Tci и mpi что это за двигатель

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:

• TSI обладает штатной системой надува. В моторе одновременно может быть два нагнетателя: турбированный компрессор и механический тип;
• в MPI отсутствуют нагнетатели, конструкцией они не предусмотрены. Если речь заходит об MPI, подразумевают силовые агрегаты атмосферного типа;
• TSI выдвигает ряд требований к моторному маслу, коэффициенту вязкости, периодичности замены;
• в TSI топливо впрыскивается непосредственно в полость цилиндра. Для этого изготавливается специальной формы головка, поршни, топливный форсунки;
• 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.

Киа и Хёндай

Так как Kia и Hyundai один концерн, то они комплектуются одинаковыми ДВС семейства G4 Гамма. Так же, как и Фольксваген разнообразие велико, но все они страдают одинаковыми проблемами:

1. Алюминиевый блок цилиндров с тонкостенными чугунными гильзами. Он склонен к перегреву, гильзы могут «играть», что приводит повышенному износу шатунно-поршневой группы. В этом случае четко слышен перестук поршней в ВМТ и повышенный «масложор».
2. Хрупкие катализаторы. Они расположены близко к выпускным канал, при разрушении сот частицы керамики могут попасть в цилиндры. Это приводит к задирам и преждевременному ремонту.

Последнюю проблему атмосферных моторов Киа-Хёндай производители пытаются решить видоизменением формы выпускного коллектора или переносом его под днище автомобиля. Но на большинстве моделей корейских марок с выходом новых моделей ситуация не изменяется. Двигатели MPI семейства Gamma 2 по-прежнему можно встретить на современных автомобилях, например Киа Селтос. Существенных конструктивных изменений он не получил, поэтому «детские» болячки остались прежними.

По отзывам владельцев, эти недостатки частично решаются удалением каталитического нейтрализатора и заменой его на пламегаситель на небольших пробегах, пока не начал разрушаться. Использование более вязких масел 5W-30, 5W-40, с частотой замены пять, семь тысяч километров. Заправляться качественным топливом на брендовых заправках. Это увеличивает срок эксплуатации силового агрегата Киа с распределенным впрыском до 100-150 тыс. км. Не будем лукавить, встречаются модели с пробегом за двести тысяч километров без капитального ремонта.

Принцип работы

Система впрыска топлива MPI предусматривает подачу топлива одновременно с множества точек. Каждый цилиндр имеет свой инжектор, а топливо подается через специальный канал выпуска.
Но что отличает MPI-двигатель от TSI, который тоже снабжен многоточечной подачей топлива, так это отсутствие наддува
.

Топливная смесь подается в цилиндры не с помощью турбокомпрессоров, а с помощью бензонасоса. Он закачивает бензин в специальный впускной коллектор под давлением в три атмосферы, там он смешивается с воздухом и так же под давлением всасывается в цилиндр через впускной клапан.

• Бензонасос подкачивает топливо из бака в инжектор.
• С электронного блока управления впрыском подается сигнал инжектору, который пропускает топливо в специальный канал.
• Смесь направляется в камеру сгорания.

но отличается наличием системы охлаждения водой. Дело в том, что место у головки цилиндра сильно прогревается, а проходящее там под низким давлением топливо может вскипеть, выделяя газы.

Система контроля гидропривода состоит из муфты с пресс-масленкой и системы, которая ограничивает дифференты.
В нее входят резиновые опоры, способные самостоятельно подстраиваться под режим работы двигателя, уменьшая шум и вибрации при работе. На моторе стоят 8 клапанов: по 2 на каждый из цилиндров, а также распределительный вал.

Знаете ли вы?
Самыми распространенными являются двигатели MPI 1.4 на 80 лошадиных сил, а также 1.6 на 105 лошадиных сил. Но от них автопроизводители все равно постепенно отказываются. Единственными, кто до сих пор использует двигатели такого типа — компании «Додж» и «Шкода».

Насколько Multi Point Injection отвечает современности

Ряд автопроизводителей Европы, Азии считают, что такой тип не имеет будущего, так как стремительное развитие технологий быстро оставит позади «новинку». Отчасти это правда. Активно развивает и поддерживает MPI только концерн Фольксваген и его структурные подразделения, в том числе и Škoda. Визитная карточка: двигателя с объёмами 1.3, 1.4 и 1.6 л.

Главная особенность силового агрегата в отсутствии какого-либо турбированного нагнетателя. Конструкция проста и интуитивно понятна:

• бензиновый насос, подающий горючую смесь во впускной коллектор под высоким давлением. Рабочий показатель три атмосферы;
• посредством впускного клапана форсунки топливо поступает внутрь цилиндра, где происходит воспламенение, отвод отработанных газов.

Multi Point Injection оснащен контуром водяного охлаждения горючей смеси. Звучит непривычно, это трудно представить, но система успешно работает. Наличие нестандартной конструкции объяснимо тем, что над головкой блока цилиндров повышенная температура, а топливо поступает под низким давлением. Последствия негативные, риск закипания, образования газовоздушной пробки. Без стороннего охладителя работа силового агрегата невозможна.

Преимущества MPI

простота конструкции. Очевидно, что такие двигатели проще силовых агрегатов, оснащенных TSI с турбированными нагнетателями, но никак не карбюраторного типа. Ряд ремонтов владельцы проводят самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов СТО. Явная экономия на ежемесячном обслуживании;
лояльное отношение системы к качеству горючего. Применительно к странам СНГ, где топливо не всегда «хорошее», этот вариант приемлем. Силовой агрегат вполне комфортно работает на бензине марки АИ-92;
средний срок эксплуатации до капитального ремонта составляет 300 000 км. Такие цифры приводит изготовитель. На практике ресурс меньше на 50 000 км

Мало кто принимает во внимание фактор своевременной замены моторного масла, очистительных элементов, заправки качественным топливом;
минимальные риски, связанные с перегревом;
возможность механической регулировки угла опережения зажигания;
конструкция предусматривает наличие резиновых опор над двигателем. Это позволяет гасить колебания, вибрации в процессе работы.

Недостатки MPI

• повышенный расход горючего. Фактор достаточно спорный, по-разному можно его интерпретировать. В сравнении с TSI он увеличен на 7%. Многих потенциальных покупателей это отпугивает, отталкивает;
• невысокий показатель крутящего момента, и как следствие средний коэффициент мощности. Топливная смесь смешивается непосредственно во впускных каналах, а не в цилиндрах. Это нетипично для большинства конструкций, вызывает недопонимание у конструкторов TSI.

Автомобили с предустановленным MPI не считаются резвыми, быстрыми, активными. Скорее средний уровень для ценителей неспешного драйва, семейного отдыха.

Статистика продаж по СНГ и РФ, в том числе, показывает, что для владельцев приоритетным остается все же показатель мощности, нежели практичности.

Характерные признаки неисправности MPI

• снижение мощности в процессе езды;
• повышенный расход горючего;
• на центральной приборной панели сигнализирует индикатор о наличии неисправности «Check Engine»;
• из выхлопной трубы выходит выхлоп синего, белого или черного цвета. Одновременно это указывает на неисправный инжектор и топливную аппаратуру;
• нестабильная работа на холостых оборотах;
• трудный запуск на «холодную»;
• повышенный рабочий звук, вибрации.

Частые причины поломок

• нарушение, игнорирование сроков проведения технического осмотра;
• стороннее техническое (механическое) повреждение, аварии, столкновения, удары;
• установка неоригинальных деталей, комплектующих, расходных материалов;
• заправка некачественным топливом с высоким содержанием химических примесей;
• нарушение правил использования машины, силового агрегата;
• несоответствие температурных режимов, индексов вязкости масла;
• систематические нагрузки сверх нормы.

Шкода и доработки — главные факторы популярного 1.6 MPI

Чехи не решились производить атмосферный двигатель ровно тем же способом, что и немцы. Причины такого решения неизвестны, но компания в 2005 году значительно «доработала» двигатель. Все внешне осталось неизменным. Атмосферные технологии, расход даже меньше, чем у предыдущего варианта, тот же размер, такие же характеристики. Но в целом конструкция силового агрегата была изменена в нескольких важных пунктах:

• сплавы для производства сильно изменили, чтобы облегчить и удешевить силовую установку, это привело к тому, что на рынок попал сыроватый мотор без должной проверки;
• для уменьшения расходы была доработана поршневая система, несколько изменена сама суть конструкции двигателя, поэтому нагрузка на его основные детали немного выросла;
• внутренняя часть мотора была значительно упрощена, в частности, количество металла было уменьшено, стенки между цилиндрами не дают отремонтировать силовой агрегат капитально;
• чешские инженеры упростили многие технологии, которые не стоило упрощать, и двигатель сразу же начал приносить своим владельцам определенные неприятности в эксплуатации;
• программа ЭБУ была полностью изменена в силу экономичности и других важных преимуществ эксплуатации, но долговечность мотора сразу же снизилась в несколько раз.

Современные технологии не всегда лучше классических. Это доказывают Octavia A5, на которых установлен данный силовой агрегат. Машинки легко ломаются, очень часто подводят владельцев после 8-10 лет эксплуатации и 200 000 км пробега. Так что при покупке подержанной Октавии отдайте предпочтение более дорогим моторам, таким как 2.0 FSI или дизельным двигателям. А вот покупать б/у машинку с атмосферником 1.6 не следует, это может принести проблемы.

MPI-двигатель – решение для российских дорог

К тому же автомобили на таких двигателях лучше подходят для российских условий эксплуатации. Дело в том, что качество топлива, продаваемого на некоторых автозаправках, оставляет желать лучшего. Однако для моторов MPI даже бензин с более высоким содержанием серы воспринимается легко, и двигатель отлично перерабатывает данный вид топлива. А прочная конструкция самой силовой установки обеспечивает дополнительную надежность и защиту от излишних механических нагрузок, возникающих при езде по плохим дорогам с выбоинами. Так что справедливо можно отметить, что для России MPI-двигатели подходят лучше. Возможно, из-за этого и была налажена производственная линия выпуска таких моторов на калужском заводе. Теперь мы окончательно разобрались, что это такое MPI-двигатель и каковы его особенности, достоинства, недостатки.

Характерные недостатки MPI

Все недостатки данного двигателя выражены именно его конструктивными особенностями. Соединение топлива с воздухом происходит в каналах, а не на прямую в цилиндрах. Соответственно присутствует ограничение возможностей впускной системы. Это выражено в недостаче мощности и довольно слабом крутящем моменте.

Исходя из этого не получается приличной динамики, спортивной приемистости, горячего драйва. В современных авто наличие восьми клапанов, как правило, не хватает, поэтому все эти характеристики увеличиваются. Если охарактеризовать данный автомобиль с такой системой, то он вполне сойдет за семейный и спокойный транспорт.

Именно поэтому такие автомобили перестали пользоваться спросом и отходят на задний план в прошлое. Почему же так происходит, т.е. мир сделал оценку качеств данной системы и решил, что ему этого недостаточно и конструктора разработчики принялись проектировать более современные моторы по мощности. Но нет, есть неожиданные сюрпризы в автомобилестроении.

Разработчики фирмы Skoda разработав российский вариант внедорожника для семейного пользования Yeti, в 2014 году намеренно отказались от турбированного двигателя с объемом 1.2 в пользу двигателя MPI с объемом 1.6 и мощностью 110 л.с.

Как заявили разработчики известного всемирного концерна, данный двигатель практически не имеет ничего общего по сравнению со старой моделью мощностью в 105 л.с. Больше всего он подходит к моделям TSI, но у него отсутствует непосредственный впрыск и турбирование.

Шкода и доработки – главные факторы популярного 1.6 MPI

Чехи не решились производить атмосферный двигатель ровно тем же способом, что и немцы. Причины такого решения неизвестны, но компания в 2005 году значительно «доработала» двигатель. Все внешне осталось неизменным. Атмосферные технологии, расход даже меньше, чем у предыдущего варианта, тот же размер, такие же характеристики. Но в целом конструкция силового агрегата была изменена в нескольких важных пунктах:

• сплавы для производства сильно изменили, чтобы облегчить и удешевить силовую установку, это привело к тому, что на рынок попал сыроватый мотор без должной проверки;
• для уменьшения расходы была доработана поршневая система, несколько изменена сама суть конструкции двигателя, поэтому нагрузка на его основные детали немного выросла;
• внутренняя часть мотора была значительно упрощена, в частности, количество металла было уменьшено, стенки между цилиндрами не дают отремонтировать силовой агрегат капитально;
• чешские инженеры упростили многие технологии, которые не стоило упрощать, и двигатель сразу же начал приносить своим владельцам определенные неприятности в эксплуатации;
• программа ЭБУ была полностью изменена в силу экономичности и других важных преимуществ эксплуатации, но долговечность мотора сразу же снизилась в несколько раз.

Современные технологии не всегда лучше классических. Это доказывают Octavia A5, на которых установлен данный силовой агрегат. Машинки легко ломаются, очень часто подводят владельцев после 8-10 лет эксплуатации и 200 000 км пробега. Так что при покупке подержанной Октавии отдайте предпочтение более дорогим моторам, таким как 2.0 FSI или дизельным двигателям. А вот покупать б/у машинку с атмосферником 1.6 не следует, это может принести проблемы.

Киа и Хёндай

Так как Kia и Hyundai один концерн, то они комплектуются одинаковыми ДВС семейства G4 Гамма. Так же, как и Фольксваген разнообразие велико, но все они страдают одинаковыми проблемами:

1. Алюминиевый блок цилиндров с тонкостенными чугунными гильзами. Он склонен к перегреву, гильзы могут «играть», что приводит повышенному износу шатунно-поршневой группы. В этом случае четко слышен перестук поршней в ВМТ и повышенный «масложор».
2. Хрупкие катализаторы. Они расположены близко к выпускным канал, при разрушении сот частицы керамики могут попасть в цилиндры. Это приводит к задирам и преждевременному ремонту.

Последнюю проблему атмосферных моторов Киа-Хёндай производители пытаются решить видоизменением формы выпускного коллектора или переносом его под днище автомобиля. Но на большинстве моделей корейских марок с выходом новых моделей ситуация не изменяется. Двигатели MPI семейства Gamma 2 по-прежнему можно встретить на современных автомобилях, например Киа Селтос. Существенных конструктивных изменений он не получил, поэтому «детские» болячки остались прежними.

По отзывам владельцев, эти недостатки частично решаются удалением каталитического нейтрализатора и заменой его на пламегаситель на небольших пробегах, пока не начал разрушаться. Использование более вязких масел 5W-30, 5W-40, с частотой замены пять, семь тысяч километров. Заправляться качественным топливом на брендовых заправках. Это увеличивает срок эксплуатации силового агрегата Киа с распределенным впрыском до 100-150 тыс. км. Не будем лукавить, встречаются модели с пробегом за двести тысяч километров без капитального ремонта.

Минусы

Если верить отзывам, двигатели MPI менее динамичны, и тому есть объяснение. Из-за того, что бензин перемешивается с воздухом в выпускных каналах (до момента подачи в цилиндры), данные двигатели являются ограниченными. Также и восьмиклапанная система с набором ГРМ дает понять, что мотору недостает мощности. Поэтому подобные двигатели не рассчитаны на быстрый старт и набор скорости.

Второй недостаток – это неэкономичность. Многоточечное впрыскивание по эффективности и экономичности уступает наддуву с прямым впрыскиванием топлива в цилиндры. Как уже сказано выше, такая технология реализована в TSI-двигателях.

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.

Ключевые особенности MPI

Допустим, есть у нас кластер. Чтобы программа начала на нем выполняться, ее необходимо скопировать на каждый узел, запустить и установить связь между процессами. Эту работу берет на себя утилита mpirun (под Linux) или mpiexec (под Windows), так например, чтобы запустить 5 процессов достаточно написать:

Однако программа должна быть написана определенным образом. Вообще, технология MPI позволяет как использовать модель SPMD (Single Process, Multiple Data), так и MPMD , в этой статье я рассматривают только первый вариант. Далее по тексту узел и процесс будут означать одно и тоже, хотя на одном узле может быть создано несколько процессов (именно так я делаю при запуске примеров статьи, т.к. отлаживаю их на персональном компьютере). Это вводная статья, поэтому тут не пойдет речь о коммуникаторах, в которые могут группироваться процессы.

Суть SPMD заключается в том, что для решения задачи запускается множество одинаковых процессов. На приведенном выше рисунке видно, что пользователь (который вводит данные и хочет получить результат) взаимодействует только с одним узлом кластера. Такой узел называется root и логика его работы должна отличаться, ведь он должен не только взаимодействовать с пользователем, но и, получив исходные данные, выполнить их рассылку остальным процессам. Каждый процесс имеет свой номер (в MPI принят термин «ранг«) в рамках каждого коммуникатора, при этом у root ранг обычно равен нулю.

Процессы обмениваются сообщениями, каждое из которых помимо номеров процесса отправителя и получателя имеет тег, а также тип и количество передаваемых элементов. Тег представляет собой целое число, с помощью которого программа может отличать одни сообщения от других. В силу того, что сегодня мы рассмотрим очень простые примеры, тег нам не особо пригодится (можно было бы везде использовать, скажем, «ноль» вместо тега). Все поступающие процессу сообщения помещаются в очередь, из которой могут быть извлечены в соответствии с запрашиваемыми параметрами (тегом, отправителем и т.п.).

В связи с тем, что MPI-программа обладает множеством особенностей, компилироваться она должна специальным компилятором. Под Linux для этого используется mpic++, а под Windows можно применять расширение для Microsoft Visual Studio. Для сборки примеров статьи под Linux я использовал примерно следующую команду:

Разобравшись с особенностями технологии, перейдем к примерам. В этой статье мы будем пытаться посчитать сумму элементов массива — несмотря на простоту, эта задача позволяет продемонстрировать самые различные способы передачи данных между узлами.

Достоинства и недостатки MPI двигателей

Такие агрегаты далеки от идеала. Для них характерны положительные и отрицательные моменты. Пришло время ознакомиться с ними.

Преимущества

Список положительных характеристик состоит из следующих пунктов:

• простота конструкции обеспечивает лёгкий ремонт и доступное обслуживание;
• допустимость использования 92 бензина, это касается и альтернативных и оригинальных моделей;
• максимальная прочность;
• большой пробег при своевременной замене фильтров и масла.

Преимущества внушительные, но они несколько меркнут после изучения отрицательных моментов.

Недостатки

Отрицательные характеристики связаны с особенностями конструкции. Список недостатков складывается из следующих пунктов:

• ограниченность топливной системы связана со смешиваем топлива и воздуха не в цилиндрах, а в каналах;
• слабый крутящий момент и недостаточная мощность выплывают из предыдущего пункта;
• отсутствие особенной динамики, драйва и приемистости;
• 8 клапанов — это мало.

Рано автомобилисты списали MPI со счетов. Фирма Skoda при разработке Yeti, которая предназначается для российского пользователя, не стала использовать турбированный двигатель 1,2. Вместо этого компания установила обновлённый и даже изменённый в некоторых моментах 1.6 MPI на 110 «лошадей». Этот агрегат больше относится к TSI, но в его конструкции отсутствуют турбирование и непосредственный топливный впрыск.

Заключение

Целью статьи было продемонстрировать ряд функций библиотеки MPI и показать, что реализовать их вручную не так легко — этим привлечь внимание к библиотеке. Пример с функцией MPI_Isend наглядно демонстрирует насколько сложно реализовать аналогичное поведение вручную

Дело не только в том, что передача выполняется в отдельном потоке. Сложно придумать механизм лучший, чем работа с MPI_Request, однако к объекту request может параллельно обращаться несколько потоков, поэтому все эти операции защищаются семафорами

Пример с функцией MPI_Isend наглядно демонстрирует насколько сложно реализовать аналогичное поведение вручную. Дело не только в том, что передача выполняется в отдельном потоке. Сложно придумать механизм лучший, чем работа с MPI_Request, однако к объекту request может параллельно обращаться несколько потоков, поэтому все эти операции защищаются семафорами.

Еще более наглядным является пример с MPI_Bsend, т.к. вручную реализовать циклический буфер сообщений (который, кстати, тоже защищается семафорами) — не простая задача. Однако, в библиотеке MPI гораздо больше функций типа точка-точка. Различие между ними заключается в преставлении о «завершенной передаче», т.е. моменте когда блокирующая операция вернет управление или для асинхронной операции завершится MPI_Wait.

Примеры статьи являются полностью искусственными — именно по этой причине я не стал приводить таблицу с временем выполнения программы для различных вариантов реализации. Дело в том, что кластерная архитектура (а следовательно и MPI) подходит не всех типов задач — необходимо учитывать затраты на передачу данных. Так, для вычисления на кластере суммы элементов массива необходимо выполнить, порядка \(O(n)\) операций передачи, но \(O(\frac{n}{p})\) операций сложения может быть выполнено параллельно. Трудоемкость вычислений будет оцениваться \(O(n)\) при любом количестве узлов кластера. Подробнее об оценке трудоемкости параллельных алгоритмов советую прочитать в книге Миллера .