーエアロサーキットのビクトリーマウンテンをよく見ると45度バンクとして構成されているのがわかります。