Двигатель MPI — модификации, плюсы и минусы

Вспомогательная литература

MPMD Launch Mode – режим доступа: https://software.intel.com/en-us/mpi-developer-guide-linux-mpmd-launch-mode. Дата обращения: 08.02.2018.
Подключение MPI в Visual Studio – режим доступа: https://pro-prof.com/forums/topic/подключение-mpi-в-visual-studio. Дата обращения: 08.02.2018.
MPI: A Message-Passing Interface Standard Version 3.1 \\ Message Passing Interface Forum, June 4, 2022 – режим доступа: mpi-forum.org/docs/mpi-3.1/mpi31-report.pdf. Дата обращения: 08.02.2018.
Миллер, Р. Последовательные и параллельные алгоритмы: Общий подход / Р. Миллер, Л. Боксер ; пер. с англ. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 406 с.

Двигатель DOHC – что это такое и как работает

DOHC является аббревиатурой. Перевод на русский язык дает понять, что имеется в виду под этим словом – это наличие двух распределительных валов. Иногда пользуются русской аббревиатурой DOHC – ДВРВ, чаще ДОШЦ. Произошел двигатель DOHC в результате креативного мышления, опытной езды и стремительности «банды четырех». Такое название дали группе изобретателей, которые представили миру двигатель DOHC.

«Банда четырех» для всех любителей быстрой езды

Великолепные инженеры копании Peugeot весьма любили погонять на дороге. Посовещавшись, они пришли к разработке теоретической части автомобильного мотора. В тот период времени, до того, как был создан мотор DOHC, обороты не доходили выше 2000. «Банда четырех» задумалась над тем, чтобы произвести мощный и быстрый, сложный и сверхэкономичный автомобильный двигатель, аналогов которому мир на тот момент еще не знал.

Основа устройства была предложена по идее Зуккарелли. По его мнению, необходимо было поменять некоторые конструктивные особенности, а именно поместить каждый распределительный вал над клапанами. Вследствие таких операций ненужные элементы конструкции просто отпадают. А для большей легкости клапанов, им предложено было взять четыре легких клапана, вместо двух более тяжелых. Такие особенности считались инновационными, но в полной мере позволили решить основные поставленные задачи.

Двигатель DOHC на странице в Википедии представлен двумя распределительными валами, помещенными в головку цилиндра и четырьмя клапанами для каждого цилиндра. Данная статья расскажет о создании и конструктивных особенностях двигателей DOHC – это несомненно будет интересно не только специалистам, но и вполне рядовым автолюбителям.

Таким образом, когда обороты увеличатся, пружины будут принимать значительно меньше нагрузки – это существенно уменьшает их износ и продлевает жизнь мотору в целом.

Конструкция, обеспечивающая максимальный комфорт

В результате наличия двух впускных клапаном, обладающих малым диаметром, цилиндр получит горючую смесь в большем количестве, чем при одном большом. Такая конструкция способствует лучшему сгоранию смеси, росту КПД и более экономной работе мотора. С другой стороны, стало необходимо использование зубчатого ремня, цепи либо набора шестерен, чтобы осуществить привод обоих распределительных валов, но данная особенность не только не утяжелила сам двигатель, но и сделала его работу более надежной и предсказуемой.

Плюсом ремня является его дешевизна, его не нужно смазывать, работает почти бесшумно. Но при обрыве ремня ГРМ, катастрофа для двигателя гарантирована. Происходит столкновение клапана и поршня, а в следствие разрушение их обоих. Из-за этого повреждается и гильза цилиндра, и блок. Надежность цепи, конечно, выше, но ее работа значительно шумнее, а со временем она постепенно вытягивается.

Решить эту неполадку можно при помощи устройства, которое автоматически натягивает цепь. Но существуют вариации цепей, которым для работы нужен масляный «туман», в этом случае для устранения проблемы необходимо еще и наличие герметичного картера. Совершенно надежным вариантом будет набор шестерен. Конечно, он обладает высокой сложностью, дорогой и шумный, но работает отлично. По результатам конструкторского рейтинга ремень находится на первом месте, затем идет цепь, а замыкают список шестерни.

Высокий КПД при максимальной экономичности

Не стоит забывать, что от степени сжатия зависит КПД двигателя. В основе работы современных двигателей лежит высокая степень сжатия. То есть самой выгодной формой камеры сгорания становится шаровой сегмент. До недавнего времени популярностью пользовался полусферический тип.

Данный факт наталкивает на поиски компромисса. Ведь нужно, чтобы камера сгорания имела шарообразную форму, но в то же время, необходима покатость «шатра», а углы его должны быть закругленными. Лишь уменьшив угол между впускным и выпускным клапаном, можно прийти к такому результату.

Преимущества и недостатки MPI-моторов

Моторы MPI обладают следующими преимуществами:

Пропорциональная точность при смешивании топлива с воздухом. Горючее впрыскивается через форсунки непосредственно на цилиндровые впускные клапаны, что исключает возможность неравномерного заполнения. Момент впрыска топлива через форсунку точно определяется управляемым импульсом. Количество поступающего топлива будет зависеть от продолжительности открытого состояния форсунки.

В целом, топливная система управляется ЭБУ (электронным блоком управления) или, проще говоря, бортовым компьютером. Блок управления (ЭБУ) способен рассчитать (на основе информации с датчиков) не только момент впрыска, но и необходимое количество топлива для приготовления качественной топливно-воздушной смеси.

Минимальные потери при испарении бензина. Близкое расположение форсунок к впускным клапанам исключает необходимость значительного переобогащения горючей смеси для прогрева двигателя. Также близость форсунок к клапанам позволяет топливу дольше сохраняться в жидком состоянии после впрыска, что приводит к снижению накала в камере сгорания. При повышении степени сопротивления к детонации есть возможность изменять степень сжатия с усилением мощности двигателя.

Такт впрыска с увеличенным давлением. Увеличение давления на впрыске дает возможность превращать топливо в мелкую дисперсию, что значительно улучшает сгорание топливно-воздушной смеси.

Благодаря способности ЭБУ (Engine-ECU) считывать определенные данные (число оборотов, скорость, фактическая и рекомендуемая нагрузка, и др.) происходит точный расчет времени впрыска и количества бензина. Это позволяет MPI-двигателям выдавать оптимальную мощность при относительно небольшом расходе топлива.

Помимо всего прочего, MPI-моторы неприхотливы к качеству топлива и способны эффективно работать на бензине АИ-92 даже с повышенным содержанием серы. Конструкция мотора очень проста, но является достаточно надежной, чтобы пробежать без серьезных поломок 300 тыс. км (при условии правильного технического обслуживания).

Кроме этого, простота конструкции двигателя позволяет сэкономить на его ремонте. Также конструкция MPI-двигателя выгодно отличается от более сложных конструкций двигателей TSI, имеющих достаточно сложные и дорогостоящие в ремонте насосы повышенного давления и турбокомпрессоры. Плюс, MPI-двигатель меньше и реже перегревается.

Преимущество MPI в сравнении с карбюратором и моноинжектором

Преимущество системы MPI обусловлено недостатками карбюраторов и моноинжекторов. Проще говоря, технология MPI была разработана для того, чтобы устранить недостатки карбюраторных и моноинжекторных технологий, которые не позволяли точно дозировать подачу топлива и снижать его потерю в процессе прогрева двигателя.

Технологически, подача топлива осуществлялась через карбюратор (или моноинжектор) напрямую во впускной коллектор, что приводило к повышенному расходу топлива и большей токсичности выхлопа. При холодном запуске мотора большая часть поступавшего топлива конденсировалась (оседала) на непрогретом коллекторе, в результате чего топливно-воздушную смесь нужно было переобогащать.

Недостатки MPI-моторов

Медленный старт и разгон. По мнению опытных водителей, MPI-моторы обладают меньшей динамикой. И это действительно так. Потеря динамичности происходит во время смешивания топлива с воздухом непосредственно в выпускных каналах, перед его подачей в цилиндры. О том, что моторы MPI не предназначены для быстрого старта и разгона, также говорит и наличие 8-миклапанной системы с набором ГРМ.

Небольшая экономичность. Моторы MPI уступают по экономичности расхода топлива TSI-двигателям с наддувом и прямой подачей топлива в цилиндр.

В Интернете можно встретить негативные отзывы о MPI-моторах с объемом 1.6 л, которыми оснащалось большое число моделей VAG-Group (Volkswagen Polo Sedan, Skoda Yeti, Octavia). Однако наибольшая часть негатива касается только моторной модификации CFNA. Данная модификация двигателей начинает стучать и перерасходовать масло при холодном запуске даже после небольшого пробега. Но связаны эти неприятности не с инжекторным впрыском MPI, а со спецификой конструкции цилиндропоршневого блока.

Судя по тем же отзывам в Интернете, проблема со стуком при холодном запуске меньше коснулась моторной модификации CWVA (с таким же объемом 1.6 л). Но платой за устранение стука стал еще больший перерасход масла. Дело в том, что увеличение нагрузки на ЦПГ при холодном запуске конструкторы из Volkswagen решили компенсировать новыми маслосъемными кольцами, оставляющими на стенках цилиндров более толстый слой масла.

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.

Первое знакомство с двигателем

Начнем с того, что некоторые автолюбители вообще не понимают, что такое двигатель TFSI и что означает эта аббревиатура.

Это расшифровывается как Turbo Fuel Stratified Injection. В переводе здесь речь идет о турбированном моторе с послойным впрыском топлива. Да, это во многом аналог FSI, только он дополнительно оснащен турбокомпрессором.

Система была революционной для того времени, так как немцы первыми применили непосредственный впрыск в камеру для каждого поршня отдельно, сумев совместить это с турбиной. Но сама расшифровка маркировки TFSI ещё не даёт в полной мере узнать этот двигатель. И обязательно сравнить с TSI.

Вокруг движка с обозначением TFSI было построено множество теорий, догадок и мифов. Некоторые уверены, что буква F не имеет никакого смысла, и делается это исключительно из-за звучания названия или из-за разницы в модельном ряду автомобилей. Якобы TSI идет на модели Volkswagen и Skoda, а TFSI исключительно на Audi.

После ознакомления с тем, как расшифровывается значение TFSI, нужно понять, что на самом деле означает этот TFSI, чем он отличается от своего предполагаемого аналога и как ситуация выглядит на самом деле.

Технология рассматриваемых образцов основана на старых ДВС. Это FSI. Один из таких 2,0-литровых двигателей активно использовался в различных моделях марок Seat, Skoda и Volkswagen. Это безнаддувный механизм, оснащенный системой непосредственного впрыска. У агрегата отмечают надёжную базу, качественную конструкцию и продолжительный срок службы.

2.0 FSI — Volkswagen Golf

Но сейчас двигатели TFSI ставят на автомобили более новых поколений. Его расшифровка уже дала понять, что речь идет о турбированном моторе с непосредственным впрыском. Есть у него и свои важные особенности. Во многом это позволит понять принцип работы агрегатов серии TFSI.

Иные поршни. Для улучшения характеристик турбированного двигателя, верхняя часть поршней претерпела определённые изменения. Здесь предусмотрены новые выемки большего размера, что позволяет эффективно работать в условиях сниженной компрессии.
Повышение эффективности ДВС с параллельным снижением количества вредных выбросов. Это выгодно отличает турбированную версию от атмосферной. Это было сделано для соблюдения строгих новых экологических стандартов.
Коленвалы и шатуры. Принцип работы изменился во многом за счёт видоизменённой формы. Дополнительно конструкторы используют для их изготовления материалы повышенной прочности, что позволяет выдерживать нагрузки от турбины.
Система впуска и выпуска. И здесь произошли изменения. Они были направлены на повышение точности и эффективности, поскольку это одно из главных требований к ДВС при использовании турбонагнетателя.
Топливный насос. Он стал прочнее и надежнее. За счет этого удалось улучшить эластичность работы при высоких оборотах.

Внесённые изменения и озвученные особенности во многом дают понять, что это за механизм. Как он работает и в чём его сильные стороны.

Но все равно никуда не деться от сравнения с FSI, хотя его чаще сравнивают с TSI, так как оба мотора турбированные.

Audi TT 2.0 TFSI

Хочется напомнить, что в автомобилях среднего класса именно безнаддувный FSI считается одним из лучших двигателей в мире. Многие из этих движков спокойно отрабатывают пробег в 400—500 тысяч километров, не требуя дорогостоящего ремонта и серьезных вмешательств. Единственным условием длительной эксплуатации является качественное техническое обслуживание и использование подходящих моторных масел.

Теперь, выяснив, что означает TFSI, нужно сравнить TSI и TFSI, посмотреть на их возможности и понять, действительно ли новое поколение заметно превосходит своего условного предшественника.

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.