На российских дорогах часто встречаются автомобили с двигателями MPI. Знатоки уверены – это отличное решение для отечественных условий. Всегда ли? Давайте рассмотрим, какие особенности таит в себе эта технология, на чем основывается ее надежность, какие модели являются отличным примером, а какие не очень.
Для тех, кто «в танке» и не вдавался до сих пор в нюансы, напомним – это один из трех возможных видов технологий инжекторных моторов. Есть еще TSI и FSI.
Двигатели Multi Point Injection (расшифровка аббревиатуры) определяются по системе впрыска топлива. Их основное отличие от других типов – наличие собственной инжектор-форсунки для каждого цилиндра.
Что такое MPI двигатель на конкретных примерах
Особенности конструкции
В основе технологии моторов MPI — многоточечный впрыск топлива в отдельные цилиндры. В процессе эволюции ее можно поставить после карбюраторных и моно-инжекторных двигателей. Общий принцип в них схож: воздушно-топливная смесь образуется во впускном коллекторе. А вот различие в нюансах существенное: в каждый цилиндр разработчики добавили отдельную форсунку.
РАЗДАЮТ БЕСПЛАТНЫЕ 4К ТЕЛЕВИЗОРЫ!
Если точнее, то смешение воздуха с топливом по-прежнему происходит в коллекторе, а вот дроссельная заслонка стала регулировать не поступление смеси в цилиндр, а порция воздуха. Подачу топлива регулирует блок управления топливной системы. Текущее состояние он вначале анализирует и решает, в какое место и сколько подавать бензина. Команда подается на форсунку, и она открывается для впрыскивания топлива.
Пояснить процесс можно еще проще. MPI технология – это распределенный впрыск топлива. Оно подается одновременно в нескольких местах, через отдельный инжектор и канал каждого цилиндра. Регулирует качество воздушно-топливной смеси компьютер .
Что такое MPI технология
Новые возможности повышают экономичность двигателя, улучшают характеристики моторов, а в целом увеличивают надежность и управляемость автомобилем.
Другие особенности MPI двигателей
Изменения коснулись процесса охлаждения воздушно-топливной смеси. Наличие контура охлаждения способствует понижению температуры впрыскиваемой порции топлива в цилиндре до подходящего значения. Для чего это нужно? Чтобы препятствовать образованию газовоздушных пробок у головки блока цилиндра. Охлаждение смеси полностью исключает эту проблему.
По подобному принципу работают карбюраторные моторы, имея встроенный контур во впускном коллекторе. Однако там смесь должна подогреваться до оптимального смесеобразования.
Плюсы и минусы технологии MPI
Часть 1. MPI — Введение и первая программа
В этом цикле статей речь пойдет о параллельном программировании.
- Часть 1. MPI — Введение и первая программа.
- Часть 2. MPI — Учимся следить за процессами.
- Часть 3. MPI — Как процессы общаются? Сообщения типа точка-точка.
В бой. Введение
Довольно часто самые сложные алгоритмы требуют огромного количества вычислительных ресурсов в реальных задачах, когда программист пишет код в стандартном его понимании процедурного или Объектно Ориентированного Программирования(ООП), то для особо требовательных алгоритмических задач, которые работают с большим количеством данных и требуют минимизировать время выполнения задачи, необходимо производить оптимизацию.
Один из лучших телевизоров от LG (140 см) Smart-телевизор LED LG Разрешение: 3840*2160
В основном используют 2 типа оптимизации, либо их смесь: векторизация и распараллеливание
вычислений. Чем же они отличаются?
Вычисления производятся на процессоре, процессор пользуется специальными «хранилищами» данных называемыми регистрами. Регистры процессора напрямую подключены к логическим элементам и требуют гораздо меньшее время для выполнения операций над данными, чем данные из оперативной памяти, а тем более на жестком диске, так как для последних довольно большую часть времени занимает пересылка данных. Так же в процессорах существует область памяти называемая Кэшем, в нем хранятся те значения, которые в данный момент участвуют в вычислениях или будут участвовать в них в ближайшее время, то есть самые важные данные.
Задача оптимизации алгоритма сводится к тому, чтобы правильно выстроить последовательность операций и оптимально разместить данные в Кэше, минимизировав количество возможных пересылок данных из памяти.
Так а чем отличаются векторизация и параллельные вычисления? Векторизация — позволяет выполнять операции над данными целыми векторами. Например для С++: если мы используем AVX инструкции, то у нас есть вектора размером 256 бит, куда мы можем поместить float32 элементы. Получится, что мы можем собрать 2 вектора по (256 / 32) = 8 float32 значений.
После чего выполнить над ними одну операцию за такт, хотя если бы мы этого не сделали, то вполне возможно, что аналогичные вычисления прошли бы за 8 операций, а то и больше если брать в учет вычисления индексов конкретных элементов. Однако есть одна проблема: компиляторы нынче довольно умны и довольно хорошо справляются с подобной оптимизацией и сами, поэтому большая часть сил уходит на то чтобы правильно организовать данные.
Параллелизация же позволяет пользоваться не только вычислительными возможностями одного процессора, а множеством процессоров, в том числе и в системах с распределенной памятью, и т.п. В подобных системах как правило намного больше вычислительных мощностей, но этим всем нужно уметь управлять и правильно организовывать параллельную работу на конкретных потоках.
Основная часть
В настоящее время существует много технологий которые позволяют наиболее легко организовать параллельные вычисления, одна из самых популярных на текущий момент это MPI.
MPI — Message Passing Interface (интерфейс передачи сообщений). Название носит смысловой характер, что будет ярко выражено в последующих статьях, а пока все что требуется знать — основной способ взаимодействия параллельных процессов в такой системе — передача сообщений между ними. Это означает что наши потоки будут между собой общаться при обработке данных, а как это уже вопрос реализации.
Существует два основных стиля создания параллельных программ: MIMD(Multiple Instruction Multiple Data — Множественный поток Инструкций, Множественный поток Данных) и SPMD(Single Program Multiple Data — Одна Программа, Множественный поток Данных).
Если сильно упростить, то первая модель берет разные исходные коды программы и выполняет их на разных потоках, а вторая модель берет один исходный код и запускает его на всех выделенных потоках. Программы написанные под стиль MIMD довольно сложно отлаживаются из-за своей архитектуры, поэтому чаще используется модель SPMD. В MPI возможно использовать и то и то, но по стандарту(в зависимости от реализации, разумеется) используется модель SPMD.
Установка
Поскольку MPI — библиотека, то необходимо ее прилинковать к компилятору. В каждой среде это делается по своему и в зависимости от компилятора. Лично я работал на Ubuntu Budgie 20.04 LTS и расскажу инструкцию по установке именно для нее.
В командной строке вводим следующие команды:
[user-name]$ sudo apt-get update [user-name]$ sudo apt-get install gcc [user-name]$ sudo apt-get install mpich
Первая команда обновляет менеджер пакетов, вторая устанавливает компилятор GCC, если его нет в системе, третья программа устанавливает компилятор через который мы собственно и будем работать с CС++ int MPI_Finalize(void);
Первая процедура предназначения для инициализации параллельной части программы, все другие процедуры, кроме некоторых особых, могут быть вызваны только после вызова процедуры MPI_Init, принимает эта функция аргументы командной строки, через которые система может передавать процессу некоторые параметры запуска. Вторая процедура же предназначена для завершения параллельной части программы.
Для того чтобы проверить работу программы реализуем самую примитивную программку на С++ с применением MPI.
#include #include «mpi.h» int main(int argc, char **argv)
Чтобы запустить эту программу сохраним нашу запись в файле с любым названием и расширением *.cpp, после чего выполним следующие действия в консоли (В моем случае код лежит в файле main.cpp):
[user-name]$ mpic++ main.cpp -o main [user-name]$ mpiexec -n 2 ./main
Первая команда скомпилирует нашу MPI-программу, а вторая команда позволяет ее запустить. Заметим, что мы передаем параметры -n 2 во второй строке, зачем это? Таким образом мы сообщаем исполнителю, что нужно запустить 2 параллельных процесса.
Программа просто напечатает несколько строк в зависимости от количества процессов которое вы укажете. Не стоит пугаться если строки «Before . » и «After . » будут отображаться не по одному разу, в зависимости от реализации MPI программа может работать параллельно и вне процедур Init-Finalize.
Итог
В этой краткой статье мы на примере наипростейшей программы научились запускать файлы C++ с MPI кодом и разобрались что за зверь вообще MPI и с чем его едят. В дальнейших туториалах мы рассмотрим уже более полезные программы и наконец перейдем ко коммуникации между процессами.
- mpi
- c++
- оптимизация
- параллельное программирование
- многопоточные приложения
Источник: habr.com
Двигатель MPI: что это такое, принцип работы, достоинства и недостатки
Немногие владельцы автомобилей знают, что это такое — MPI-двигатель. Расшифровывается эта аббревиатура как Multi-Point-Injection, а сам мотор представляет собой конструкцию с многоточечной системой впрыскивания топлива. Если обобщить данные, то особенность такого мотора заключается в том, что каждый цилиндр силовой установки получает свою собственную инжектор-форсунку. Эта технология была придумана и реализована концерном «Фольксваген».
Где реализовано?
Теперь вы немного понимаете, что это такое двигатель MPI. Впервые подобная технология была успешно внедрена в модель «Поло». Позже «Гольф» и «Джетта» также получили такие двигатели.
Отметим, что из моторного ряда концерна «Фольксваген» такие двигатели являются устаревшими. Тем не менее они практичные и безотказные. Многие специалисты утверждают, что сегодня подобные силовые установки не отвечают современным стандартам экономичности и экологии. К тому же совсем недавно можно было бы сказать, что производитель прекратил производство подобных моторов. Последний автомобиль, который получил двигатель MPI – «Шкода Октавия» второй серии.
Однако недавно технологию возродили, она стала востребованной. Осенью 2015 года на калужском заводе концерн запустил производственную линию данных двигателей, где начали выпускать моторы серии EA211.
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.
Достоинства
Моторы MPI могут похвастаться неприхотливостью к используемому топливу и эффективно работают на 92-ом бензине. Также и конструкция такого двигателя является очень прочной, и его пробег без какого-либо вмешательства и ремонта в среднем составляет 300 тысяч километров. Конечно, в срок необходимо менять фильтры и масло.
Двигатель «Шкода Октавия» 1.6 MPI (и других моделей автомобилей) отличается простотой конструкции, и в случае какой-либо поломки его можно недорого отремонтировать на СТО. В данном случае конструктивная особенность таких моторов выгодно отличается от более сложных TSI-двигателей с насосами повышенного давления и турбокомпрессорами. Также MPI-моторы меньше перегреваются.
Последний более-менее уместный плюс – опоры из резины, расположенные под двигателем. Они способствуют уменьшению шума и дрожанию во время езды.
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.
MPI-двигатель – решение для российских дорог
В заключение
Если сравнивать плюсы и минусы, то можно сделать вывод, что подобные моторы вполне себе конкурентоспособны. Косвенным подтверждением тому является отказ немецких производителей от 1.2-литровых TSI-моторов в пользу непритязательных 1.6-литровых двигателей с технологией впрыскивания MPI.
Можно ли рекомендовать его покупателям автомобилей? Вполне! Это достаточно удачная технология от концерна «Фольксваген», которая заслуживает шанс на жизнь. Подтверждением тому являются многочисленные отзывы покупателей.
Источник: fb.ru