Двигатель mpi

Достоинства системы MPI двигателя

Появление двигателей системы MPI было встречено потребителями с огромным одобрением. Даже сегодня они остаются достаточно надежными и приносят своим владельцам истинное удовольствие от езды, избавляя от частых поломок и необходимости постоянно посещать сервисный центр.
Наибольшим преимуществами этой системы владельцы машин с двигателем MPI считают:

— простую, надежную конструкцию, обеспечивающую минимум поломок, доступную стоимость машины и невысокие эксплуатационные расходы;

— гарантированный пробег без ремонта в 300 тысяч километров при условии своевременной смены фильтров и масла;

— невысокие требования к топливу и ГСМ — обстоятельство, особенно актуальное для нашей страны, где с качеством бензина и моторных масел могут возникать непредвиденные проблемы – эти двигатели прекрасно работают на низкооктановых бензинах, начиная с 92-го;

— наличие надежной системы контроля гидропривода, муфты со встроенной маслоподачей;

— низкая опасность перегрева;

— наличие резиновых опор движка, благодаря чему снижен уровень вибрации при работе и громкость двигателя.

Суммируя, можно сказать, что двигатели MPI по-немецки практичны, недороги и надежны.

Насколько современен Multi Point Injection

Еще несколько лет назад казалось, что будущего MPI двигателей нет, и даже можно было поверить, что производство подобных моторов полностью приостановлено. Это не удивительно, ведь стремительное развитие автомобильных технологий очень скоро заставляет забывать о том, что еще вчера считалось флагманом или ориентиром качества. Нечто похожее происходит с MPI-агрегатами, которые многим экспертам отрасли кажутся устаревшими и несоответствующими сегодняшнем взглядам на экологию и экономичность.

Если для европейского рынка подобные выводы и верны, то для российского – только отчасти, потому как многими отечественными автолюбителями настоящий потенциал этих агрегатов до сих пор так и не раскрыт. Благо, что дальновидные производители не дают «умереть» технологии и по-прежнему активно её внедряют, например, в случае второй серии Škoda Octavia, Volkswagen Polo, Volkswagen Golf 7, Škoda Yeti для российских дорог и др. Наиболее запомнившимися представителями с MPI последних лет стали моторы объемом 1,4 и 1,6 л.

Отличие TSI и MPI

«Twincharged Stratified Injection» (двойной наддув с послойным впрыском) – так расшифровывается аббревиатура TSI. Такую интерпретацию подали инженеры компании Volkswagen на начальном этапе. После, переименовали в Turbo Stratified Injection. Теперь аббревиатуру используют многие концерны, лишь с добавлением нескольких букв для отличия.

Отличия между двумя типами:

1. TSI обладает штатной системой надува. В моторе одновременно может быть два нагнетателя: турбированный компрессор и механический тип;
2. в MPI отсутствуют нагнетатели, конструкцией они не предусмотрены. Если речь заходит об MPI, подразумевают силовые агрегаты атмосферного типа;
3. TSI выдвигает ряд требований к моторному маслу, коэффициенту вязкости, периодичности замены;
4. в TSI топливо впрыскивается непосредственно в полость цилиндра. Для этого изготавливается специальной формы головка, поршни, топливный форсунки;
5. в MPI горючее поступает изначально во впускной коллектор, после чего в цилиндр в момент открытия клапанов. Для такой конструкции наличие бензинового насоса вовсе не обязательно, так как штатного давления достаточно для подачи топлива.

При возникновении поломок ремонт MPI обойдется в разы дешевле TSI. Этот фактор обладает весомой силой, для многих потенциальных владельцев он основополагающий.

Функции отправки сообщения MPI_Send и MPI_Isend

В чем отличие блокирующих функций от неблокирующих? Первые сразу после отправки полностью останавливают выполнение программы до тех пор, пока отправленное сообщение не будет получено. Соответственно, вторые не останавливают исполнение программы. Наличие такого инструмента дает очень большой простор для творчества.

Блокирующая отправка сообщения в MPI

MPI_Send(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm);

На вход принимает адрес буфера с сообщением buf, количество данных в буфере count, тип данных datatype, ранг процесса получателя dest, тег сообщения tag, коммуникатор в котором происходит обмен comm, оба процесса(отправитель и получатель) должны находиться в этом коммуникаторе.

Теги нужны для того, чтобы различать посылки, если мы отправим с тегом 0, то и принимать должны нулем. Кроме того, тег не может принимать отрицательное значение

А для случая, когда нам не важно с каким тегом принимать сообщение, существует константа MPI_ANY_TAG

Неблокирующая отправка сообщения в MPI

MPI_Isend(void* buf, int count, MPI_Datatype datatype, int dest, int tag, MPI_Comm comm, MPI_Request *request);

Аргументы не изменились, но добавился request, в который запишется информация о запросе, в дальнейшем он используется в таких функциях, как MPI_Wait или MPI_Test. О них чуть ниже.

Принцип работы силовой установки MPI

Для начала необходимо объяснить несведущим читателям, что аббревиатура MPI обозначает двигатель внутреннего сгорания, каждому цилиндру которого соответствует отдельный инжектор. Гораздо чаще встречается название MPI DOHC. Здесь вторая часть наименования указывает на два распределительных вала с четырьмя клапанами.

Горючее поставляется одновременно из нескольких точек. Как упоминалось ранее, каждому цилиндру соответствует отдельный инжектор, а особый канал выпуска предназначается для подачи топлива. Многоточечное снабжение горючим характерно также и для мотора TSI, однако он отличается наличием наддува, который в рассматриваемом двигателе отсутствует.

Особый впускной коллектор является промежуточным звеном, куда под давлением в три атмосферы специальной помпой поставляется топливо. В нем происходит образование смеси бензина с воздухом, после чего через впускной клапан она попадает в цилиндры. Весь процесс осуществляется при повышенном давлении.

Кратко работу двигателя можно описать тремя этапами:

1. Вначале топливо из бензобака помпой доставляется в инжектор;
2. После получения определенного сигнала с электронного блока управления инжектор направляет горючее в специальный канал;
3. По этому направлению топливная смесь доставляется в камеру сгорания.

Сильное повышение температуры способно вызвать закипание горючего, находящегося там под низким давлением. Выделяющиеся при этом газы могут образовать нежелательные газовоздушные пробки.

Очередным отличительным признаком двигателя MPI является наличие специфического механизма контроля гидропривода, состоящего из муфты, снабженной пресс-масленкой, и особой системы, устанавливающей определенные границы для дифферентов.

Она обычно представляется резиновыми опорами, отличительной чертой которых является способность самостоятельно приноравливаться к режиму функционирования силового агрегата. Их основным предназначением считается снижение шума и вибраций при эксплуатации двигателя.

В конструкцию мотора с индексом MPI также входят восемь клапанов, расположенные попарно на каждом из четырех цилиндров

Немаловажной деталью такого двигателя является распределительный вал, считающийся существенной частью системы

Что такое двигатель DOHC и как он работает

Однако одной физической возможности развивать высокие обороты мало. Чем выше обороты, тем большее влияние на наполнение цилиндров оказывает сопротивление впускного тракта, от воздухозаборников до зазоров между открытыми клапанами и их седлами. Поэтому кривая мощности двигателя внутреннего сгорания, поднимаясь до определенной точки, с дальнейшим ростом оборотов снижается: после этой точки потери из-за сопротивления впускного тракта становятся слишком большими.

Но, если с впускным трактом поработать несложно – увеличить диаметр дросселя, каналов в головке блока цилиндров, снизить сопротивление воздушного фильтра, то у клапанного механизма есть строгое конструктивное ограничение. Диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов чисто физически не могут быть в сумме больше, чем диаметр цилиндра. Поэтому еще на заре двигателестроения появились тогда еще примитивные многоклапанные схемы: чем больше клапанов в цилиндре, тем больше их суммарная пропускная способность, хотя диаметр отдельного клапана  меньше. К тому же и клапана становятся легче, что опять-таки дает плюс к способности мотора раскручиваться до высоких оборотов.

Обычный, одновальный газораспределительный механизм

Ранние многоклапанные схемы использовали еще нижние распредвалы – вместо одиночного коромысла, приводящего в действие «свой» клапан, использовалось вильчатое на два клапана сразу. На мотоциклах эта конструкция из-за ее компактности сохраняла актуальность достаточно долго, и даже сейчас встречается.

Однако наиболее совершенной оказалась конструкция с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, обеспечивающая минимальные моменты инерции в газораспределительном механизме, легко компонующаяся и эффективная с точки зрения соотношения проходных сечений впуска и выпуска. Газораспределительный механизм DOHC на многоклапанной головке (расшифровка DOHC – Double OverHead Camshaft, два верхних распредвала) стал де-факто стандартом в современном двигателестроении.

Стоит сразу отметить, что сам по себе двигатель DOHC не обязательно подразумевает «16 клапанов» (термин из-за популярности 4-цилиндровых моторов крепко въелся в язык, хотя о многоклапанных моторах логично говорить по числу клапанов на один цилиндр: например, у 16-клапанного V8 их два). Существовали и исключения из этих правил –  двухвальные «фиатовские» и «фордовские» моторы с двумя валами, но и двумя клапанами на цилиндр:

Или японские моторы с многоклапанной головкой, но одним распредвалом:

Однако эти моторы  считаются инженерной экзотикой, и традиционно под двигателями DOHC подразумеваются двухвальные многоклапанные.

Требования к топливно-воздушной смеси для MPI-двигателей

Топливно-воздушная смесь для MPI-двигателей должна иметь следующие качественные характеристики:

1. Газообразность. Для эффективного сгорания топливно-воздушной смеси до начала ее воспламенения должно произойти полное испарение бензина.
2. Гомогенность (однородность). Испаряемое топливо должно хорошо перемешаться с кислородом, содержащимся в воздушной массе. Неполное смешивание топлива в местах с большим содержанием кислорода повышает риск возникновения детонации. В местах с повышенным обогащением топливо сгорает не полностью, что приводит к снижению КПД мотора.
3. Объем закачанного топлива должен быть пропорционально достаточным для смешивания с закачанным в цилиндр воздухом. Например, для более полного сгорания топливно-воздушной смеси потребуется перемешать 1 кг бензина с 14.7 кг воздушной массы. При увеличении или уменьшении количества воздуха произойдет, соответственно, либо обеднение, либо переобогащение топливной смеси. Однако следует помнить, что узость диапазона пропорционального изменения состава смеси приводит к небольшому КПД бензинового MPI-двигателя, например, по сравнению с циклом дизельного ДВС.

Типичные неисправности 1.6 MPI

Дроссельная заслонка.

Наиболее распространенная и наиболее характерная проблема 8-клапанной версии двигателя связана с неправильной работой дроссельной заслонки. Это результат ее загрязнения. Механики рекомендуют регулярно чистить заслонку (каждые 40 000 км, стоимость 50-70 долларов) и повторно программировать. Замена намного дороже. За оригинальную придется отдать 170-200 долларов, а за аналог приличного качества – 110 долларов.

Катушка зажигания.

Недуг проявляется неровной работой двигателя и частичной потерей мощности. К счастью катушка только одна и ее замена простая и недорогая.

Лямбда-зонд.

Ремонт недорог.

Плюсы и минусы DOHC

К преимуществам DOHC-двигателей относится:

• увеличение мощности мотора в среднем на 10-25 лошадиных сил – увеличение стало возможным благодаря распределению усилий двигателя, поровну на оба вала;
• улучшение динамичности работы систем мотора – это приводит к уменьшению расхода масла и к улучшению плавности хода машины;
• улучшенные характеристики по разгону авто;
• наличие гидрокомпенсатора – он способствует уменьшению исходящего шума во время работы мотора;
• уменьшение расхода топлива до 30%, при той же мощности мотора.

К минусам системы DOHC относится:

• сложность конструкции – она заключается в усложненном процессе регулирования узлов газораспределительной системы и уровне ремонтопригодности двигателя;
• необходимость использовать в работе двигателя только высококачественные, синтетические моторные масла;
• необходимость часто осуществлять замену моторного масла;
• потребность периодически регулировать клапанные зазоры – чтобы их регулировать, нужно выполнять ряд действий: вынуть распределительный вал, подобрать толщину регулировочной шайбы, нарушить установку фазы газораспределения, осуществить сборку мотора в обратном порядке;
• необходимость использовать более сложную систему ГРМ.

Основной принцип работы системы MPI

Обозначение MPI расшифровывается как Multi-point injection, что означает «многоточечный впрыск». Наиболее часто такая маркировка встречается на европейских автомобилях.

Конструкция системы многоточечного впрыска

Она состоит из следующих элементов:

• дроссельная заслонка;
• распределительная магистраль или топливная рампа;
• (инжекторы);
• датчик массового расхода воздуха или датчик давления и температуры воздуха;
• регулятор давления топлива.

Схема распределенного впрыска В такой системе питания воздух из атмосферы проходит через воздушный фильтр, и затем через дроссельную заслонку попадает во впускной коллектор. Далее он распределяется по каналам цилиндров.

В свою очередь, топливо подается при помощи насоса через и рампу к форсункам. Последние расположены вблизи впускных клапанов цилиндров, что снижает потери топлива и вероятность его оседания во впускном коллекторе. Работу форсунок контролирует ЭБУ двигателя. Количество топлива, которое должно поступить через форсунки, блок управления рассчитывает на основе информации о режимах, нагрузке и оборотах двигателя, а также на основе информации о количестве поступившего в систему воздуха, полученной от целого комплекса датчиков (температуры, давления). В соответствии с расчетами, ЭБУ подает импульсные сигналы на электромагнитные форсунки, приводя их в работу.

Помимо управления режимами работы инжекторов, блок управления проводит регулярную диагностику состояния системы впрыска и при обнаружении неисправностей выдает соответствующий сигнал об ошибке на приборной панели («Check Engine»).

Режимы работы MPI

• Одновременный впрыск. В такой системе все инжекторы открываются одновременно, подавая топливо в каждый цилиндр. Такая схема представляет собой усовершенствованный моновпрыск, поскольку ЭБУ управляет процессом открытия и закрытия всех форсунок как открытием одной. С другой стороны, объем подаваемого топлива для каждого отдельного цилиндра может быть разным.
• Попарный впрыск. Открытие электромагнитных форсунок происходит парами, но при этом одна работает на такте впуска, а вторая в момент . В настоящее время такая схема применяется только на этапе запуска мотора или в аварийной режиме.
• Индивидуальный впрыск. Это наиболее часто используемая схема, при которой каждая форсунка срабатывает по отдельности на такте впуска. Для обеспечения их работы в системе предусмотрен датчик фаз газораспределения. Он устанавливается на распределительном валу и определяет время срабатывания каждой форсунки в зависимости от положения вала. Впрыск топлива в каждый цилиндр происходит один раз за один рабочий цикл двигателя. Классическая последовательность работы форсунок: 1-3-4-2.

Вспомогательная литература

1. MPMD Launch Mode – режим доступа: https://software.intel.com/en-us/mpi-developer-guide-linux-mpmd-launch-mode. Дата обращения: 08.02.2018.
2. Подключение MPI в Visual Studio – режим доступа: https://pro-prof.com/forums/topic/подключение-mpi-в-visual-studio. Дата обращения: 08.02.2018.
3. MPI: A Message-Passing Interface Standard Version 3.1 \\ Message Passing Interface Forum, June 4, 2015 – режим доступа: mpi-forum.org/docs/mpi-3.1/mpi31-report.pdf. Дата обращения: 08.02.2018.
4. Миллер, Р. Последовательные и параллельные алгоритмы: Общий подход / Р. Миллер, Л. Боксер ; пер. с англ. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 406 с.

Особенности

О том, что это такое MPI-двигатели, какими особенностями они обладают, уже написано выше. Это моторы с системой многоточечной подачи бензина. Однако знающие люди могут сказать, что в TSI-двигателях также используется система многоточечной подачи топлива. Поэтому в данном случае уместно говорить про другие отличительные особенности – в MPI-двигателях «Шкода» и «Фольксваген» отсутствует наддув. Это значит, что здесь нет турбокомпрессоров, которые нагнетали бы смесь топлива в цилиндры мотора. Здесь используется самый обыкновенный бензонасос, который качает бензин из бака в коллектор пуска, создавая при этом давление величиной всего 3 атмосферы. В коллекторе топливо смешивается с воздухом и через клапан впуска затягивается в камеру сгорания. Собственно, система очень похожа на принцип работы карбюратора, и никакого прямого впрыскивания топлива в цилиндры здесь нет (как в FSI, TSI и GDi-двигателях).

Теперь вы получили большее представление о том, что это такое MPI-двигатели. Уместно ответить и вторую особенность – наличие водяной системы охлаждения. Благодаря ней топливо охлаждается. Это необходимо в силу повышенного температурного режима у цилиндровой головки. Так как там температура высокая, а топливо подается под низким давлением, есть вероятность того, что топливная смесь может закипеть, что приведет к образованию газовых воздушных пробок.

Что такое MPI двигатель

Если спросить у обычного автомобилиста о моторах, которые он знает, наверняка, он назовет двигатели TSI и FSI. Эти двигатели сейчас более распространены, чем MPI, но вся эта троица является инжекторными моторами.

Сама аббревиатура MPI расшифровывается как Multi Point Injection, то есть многоточечный впрыск топлива. Разработкой и внедрением мотора MPI занимался концерн Volkswagen. Его можно встретить на старых моделях автомобилей Skoda Yeti и Skoda Octavia.

Обратите внимание: В различной технической документации можно встретить аббревиатуру MPI DOHC. Это тип двигателей, у которых располагается в головке цилиндров по 2 распределительных вала и по 4 клапана

Плюсы и преимущества MPI

Соотечественники, кому уже посчастливилось поближе познакомиться с MPI двигателями, перед тем как пересесть на автомобиль с иным двигателем, наверняка хорошенько подумают, смогут ли они получить набор тех достоинств, благодаря которым силовые установки с многоточечным впрыском завоевали всемирное признание:

Простое устройство. Нельзя сказать, что оно проще, чем у карбюраторных моделей, но в сравнении с двигателями TSI, оснащенными ТНВД и турбокомпрессорами, превосходство очевидно, что выражается в стоимости автомобиля, не столь значительных расходах на эксплуатацию и возможности осуществлять многие виды ремонта самостоятельно.

Умеренные запросы к качеству ГСМ

Для России это особенно важно, так как гарантировать наличие бензина и масел высокого качества всегда и везде нельзя. MPI двигатели достаточно неприхотливы и неплохо себя чувствуют при использовании низкооктановых бензинов не ниже 92-го.

Надежность

По мнению разработчиков минимальный пробег без поломок для авто с MPI составляет не менее 300 тыс. км, но только при условии, что масло и фильтры будут заменяться вовремя.
Малая вероятность перегрева.
Регулировка угла опережения зажигания.

Наличие системы опор двигателя. Она основана на использовании резиновых опор. И хотя напрямую с устройством двигателя это не связано, на его «здоровье» и комфорте владельца это все-таки сказывается, так как опоры эффективно гасят шумы и вибрации, возникающие во время движения. Интересен факт, что подстройка опор под работу мотора осуществляется автоматически.

Российский двигатель Polo Sedan

Итак, новый Volkswagen Polo Sedan как и раньше представляет собой модель калужской сборки, которая получила доработки, в том числе и по двигателю. Речь идет о моторе CFN серии Е211. Сразу отметим, новый силовой агрегат стал еще мощнее и экономичнее. При этом также примечательно, что доступный седан получит агрегаты, произведенные на заводе в Калуге.

Как и раньше, двигатель с рабочим объемом 1.6 литра имеет две степени форсировки. Только теперь это уже не 85 и 105 «лошадок», а 90 и 110 л.с. В первом случае крутящий момент составляет 155 Нм, максимальная скорость 178 км/ч, разгон до сотни 11.2 сек. Расход топлива в смешанном режиме составляет 5.7 литра. Более мощная 110 — сильная версия также имеет аналогичный крутящий момент, при этом максимальная скорость уже 191 км/ч. Разгон до сотни на версии с механической КПП составляет 10.4 сек.

Что касается Поло седан на автомате, с новым двигателем автомобиль разгоняется медленнее, чем предыдущая модификация. Разгон занимает 11.7 секунды. Также немного выше и расход, который составляет 5.9 литра, однако для АКПП это вполне ожидаемо.

Еще отметим, что немцы также предлагают спортивную версию Поло. Речь идет о Polo GT, который получит 1.4 — литровый турбомотор TSI мощностью 125 л.с. Также данный автомобиль будет оснащен 6-и ступенчатой роботизированной КПП.

Вернемся к двигателю. Новый двигатель Поло, точнее, его атмосферные версии MPI на 90 и 110 л.с., стали более современными и экологичными.  Главной особенностью модернизированных версий CFN является алюминиевая ГБЦ.  Доработки позволили ускорить прогрев мотора, также быстрее и эффективнее начинает работать печка.

Еще цепь ГРМ была заменена на ремень ГРМ, который по заявлениям производителя должен «ходить» около 120 тыс. км. Шатуны в данной версии ДВС облегченные, также снижен вес коленчатого вала и блока цилиндров. Основной результат — новый мотор Поло легче на 10%, двигатель  стал экономичнее, также снижена токсичность выхлопа.

Еще седан получил расширенный пакет, который предполагает улучшенную подготовку  к зимним условиям, что позволяет реализовать уверенный и стабильный пуск двигателя при низких температурах до -30 и ниже.

Другие детали и узлы не получили каких-либо серьезных изменений. Впускной коллектор фактически пластиковый, при этом легко выдерживает высокие температуры. Система зажигания бесконтактная, маслонасос имеет датчик давления, реализована возможность его настройки.

Что касается ресурса, дилеры озвучивают цифру в 500 000 км. Однако следует понимать, что обкатка, качество топлива, моторного масла и обслуживания, а также особенности эксплуатации  являются теми факторами, которые могут сильно повлиять на показатель ресурса как в лучшую, так и в худшую сторону.

Например, сам производитель рекомендует менять масло каждые 15 000 км, однако на практике в СНГ оптимально менять смазку уже через 8-10 тыс. км. вместе с обязательной заменой масляного и воздушного фильтров.

Также нужно уделять внимание и вопросу подбора самого масла по вязкости и другим параметрам в том случае, если владелец по той или иной причине не хочет использовать тот продукт, который предлагает официальный дилер в рамках обслуживания ТС