MPI-двигатель в подробностях
О первой и основной отличительной черте этих силовых агрегатов мы уже сказали — это многоточечность подачи топлива. Но те, кто знаком поближе с автомобильными моторами могут сказать, что, например, и TSI-двигатели также имеют многоточечный впрыск. Поэтому переходим ко второму отличию — отсутствию наддува. То есть никаких турбокомпрессоров для нагнетания топливной смеси в цилиндры нет. Обычный бензиновый насос, который подаёт топливо под тривиальным давлением 3 атмосферы в специальный впускной коллектор, где оно затем смешивается с воздухом и засасывается через впускной клапан в цилиндр. Как видим, в этом моменте очень похоже на работу карбюраторного мотора. Никакого непосредственного впрыска топлива в цилиндр, как в TSI или GDi-схемах нет и в помине.
Третья отличительная черта — наличие водяной системы охлаждения топливной смеси. Это объясняется тем, что в районе головки цилиндра развиваются довольно высокая температура, а топливо поступает под сравнительно низким давлением. Поэтому оно может попросту вскипеть и образовать газовоздушные пробки.
История разработки и современность двигателей multi point injection
Схема двигателя впервые разработана на немецком заводе Volkswagen. Прототипом МРI являются моторы серии EA827, выпускавшиеся с 1972 г. С 1994 г. агрегат усовершенствовали, присвоив индекс ADP. В процессе дальнейшей модернизации изменился диаметр цилиндров, материал блока стал алюминиевым, улучшились технические характеристики.
Выпуск двигателей МРI с индексом BSE датируется 2005 г. Практически все автомобили компании из Вольфсбурга ранее оснащались двигателями с такой схемой.
После приобретения концерном VAG активов Škoda мотор МРI присутствовал на автомобилях чешского производителя.
Со временем по мере повышения экологических требований агрегат перестал пользоваться спросом в Европе и его сняли с производства.
Последней маркой, на которой стоял двигатель МРI, была Skoda Octavia 2 серии. Но конструкторы смогли усовершенствовать силовой агрегат в соответствии с новыми нормами выбросов выхлопных газов и дали ему 2 жизнь.
Сегодня двигатели производит завод в германском городе Хемнитц. Они выпускаются с 2014 г. под индексом 1.6 MPI EA211 (110/ 90 лошадиных сил) и поставляются на автозавод Фольксвагена в Калуге.
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.
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.
Применение
1.6 MPI.
Audi A3 I (101 и 102 л.с., 1996-2003 гг.)
Audi A3 II (102 л.с., 2003-2010 гг.)
Audi A4 I (101 и 102 л.с., 1994-2001 гг.)
Audi A4 II (102 л.с., 2000-2008 гг.)
Seat Ibiza II/Cordoba I (75 и 101 л.с., 1996-2002 гг.)
Seat Leon I (101 и 102 л.с., 1999-2006 гг.)
Seat Leon II (102 л.с., 2005-2012 гг.)
Seat Altea (102 л.с., 2004-2010 гг.)
Seat Toledo I (101 л.с., 1996-99 гг.)
Seat Toledo II (101 л.с., 1998-2000 гг.)
Seat Toledo III (102 л.с., 2004-2009 гг.)
Seat Exeo (102 л.с., 2009-2010 гг.)
Skoda Felicia (75 л.с., 1995-2001 гг.)
Skoda Octavia I (75, 101 и 102 л.с., 1996-2010 гг.)
Skoda Octavia II (102 л.с., 2004-2013 гг.)
Skoda Octavia III (110 л.с., с 2014 гг.)
Volkswagen: Polo, Golf, Bora, Jetta, Touran, New Beetle, Passat.
Двигатель 1.6 MPI мощностью 75, 101 и 102 л.с. нашел применение почти во всех моделях VW (класса B, C и D).
1.6 FSI.
Audi A2 – 110 л.с. (BAD), 2002-2005 гг.
Audi A3 II – 115 л.с. (BAG, BLF и BLP), 2003-2007 гг.
Seat – 1.6 FSI не достался ни одной модели.
Skoda Octavia II – 115 л.с. (BLF), 2004-2008 гг.
Volkswagen Golf — IV 110 л.с. (BAD), 2001-2003 гг.
Volkswagen Bora — 110 л.с. (BAD), 2001-2005 гг.
Volkswagen Golf V – 115 л.с., 2003-2007 гг.
Volkswagen Jetta V – 115 л.с., 2005-2007 гг.
Volkswagen Touran I – 115 л.с., 2003-2006 гг.
Volkswagen Passat B6 – 115 л.с., 2005-2007 гг.
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 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.
Основы MPI
Прочитал статью «Основы MPI для «чайников»» и понял, что статья новичка способна отпугнуть.
Теория
Начнем с начала
Первое время не было единого стандарта (API) для параллельных вычислений и программистам приходилось писать для каждого кластера архитектурно-специфический код. Но, как известно, программисты люди рациональные и быстро было решено организовать стандарты (самые известные — MPI, OpenMP). MPI — Message Passing Interface. Это специфический API, который реализуют производители кластеров для того, чтобы можно было легко переносить программы с кластера на кластер не изменяя ни байта исходного кода(!). Параллельная программа должна эффективно использовать вычислительные мощности и коммуникационную среду. В MPI вся работа по распределению нагрузки на узлы и сеть ложатся на программиста и для максимальной производительности необходимо знать особенности конкретного кластера. MPI очень элегантно решает вопрос топологии сети: имеются понятия коммуникаторов — группы процессов, которые можно пронумеровать в соответствии с топологией сети (для этого используется функция MPI_Cart_create, которая позволяет задать любую топологию от решётки до гиперкуба).
Целесообразность распараллеливания
Некоторые примеры в учебных пособиях весьма синтетические — в них считается какой-нибудь ряд в пределах стандартного типа (например, double), что на практике вычисляется за время много меньшее того, которое тратится на инициализацию и передачу чего-либо по сети (вычисление числа pi в double на двух компьютерах с Gigabit Ethernet примерно в два раза медленнее вычисления на одном компьютере). Однако, MPI позволяет использовать многоядерные процессоры (что почему-то многие забывают), а между ядрами скорость передачи совершенно другого порядка, поэтому всегда нужно знать архитектуру и топологию системы.
Практика
Про теорию можно много писать, но лучше постигать теорию соразмерно с практикой. Для начала установим какую-нибудь реализацию MPI на свой компьютер. Одной из самых распространённых реализаций MPI является MPICH (MPI Chameleon).
Установка
В убунте устанавливается в одну строчку: sudo apt-get install mpich2 Напишем простенькую программку, которая ничего полезного не делает:
Скомпилируем эту программку:
mpicc -o test.bin ./test.c
Попробуем запустить:
mpirun ./test.bin
И (если еще не настроили демон mpd) получим сообщение о том, что демон mpd не запущен.
При попытке запустить mpd будет сказано об отсутствии настроек (почему, собственно, не запускается демон)
Секретное слово нужно только для подключения узлов. Если мы будем подключать ещё компьютеры, то надо будет и на них ставить MPICH и надо будет занести узел в список узлов, а также не будет лишним настроить подключение по ssh с использованием ключей (для общения с узлами). Если всё сделано правильно, то получим примерно такой вывод:
$ mpirun ./test.bin It works!
MPI_Init — обязательна для вызова, так как выполняет инициализацию библиотеки MPI. MPI_COMM_WORLD — идентификатор глобального коммуникатора, содержащего все процессы. MPI_Comm_rank — возвращает идентификатор (номер, ранг) процесса в рамках заданного коммуникатора.
Почему выводим на экран только при ранге, равном 0? Просто этот процесс как раз соответствует по умолчанию тому, который имеет доступ к консоли того терминала, с которого производился запуск. Мы можем использовать и любой другой, но так просто удобнее.
Вместо вывода
Можно написать параллельную программу не имея почти никаких знаний о параллельном программировании, но написание эффективных программ является трудоёмким процессом выбора алгоритма и его реализации, подгонки под систему и так далее. Но если начать писать простенькие программки и при этом читать спецификации и литературу о вычислительных системах (об их архитектуре, коммуникационных средах и прочем), то со временем, %username%, будешь способен подчинить себе даже такие страшные машины как те, которые представлены в списке топ-500
Топливная система
Каждому цилиндру – отдельный инжектор с форсункой!
Главная особенность инжекторных MPI-двигателей с распределенным впрыском топлива — это наличие у каждого цилиндра своего отдельного инжектора с форсункой. С помощью инжекторов осуществляется дозированный впрыск топлива в каждый отдельно взятый цилиндр, с распылением через форсунки. Такой способ позволяет равномерно распределять топливную смесь по всем цилиндрам. При этом, в отличие от TSI-двигателя, в конструкции MPI отсутствует топливная рейка и нет прямого впрыска топлива в цилиндр, который есть в системах FSI и TFSI.
Важно! Моторы с технологией MPI работают с опережением зажигания, из-за чего педаль газа становится очень чувствительной к воздействию
Отсутствие турбонагнетателя
Еще одной значимой особенностью MPI-моторов является полное отсутствие в их конструкции турбонагнетателя при многоточечной системе впрыска. Вместо него MPI-моторы снабжены обычным бензонасосом с давлением в 3 атм. Порядок работы MPI-системы выглядит следующим образом:
- из бензобака топливо подкачивается бензонасосом в инжектор;
- электронный блок управления впрыском подает сигнал на инжектор, и топливо распыляется под давлением через форсунку на цилиндровый впускной клапан.
Система распределения впрыска топлива состоит из следующих элементов:
- устройства для доставки топлива к инжекторам;
- блок зажигания;
- устройство для дозировки воздушной массы;
- устройство для регулировки токсичности отработанных газов.
Контур водного охлаждения
Контур водного охлаждения в MPI-двигателях предназначен для охлаждения горючей смеси. При работе агрегата головка цилиндров очень сильно нагревается, а топливо подается под небольшим давлением. В результате возникает большая опасность появления газо-воздушной пробки, что может привести к перегреву с закипанием. Наличие контура водяного охлаждения горючей смеси предотвращает возникновение такого перегрева.
Самые надежные двигатели VW. ТОП-5
Пятое место
Пятое место самых надежных двигателей отдадим двигателю V6, объемом 2.8 литра, мощностью 170 л.с. (Audi AAH 2.8i). Так называемый, стандартный двигатель.
Сейчас на его базе выпускается несколько более современных и мощных моторов, V6 FSI, V6 TFSI, объемом от 3,0 – 4,2 л.
Этот двигатель выхаживал многие сотни тысяч километров. До сих пор многие двигатели исправно служат и наматывает свои бесконечные километры. Этот мотор является прародителем новых вышеупомянутых моторов.
Четвертое место
Четвертое место отдадим Дизелю 1,9 TDI. Его безупречная репутация известна во всем мире. Это экономичный и надежный двигатель, выхаживающий иногда даже до 400 тыс.км. пробега без капитального ремонта. Этот мотор конструкторы разработали в начале 90-х годов. С тех пор было много много модификаций и о-очень массовое их производство.
Самые надежные двигатели, как правило, изначально имеют хорошую конструктивную базу. Конструкция этого двигателя оказалась настолько удачная, что до сих пор на её основе выпускаются различные модификации моторов на все марки автомобилей концерна. Простая, ремонтопригодная, оптимальная во всех отношениях конструкция двигателя снискала любовь и уважение значительного числа владельцев Фольксвагена во всем мире.
На сегодняшний день все двухлитровые дизельные двигатели Volkswagen делаются на его базе и их моторесурс даже выше чем у родоначальника этой линейки.
Третье место
Третье место в нашем рейтинге фольксвагеновских моторов отдаем двухлитровому бензиновому турбированному двигателю A4 B7 2,0. От этого двигателя пошли все FSI и TFSI двигатели, несмотря на то, что в некоторых версиях были проблемы с ТНВД и толкателями клапанов.
Этот двигатель имеет ременный привод распределительного механизма. От лишен всех болезней цепной передачи. У него никогда нет проблем с поршневой, головкой блока и распеределительным механизмом. Он обладает большим потенциалом к форсировке, поэтому на его основе выпускаться 240-280 сильные, и вполне возможно довести его и до 300 л.с. с такой же надежностью и долговечностью.
Второе место
Второе место. Этот двигатель ставят в основном на премиум класс Audi и Volkswagen. Турбодизель V6 TDI, объемом 3 л. Самый лучший двигатель концерна Volkswagen. Все его версии хороши. И с насос-форсунками, и с системой Common Rail.
В нем очень органично сочетаются такие качества, как соотношения объема к мощности, ремонтопригодность, КПД, расход топлива к мощности. Это лучший двигатель у Фольксвагена.На Audi он маркируется A6 C6. До сих пор они эксплуатируются и не доставляют владельцам никаких проблем. Нужно только вовремя обслуживать и лить хорошее топливо.
Первое место
Первое место. Это самый популярный и самый покупаемый двигатель в Европе. VW 2.0 TDI (EA288). Это любимчик сотен тысяч автомобилистов с одной турбиной с изменяемой геометрией. Развивает мощность от 102 до 150 л.с. Оснащен системой Common Rail.
Этот двигатель потомок двигателя 1,9 TDI, который стоит у нас на четвертом месте. Тот же блок цилиндров, тот же газораспрелительный механизм с головкой блока. Он, как было сказано имеет систему впрыска Common Rail, оснащен современными пьезоэлектрическими форсунками.
300 тысяч километров пробега эти движки проходят легко. Их ставят сейчас практически на все модели VW. И на Audi Q5, и VW Tiguan, на Multivan и все коммерческие автомобили Transpoter T5, T6 и т.д.
На этом свое мнение про двигателя VW я высказал. Удачи вам на дорогах и в жизни.
Приходите на сайт, читайте. Стараюсь писать проще, кратко и доходчиво, а если есть возражения или вопросы, пишите в комментарии, подискутируем.
Советую почитать про самые надежные АКПП Cамые надежные коробки автомат. ТОП-5.
Привет, мир!
Обычно три вещи важны, когда вы начинаете учиться использовать MPI. Во-первых, вы должны инициализировать библиотеку, когда будете готовы ее использовать (вам также необходимо завершить ее, когда вы закончите). Во-вторых, вам нужно знать размер вашего коммуникатора (то, что вы используете для отправки сообщений другим процессам). В-третьих, вы захотите узнать свой ранг внутри этого коммуникатора (какой номер процесса находится внутри этого коммуникатора).
#include #include int main(int argc, char **argv) { int size, rank; int res; res = MPI_Init(&argc, &argv); if (res != MPI_SUCCESS) { fprintf (stderr, «MPI_Init failed\n»); exit (0); } res = MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); if (res != MPI_SUCCESS) { fprintf (stderr, «MPI_Comm_size failed\n»); exit (0); } res = MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); if (res != MPI_SUCCESS) { fprintf (stderr, «MPI_Comm_rank failed\n»); exit (0); } fprintf(stdout, «Hello World from rank %d of %d~\n», rank, size); res = MPI_Finalize(); if (res != MPI_SUCCESS) { fprintf (stderr, «MPI_Finalize failed\n»); exit (0); } }
Если вы запустите эту программу следующим образом:
mpiexec -n 2 ./hello
Вы ожидаете получить результат следующим образом:
Hello World from rank 0 of 2! Hello World from rank 1 of 2!
Вы также можете получить этот вывод назад (см. Http://stackoverflow.com/a/17571699/491687 ) для более подробного обсуждения этого:
Hello World from rank 1 of 2! Hello World from rank 0 of 2!
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, 2015 – 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.
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.
История разработки и современность двигателей multi point injection
Схема двигателя впервые разработана на немецком заводе Volkswagen. Прототипом МРI являются моторы серии EA827, выпускавшиеся с 1972 г. С 1994 г. агрегат усовершенствовали, присвоив индекс ADP. В процессе дальнейшей модернизации изменился диаметр цилиндров, материал блока стал алюминиевым, улучшились технические характеристики.
Выпуск двигателей МРI с индексом BSE датируется 2005 г. Практически все автомобили компании из Вольфсбурга ранее оснащались двигателями с такой схемой.
После приобретения концерном VAG активов Škoda мотор МРI присутствовал на автомобилях чешского производителя.
Со временем по мере повышения экологических требований агрегат перестал пользоваться спросом в Европе и его сняли с производства.
Последней маркой, на которой стоял двигатель МРI, была Skoda Octavia 2 серии. Но конструкторы смогли усовершенствовать силовой агрегат в соответствии с новыми нормами выбросов выхлопных газов и дали ему 2 жизнь.
Сегодня двигатели производит завод в германском городе Хемнитц. Они выпускаются с 2014 г. под индексом 1.6 MPI EA211 (110/ 90 лошадиных сил) и поставляются на автозавод Фольксвагена в Калуге.
Устройство и принцип действия системы GDI
В наши дни системы, аналогичные Gasoline Direct Injection, используют и другие производители автомобилей, обозначая данную технологию TFSI (Audi), FSI или TSI (Volkswagen), JIS (Toyota), CGI (Mercedes), HPI (BMW). Принципиальными отличиями этих систем являются рабочее давление, конструкция и расположение топливных форсунок.
Конструктивные особенности двигателей GDI
Система питания воздухом двигателя GDI
Классическая система непосредственного впрыска топлива конструктивно состоит из следующих элементов:
- Топливный насос высокого давления (ТНВД). Для корректной работы системы (создания тонкого распыливания) бензин в камеру сгорания должен подаваться под высоким давлением (аналогично дизельным моторам) в пределах 5…12 МПа.
- Электрический топливный насос низкого давления. Подает топливо из бензобака к ТНВД под давлением 0,3…0,5 МПа.
- Датчик низкого давления. Фиксирует уровень давления, созданного электрическим насосом.
- Форсунки высокого давления. Осуществляют впрыск топлива в цилиндр. Оснащены вихревыми распылителями, позволяющими создавать требуемую форму топливного факела.
- Поршень. Имеет особую форму с выемкой, которая предназначена для перенаправления горючей смеси к свече зажигания двигателя.
- Впускные каналы. Имеют вертикальную конструкцию, благодаря чему возникает обратный вихрь (закручен в противоположную сторону по сравнению с другими типами двигателей), выполняющий функцию направления смеси к свече зажигания и обеспечивающий лучшее наполнение камеры сгорания воздухом.
- Датчик высокого давления. Располагается в топливной рампе и предназначен для передачи информации в электронный блок управления, который изменяет уровень давления в зависимости от актуальных режимов работы двигателя.
Режимы работы системы прямого впрыска
Схема работы непосредственного впрыска топлива
Как правило, двигатели с непосредственным впрыском имеют три основных режима работы:
- Впрыск в цилиндр на такте сжатия (послойное смесеобразование). Принцип работы в этом режиме заключается в образовании сверхбедной смеси, что позволяет максимально экономить топливо. В начале в камеру цилиндра подается воздух, который закручивается и сжимается. Далее под высоким давлением осуществляется впрыскивание топлива и перенаправление полученной смеси к свече зажигания. Факел получается компактным, поскольку формируется на этапе максимального сжатия. При этом топливо как бы окутано прослойкой воздуха, что уменьшает тепловые потери и предотвращает предварительный износ цилиндров. Режим используется при работе мотора на малых оборотах.
- Впрыск на такте впуска (гомогенное смесеобразование). Состав топлива в этом режиме близок к стехиометрическому. Подача воздуха и бензина в цилиндр происходит одновременно. Факел смеси при таком впрыске имеет коническую форму. Применяется при мощных нагрузках (скоростной езде).
- Двухстадийный впрыск на такте сжатия и впуска. Применяется при резком ускорении машины, движущейся на малой скорости. Двойной впрыск в цилиндр позволяет снизить вероятность детонации, которая может возникнуть в моторе при резкой подаче обогащенной смеси. Вначале (на такте впуска воздуха) подается небольшое количество бензина, что приводит к образованию обедненной смеси и снижению температуры в камере сгорания цилиндра. На такте максимального сжатия подается оставшаяся часть топлива, что делает смесь богатой.
Номера процессов и общее число процессов
Чтобы выполнять полезные действия при построении параллельной программы необходимо распределять роли между вычислительными узлами, потоками. Для этого нам просто жизненно необходимо знать какой поток обрабатывает конкретный экземпляр запущенной на нем программы, но для начала неплохо было бы узнать сколько их запущено вообще.
Для того чтобы узнать на каком потоке запущена программа существует процедур MPI_Comm_size. Она принимает на вход коммуникатор(о нем пойдет речь далее), и адрес памяти куда будет записано целое число, то есть количество потоков обрабатывающих программу.
Так что такое коммуникатор и зачем он собственно нужен? Коммуникатор это такой объект, который хранит в себе информацию о запущенных потоках, доступ к которым ему предоставлен. Роль коммуникатора в программе очень важна, так как большая часть работы с процессами связана именно через него, на то он и называется коммуникатором. В MPI существует глобальный коммуникатор который имеет доступ ко всем запущенным потокам, его название MPI_COMM_WORLD. Также мы можем создавать свои, локальные коммуникаторы для выполнения определенных задач на конкретных потоках, и это довольно мило.
Что такое коммуникатор разобрались, теперь было бы неплохо узнать на каком из процессов работает конкретный экземпляр программы. Для этого существует процедура MPI_Comm_size. Она принимает на вход аналогичные параметры, только вместо сохранения количества процессов она сохраняет по адресу номер конкретного процесса. Определена она вот так:
То есть мы передаем ей коммуникатор в котором надо узнать номер процесса и собственно адрес куда его нужно записать.
Теперь предлагаю соединить эти 2 важные процедуры и посмотреть на их работу на практике, пока еще конечно на бесполезной программе, но понять как работают эти процедуры она позволит вполне.
Выход для 5 потоков будет следующим:
Как видим каждый поток напечатал свой номер процесса и общее число запущенных процессов.
Как это можно использовать? Я думаю вы уже догадались, что уже имея только эту информацию можно использовать возможности параллельного выполнения программы. Допустим у нас есть задача где довольно много однотипных независимых вычислений, будь то сложение, вычитание матриц, векторов, возведение в степень большого числа чисел и т.п. То есть те задачи, где вычисления никак не зависят друг от друга.
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 .
