Распределенный впрыск многоточечный что это: Распределенный или непосредственный впрыск (MPI или GDI). Какая разница и что лучше

что это такое. Что такое и как работает MPI двигатель? Плюсы и минусы мотора Минимальное значение вероятности перегрева

MPI-двигатель — означает инжекторный двигатель, в котором использована многоточечная система впрыска топлива. Она и дала название этому силовому агрегату — Multi Point Injection. Другими словами, на каждый приходится свой инжектор (форсунка). Эта схема была разработана и воплощена концерном Volkswagen. Исторически для автомобилестроителей из Вольфсбурга система MPI была первой инжекторной системой впрыска топлива. Сейчас подобный тип агрегата уже не соответствует современным экономическим и экологическим требованиям, предъявляемым к автомобильным двигателям. До недавнего времени можно было говорить, что этот тип двигателя снят с производства и последней моделью автомобиля концерна, где он использовался, была второй серии. Но неожиданно произошло возрождение MPI-двигателя, и он вновь стал востребован! Сохраним интригу и расскажем об этом в конце статьи. А сейчас скажем, что наиболее яркими представителями этого семейства двигателей последних лет явились силовые агрегаты 1,4 (80 л.

с.) и 1,6 литра (105 л. с.).

Особенность MPI-двигателя в многоточечной системе впрыска

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 , 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.

Достоинства и недостатки MPI-двигателей

Преимущества

Вначале о достоинствах, причём настолько весомых, что и сейчас многие с удовольствием эксплуатируют автомобили с такими моторами. Особенно в нашей стране, где требования к экологичности не такие жёсткие, как в Европе (чему яркий пример наличие нещадно чадящих «копеек» и прочей отечественной и зарубежной предантикварной движимости). Да и стоимость топлива всё же не так кусает, как у европейцев.

1. Простота конструкции. Конечно, это не карбюратор, но и не TSI с его насосом высокого давления и турбокомпрессором. А простота конструкции автоматически означает доступность по цене самого агрегата и его возможного ремонта.
2. Более низкие требования к . MPI-двигатель вполне себя хорошо чувствует и на 92 бензине. А попробуйте залить его, например, в современный Volkswagen Passat. Такая некоторая всеядность, кстати, несколько нивелирует один из недостатков таких моторов (о них чуть ниже) — более низкую экономичность.
3. Меньшая склонность к перегреву.

MPI-двигатели не имеют особых требований к качеству топлива

Ещё одним достоинством, правда, напрямую не связанным с рассматриваемой схемой инжекторного силового агрегата, является наличие резиновых опор под двигателем. Это существенно позволяет снизить шум и вибрацию при движении.

Недостатки

1. Меньшая экономичность. Ничего не поделаешь. Многоточечный впрыск — это, конечно, хорошо, но наддув совместно с непосредственным впрыском топлива в цилиндр (как TSI системах) лучше.
2. Слабоватый крутящий момент и недостаток мощности. Всё же возможности схемы, предусматривающей соединение воздуха с бензином в коллекторе, а не в цилиндре, несколько ограничены. Так что для любителей драйва и гонок на светофорах MPI-двигатель не подойдёт. Слишком вял.

И всё же, если суммировать достоинства и недостатки, то итоговый результат делает эти силовые агрегаты вполне ещё конкурентоспособными, особенно для наших отечественных реалий.

Неслучайно для российской немцы отказались от турбированного 1,2-литрового движка TSI, предпочтя ему проверенную и неприхотливую 1,6-литровую MPI-лошадку.

В российской версии Skoda Yeti установлен MPI-двигатель

Теперь, мы думаем, будет понятно, что это такое MPI-двигатель. Если возникли вопросы по этой статье, спрашивайте. Обязательно ответим.

Предстоящая публикация предназначена опытным водителям, сменившим немало автомобилей. Сегодня двигатель с маркировкой MPI считается неким раритетом, вытесняемым более продвинутыми инновационными разработками. А в свое время такой силовой агрегат являлся новинкой передовых технологий.

Предлагаемая информация поможет лучше разобраться с устройством этого мотора, взвесить его недостатки и оценить достоинства. Также в настоящей статье можно найти подробное описание принципа работы сложного механизма с индексом MPI.

Чем хорош был двигатель MPI, воспоминания о достижениях в области автомобилестроения

Неким подтверждением известному высказыванию о том, что в нашем призрачном мире ничто не вечно, является постепенно пропадающая популярность силового агрегата с маркировкой MPI. В свое время он считался весьма удачной заменой карбюраторным двигателям, определенным новшеством современного автомобилестроения, передовой ступенью его развития.

Сегодня же большинство автолюбителей недоуменно переглядываются при упоминании аббревиатуры MPI, поскольку современникам более известны моторы TSI, FSI или появившийся в 2005 году BSE. Следует отметить, что последняя модель движка характеризуется отличной переносимостью отечественного топлива, чье качество оставляет желать лучшего.

В линейке инжекторных моторов рассматриваемый агрегат занимает достойное место, характеризуясь чрезвычайной практичностью, надежностью и безотказностью. Во время запуска в производство он считался передовой ступенькой отечественного автомобилестроения.

Чем запомнился водителям с немалым стажем инжекторный мотор MPI. Каковы особенности его принципа действия, в чем неоспоримые достоинства и досадные недоработки. Дальнейшая информация ответит на интересующие вопросы любознательных автолюбителей.

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.

Принцип действия основных механизмов, заставляющих функционировать двигатель MPI, достаточно прост. Тем не менее, он заслуживает отдельного рассмотрения.

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.

Некоторая схожесть принципа действия с карбюраторным агрегатом нивелируется наличием жидкостной системы охлаждения. Такая необходимость объясняется чрезмерным перегревом пространства у головки цилиндров.

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.

Преимущества и изъяны моторов MPI

Прежде всего, следует отметить неоспоримые достоинства конструкции рассматриваемого агрегата, а именно:

• Наличие в устройстве силовой установки функции опережения процесса зажигания способствует повышению показателя чувствительности дросселя, расположенного на газовой педали. Это существенно расширяет возможности управления автомобилем;
• Водяное охлаждение бензиново-воздушной смеси позволяет поддерживать приемлемую температуру в двигателе, защищая от образования газо-воздушных пробок;
• Прогрессивная система, контролирующая гидропривод, дает возможность существенно снизить шумы и вибрации, производимые функционирующим мотором.

Среди прочих преимуществ силовых агрегатов с маркировкой MPI можно отметить следующие:

• Неприхотливость к качеству горючего. Для отечественных автолюбителей особенно привлекательной является возможность использования недорогого бензина Аи-92, что выливается в существенную экономию на заправке;
• Надежность и прочность конструкции. Производителем заявлен минимальный моторесурс в 300 тыс.км. Однако, безотказная работа двигателя невозможна без периодической замены смазки и фильтров;
• Чрезвычайная простота устройства силового агрегата отражается на стоимости и трудоемкости ремонта.

Не обойтись и без ложки дегтя, несколько умаляющей перечисленные достоинства MPI мотора. В нашем случае существенным изъяном таких двигателей считается потеря мощности, возникающая из-за ограниченности впускной системы. Однако, хотя рассматриваемые агрегаты теряют в динамичности благодаря наличию восьми клапанов в механизме ГРМ, размеренная спокойная езда с их помощью обеспечивается.

Заключение

Подробно рассмотрев все преимущества двигателей MPI, и тщательно взвесив недостатки, становится непонятно, почему производитель отказался от их широкого применения. Если раньше такими моторами оснащались практически все модели автомобилей Volksvagen, то сегодня их устанавливают только на Шкоду Октавия второго поколения.

Конструкция силовых агрегатов считается устаревшей и постепенно снимается с производства, вытесняясь высокотехнологичными новинками.

«Интересует, чем отличаются моторы TSI и MPI?»

Чтобы понять, чем отличаются двигатели TSI и MPI, необходимо расшифровать аббревиатуры, которыми они обозначаются. В частности, MPI — это Multi Point Injection, что в переводе означает «многоточечный впрыск». В русскоязычной автомобильной литературе термин «многоточечный» обычно подменяют словом «распределенный», из-за чего на практике моторы MPI часто называют двигателями с распределенным впрыском топлива.

Главная конструктивная особенность распределенного впрыска заключается в том, что бензин впрыскивается во впускной коллектор форсунками, установленными напротив впускных клапанов, и в цилиндры поступает в смеси с воздухом, когда эти клапаны открываются.

Иной принцип подачи топлива и смесеобразования реализован в двигателях TSI, где зарегистрированная концерном Volkswagen аббревиатура TSI первоначально означала Twincharged Stratified Injection, что можно перевести как «двойной наддув послойный впрыск».

Такой впрыск можно обеспечить только в случае подачи топлива непосредственно внутрь каждого отдельно взятого цилиндра двигателя. Поэтому чаще подобные системы питания называют непосредственным или прямым впрыском топлива. Если в моторах MPI образование горючей смеси начинается во впускном коллекторе и завершается в цилиндре к моменту подачи искры свечой зажигания, то в двигателях TSI все происходит внутри цилиндров.

Стоит заострить внимание на том, что MPI в отличие от TSI никем не запатентованное название, а общепринятое обозначение бензиновых моторов с распределенным впрыском топлива, которое используется самыми разными автомобильными марками, а не только теми, что принадлежат концерну Volkswagen.

Позже, когда двигатели TSI стали оснащаться не только «двойным», но и «одинарным» наддувом, Volkswagen предложил для аббревиатуры другую интерпретацию — Turbo Stratified Injection. Наличие термина Turbo указывает, что двигатели TSI являются турбированными. Если же у моторов Volkswagen с непосредственным впрыском бензина отнять наддув, то это будут уже не двигатели TSI, а FSI, где литера F — сокращение от Fuel, топливо.

Здесь можно было бы поставить точку, ибо о принципиальных отличиях TSI от MPI мы рассказали, однако вряд ли читателем, задавшим вопрос, двигало только чисто теоретическое любопытство. Не исключено, что у вопроса имеется практическая подоплека, — какой из моторов предпочесть?

Непосредственный впрыск и турбонаддув — это серьезное усложнение и удорожание двигателя, однако у моторов с подобной конструкцией выше мощность и при этом лучше экономичность и экологические характеристики по сравнению с двигателями с распределенным впрыском топлива такого же рабочего объема.

Можно проследить эволюцию бензинового двигателя объемом 1984 куб. см, которым оснащался VW Passat. Восьмиклапанный 2.0 MPI развивал 115 л.с., разгонял автомобиль с места до 100 км/ч за 11,5 секунды, позволял ехать с максимальной скоростью 194 км/ч, потреблял 6,6/8,5/12 л/100 км при 90/120 км/ч/город. Аналогичные характеристики 16-клапанного 2.0 FSI: 150 л.с.; 9,4 секунды; 213 км/ч; 6,6/8,4/11,4 л/100 км. И то же самое у 16-клапанного 2.0 TSI: 200 л.с.; 7,8 секунды; 232 км/ч; 6,4/8,2/11,3 л/100 км. Несомненно, что многоклапанное газораспределение тоже повлияло на показатели двигателей, но непосредственный впрыск и турбонаддув — магистральное направление дальнейшего развития бензиновых двигателей. Именно за такими моторами будущее.

Другое дело, что двигатели TSI более капризны, требовательны и нежны, из-за чего чаще одолевают проблемами, чем менее привередливые и более стойкие к нештатному обращению моторы с распределенным впрыском бензина, а устранение неисправностей в TSI обходится дороже, чем в MPI. Если на одну чашу весов водрузить мощность и расход топлива, а на другую — надежность и стоимость решения возникающих проблем, то для наших условий эксплуатации предпочтительным представляется выбор версии с MPI, пусть эти моторы с точки зрения технического прогресса и прошлый век.

У вас есть вопросы? У нас еcть ответы. Интересующие вас темы квалифицированно прокомментируют либо специалисты, либо наши авторы — результат вы увидите на сайте сайт.

Потихоньку все же уходит в прошлое MPI двигатель. Что это такое, знают уже не все, в основном те, кто поменял много машин в своей жизни и не первый год находится за рулем. Наверное, еще и те, кто интересуется техникой вообще и автомобилестроением в частности. А ведь в свое время такой мотор был огромным шагом вперед: именно он пришел на смену карбюраторным.

Среди движков Volkswagen эта самая старая разработка из тех, что до сих пор еще использовались до недавнего времени. Правда, ставился MPI двигатель в последние годы преимущественно на модели Skoda. Последними ласточками были Skoda Octavia второй серии; на третью уже устанавливались более соответствующие требованиям времени FSI или TSI. И все же до сих пор считается, что MPI – самый надежный, практичный и безотказный среди всех инжекторных движков.

MPI двигатель: что это такое, объяснить довольно просто. Ведь в основе его лежит повсеместно используемый инжектор, только с некоторыми особенностями и ограничениями.

Устройство

Аббревиатура расшифровывается как Multi Point Injection , то есть многоточечный впрыск. Двигатель представляет собой бензиновый агрегат, по определению не турбированный, в котором точечный впрыск распределен по цилиндрам. К каждому цилиндру прилагается один инжектор, который осуществляет дозированную подачу топлива под давлением через специально выделенный канал впуска.

Конструкцией не предусмотрена топливная рейка, как реализован инжекторный впрыск на моторах серии TSI. Отсутствует и непосредственный впрыск прямо в цилиндры, как это делается в двигателях TFSI или FSI. Из-за особенностей конструкции MPI-мотор имел функцию опережения зажигания, за счет чего дроссель был предельно чувствителен к педали газа.

К остальным механизмам прилагается в комплекте система водяного охлаждения. В исполнении компании Volkswagen это MerCruiser, который стабилизирует функционирование двигателя благодаря разработанной системе освобождения от газово-воздушных пробок.

Немцы снабжают MPI двигатель хорошо продуманной системой, контролирующей гидропривод, муфтой со встроенной пресс-масленкой. И особо удачным можно считать инженерное решение дифференцирования движка: в основе конструкции резиновые опоры, которые автоматически подстраиваются под ритм и скорость движения, обороты двигателя и неровность покрытия.

За счет всего этого заметно снижаются вибрации мотора и шум от него. Сам движок – на 4 цилиндра и 8 клапанов (из расчета по 2 на цилиндр). По мощности MPI двигатели выпускались на 1,4 литра с 80 лошадками и 1,6 – со 105.

Достоинства

Главное преимущество этого двигателя – в простоте устройства. За счет этого ремонтируется он легко и стоит в обслуживании недорого. Кроме того, ему вполне подходит 92 бензин (и не только у альтернативных производителей, но и для оригинальных моделей компании Volkswagen). Конструкция прочна по максимуму. Если иметь дело с немецкими автомобилями с таким мотором, то производитель гарантирует безремонтный пробег в 300.000 – если не лениться вовремя менять фильтры и масло.

Недостатки

Они обусловлены именно конструктивными особенностями двигателя. А именно: топливо соединяется с воздухом в каналы, а не прямо в цилиндрах. Поэтому возможности впускной системы несколько ограничены. В результате имеем недостаток мощности и . Как следствие – ни особой динамики, ни горячего драйва, ни спортивной приемистости. Эти качества усиливаются и количеством клапанов – 8 штук для современных авто уже недостаточно. Можно сказать, это семейная и неторопливая машина.
MPI и современность

Именно поэтому, наверное, и уходит в прошлое MPI двигатель. Что это такое, мир оценил, решил, что ему этого недостаточно, и стал изобретать новые, более мощные и современные моторы. Однако, в мировом автомобилестроении присутствуют и неожиданные «камбэки». Так фирма Skoda для российского варианта своей модели Yeti, заявленной, как внедорожник для семейного пользования, намеренно в 2014 году отказалась от движка 1,2 турбированного в пользу 1.6 mpi (110 л.с.). (читайте

Один из очень популярных двигателей, установка которого производится на автомобили производителя Volkswagen (в настоящее время в основном своем большинстве им укомплектовывается SKODA) – это двигатель MPI. Конечно же, необходимо отметить, что данная модель двигателя является самой старой из всей имеющейся линейки силовых агрегатов Volkswagen, но надо отдать ей должное, так как MPI является самым практичным и безотказным из всей линии силовых агрегатов, о двигателе TSI, читаем .

Принцип работы.

Данный вид двигателя (в переводе означает многоточечный впрыск) является не турбированным двигателем, работающим на бензине и использующим в процессе своей работы многоточечный распределенный впрыск топлива, проходящего через инжектор. MPI не обладает топливной рейкой, как множество других видов двигателя, также не имеет впрыска топливной жидкости в сами цилиндры, на каждый цилиндр здесь по отдельности используется только один инжектор.

Данный силовой агрегат имеет свое индивидуальное строение топливного впрыска. Его можно выразить в грубой форме так: на один отдельный цилиндр приходится один инжектор, топливная подача осуществляется через специально сделанный канал выпуска.

Также MPI наделен функцией опережения процесса зажигания, благодаря которой обеспечивается повышенный показатель чувствительности педали газа. Строение данного двигателя немыслимо без охлаждения топливной смеси (MerCruiser) при помощи воды, благодаря чему достигается необходимая температура топливной смеси. Это помогает во много раз повысить показатели стабильности при работе двигателя путем избавления от газовых пробок (воздуха).

Еще данный вид силовых агрегатов оснащен новой системой, которая самостоятельно производит контроль гидропривода. Есть муфта имеющая пресс-масленку, система позволяющая ограничивать дифферентовки обладающая памятью (ее основой являются резиновые опоры, которые самостоятельно производят подстройку под режим работы мотора, тем самым значительно уменьшая вибрации и шум при работе).

Двигатель имеет систему из восьми клапанов (по два клапана на один цилиндр) и распределительный вал. Самыми яркими представителями в данном семействе двигателей принято считать двигатель MPI 1.6 (105 л.с.) и двигатель MPI 1.4 литра (80 л.с.).

Достоинства.

Двигатель является совсем неприхотливым и может вполне работать на девяноста втором бензине. Как заявляет его производитель – конструкция двигателя MPI очень прочная, и его минимальный пробег без какого-либо ремонта составит триста тысяч километров, конечно же, при условии, что своевременно будет произведена замена фильтров и масла.

А за счет несложного устройства MPI просто и дешево ремонтировать.

Недостатки.

В связи с тем, что процесс смешивания топлива происходит в выпускных специальных каналах (до того как оно поступит в цилиндры), подобные двигатели имеют ограниченную возможность системы впуска. А это, в свою очередь, сказывается на показателях крутящего момента и мощности. Также их нельзя назвать дерзкими и “динамичными”. Наличие 8-клапанной системы с комплектацией ГРМ также указывает на значительные потери в мощности. В общем, они рассчитаны на медленную, неспешную езду.

Из-за своей структуры, которая является относительно старой, MPI неспеша выводят из массового производства. Самыми последними моделями автомобилей, укомплектованные данным силовыми агрегатами были Scoda Octavia во втором поколении. При этом третье поколение уже укомплектовали более продвинутыми и современными моторами.

виды,работа,фото. Непосредственный впрыск Система впрыскивания топлива

Основным назначением системы впрыска (иное название — инжекторная система) является обеспечение своевременной подачи топлива в рабочие цилиндры ДВС.

В настоящее время подобная система активно используется на дизельных и бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Важно понимать, что для каждого типа двигателя система впрыска будет в значительной мере отличаться.

Фото: rsbp (flickr.com/photos/rsbp/)

Так в бензиновых ДВС процесс впрыска способствует образованию топливовоздушной смеси, после чего происходит ее принудительное воспламенение от искры.

В дизельных же ДВС подача топлива осуществляется под высоким давлением, когда одна часть топливной смеси соединяется с горячим сжатым воздухом и почти моментально самовоспламеняется.

Система впрыска остается ключевой составной частью общей топливной системы любого автомобиля. Центральным рабочим элементом подобной системы является топливная форсунка (инжектор).

Как уже было сказано ранее в бензиновых двигателях и дизелях применяются различные виды систем впрыска, которые мы и рассмотрим обзорно в этой статье, а детально разберем в последующих публикациях.

Виды систем впрыска на бензиновых ДВС

На бензиновых двигателях используются следующие системы подачи топлива — центральный впрыск (моно впрыск), распределенный впрыск (многоточечный), комбинированный впрыск и непосредственный впрыск.

Центральный впрыск

Подача топлива в системе центрального впрыска происходит за счет топливной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Поскольку форсунка всего одна, то эту систему впрыска называют еще — моновпрыск.

Системы этого вида на сегодняшний день утратили свою актуальность, поэтому в новых моделях автомобилей они не предусмотрены, впрочем, в некоторых старых моделях некоторых автомобильных марок их можно встретить.

К преимуществам моно впрыска можно отнести надежность и простоту использования. Недостатками подобной системы являются низкий уровень экологичности двигателя и высокий расход топлива .

Распределенный впрыск

Система многоточечного впрыска предусматривает подачу горючего отдельно на каждый цилиндр, оснащенный собственной топливной форсункой. При этом ТВС образуется только во впускном коллекторе.

В настоящее время большинство бензиновых двигателей оснащено системой распределенной подачи топлива. Преимуществами подобной системы являются высокая экологичность, оптимальный расход топлива, умеренные требования к качеству потребляемого топлива.

Непосредственный впрыск

Одна из наиболее совершенных и прогрессивных систем впрыска. Принцип работы подобной системы заключается в прямой подаче (впрыске) топлива в камеру сгорания цилиндров.

Система непосредственной подачи топлива позволяет получать качественный состав ТВС на всех этапах работы ДВС с целью улучшения процесса сгорания горючей смеси, увеличения рабочей мощности двигателя, снижения уровня отработанных газов.

К недостаткам данной системы впрыска можно отнести сложную конструкцию и высокие требования к качеству топлива .

Комбинированный впрыск

Система данного типа объединила в себе две системы — непосредственный и распределенный впрыск. Зачастую она применяется для уменьшения выбросов токсичных элементов и отработанных газов, благодаря чему достигается высокие показатели экологичности двигателя.

Все системы подачи топлива, пнименяемые на бензиновых ДВС могут быть оснащены механическими или электронными устройствами управления, из которых последняя наиболее совершенна, поскольку обеспечивает наилучшие показатели экономичности и экологичности двигателя.

Подача топлива в подобных системах может осуществляться непрерывно или дискретно (импульсно). По мнению специалистов, импульсная подача топлива является наиболее целесообразной и эффективной и на сегодняшний день применяется во всех современных двигателях.

Виды систем впрыска дизельных ДВС

На современных дизельных двигателях применяются такие системы впрыска, как система насос-форсунки, система Сommon Rail, система с рядным или распределительным ТНВД (топливным насосом высокого давления).

Наиболее востребованные и считаются наиболее прогрессивными из них системы: Сommon Rail и насос-форсунки, о которых ниже поговорим чуть подробнее.

ТНВД является центральным элементом любой топливной системы дизельного двигателя.

В дизелях подача горючей смеси может осуществляться как в предварительную камеру, так и напрямую в камеру сгорания (непосредственный впрыск).

На сегодняшний день предпочтение отдается системе непосредственного впрыска, которую отличает повышенный уровень шума и менее плавная работа двигателя, по сравнению с впрыском в предварительную камеру, но при этом обеспечивается гораздо более важный показатель — экономичность.

Система впрыска насос-форсунки

Подобная система применяется для подачи и впрыска топливной смеси под высоким давлением центральным устройством — насос-форсунками.

По названию можно догадаться, что ключевой особенностью данной системы является то, что в единственном устройстве (насос-форсунке) объединены сразу две функции: создание давления и впрыск.

Конструктивным недостатком данной системы является то, что насос оснащен приводом постоянного типа от распредвала двигателя (не отключаемый), который приводит к быстрому износу конструкции. Из-за этого производители все чаще делают выбор в пользу системы впрыска Сommon Rail.

Система впрыска Сommon Rail (аккумуляторный впрыск)

Это более совершенная система подачи ТС для большинства дизельных двигателей. Ее название пошло от основного конструктивного элемента — топливной рампы, общей для всех форсунок. Сommon Rail в переводе с английского как раз и означает — общая рампа.

В такой системе топливо подается к топливным форсункам от рампы, которую еще называют аккумулятором высокого давления, из-за чего у системы появилось и второе название — аккумуляторная система впрыска.

В системе Сommon Rail предусмотрено проведение трех этапов впрыска — предварительного, основного и дополнительного. Это позволяет уменьшить шум и вибрации двигателя, сделать более эффективными процесс самовоспламенения топлива, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Для управления системами впрыска на дизелях предусмотрено наличие механических и электронных устройств. Системы на механике позволяют контролировать рабочее давление, объем и момент впрыска топлива. Электронные системы предусматривают более эффективное управление дизельными ДВС в целом.

ВПРЫСК, который также иногда называют центральным, стал широко применяться на легковых автомобилях в 80-х годах прошлого века. Подобная система питания получила свое название из-за того, что топливо подавалось во впускной коллектор лишь в одной точке.

Многие системы того времени были чисто механическими, электронного управления у них не было. Частенько основой для такой системы питания был обычный карбюратор, из которого просто удаляли все “лишние” элементы и устанавливали в районе его диффузора одну или две форсунки (поэтому центральный впрыск стоил относительно недорого). К примеру, так была устроена система TBI (“Throttle Body Injection”) компании “General Motors”.

Но, несмотря на свою кажущуюся простоту, центральный впрыск обладает очень важным преимуществом по сравнению с карбюратором — он точнее дозирует горючую смесь на всех режимах работы двигателя. Это позволяет избежать провалов в работе мотора, а также увеличивает его мощность и экономичность.

Со временем появление электронных блоков управления позволило сделать центральный впрыск компактнее и надежнее. Его стало легче адаптировать к работе на различных двигателях.

Однако от карбюраторов одноточечный впрыск унаследовал и целый ряд недостатков. К примеру, высокое сопротивление поступающему во впускной коллектор воздуху и плохое распределение топливной смеси по отдельным цилиндрам. Как результат — двигатель с такой системой питания обладает не очень высокими показателями. Поэтому сегодня центральный впрыск практически не встречается.

Кстати, концерн “General Motors” также разработал интересную разновидность центрального впрыска — CPI (“Central Port Injection”). В такой системе одна форсунка распыляла топливо в специальные трубки, которые были выведены во впускной коллектор каждого цилиндра. Это был своего рода прообраз распределенного впрыска. Однако из-за невысокой надежности от использования CPI быстро отказались.

Распределенный

ИЛИ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ впрыск топлива — сегодня самая распро¬страненная система питания двигателей на современных автомобилях. От предыдуще¬го типа она отличается прежде всего тем, что во впускном коллекторе каждого цилиндра стоит индивидуальная форсунка. В определенные моменты времени она впрыскивает необходимую порцию бензина прямо на впускные клапаны “своего” цилиндра.

Многоточечный впрыск бывает параллельным и последовательным. В первом случае в определенный момент времени срабатывают все форсунки, топливо перемешивается с воздухом, и получившаяся смесь ждет открытия впускных клапанов, чтобы попасть в цилиндр. Во втором случае период работы каждого инжектора рассчитывается индивидуально, чтобы бензин подавался за строго определенное время перед открытием клапана. Эффективность такого впрыска выше, поэтому большее распространение получили именно последовательные системы, несмотря на более сложную и дорогую электронную “начинку”. Хотя иногда встречаются и более дешевые комбинированные схемы (форсунки в этом случае срабатывают попарно).

Поначалу системы распределенного впрыска тоже управлялись механически. Но со временем электроника и здесь одержала верх. Ведь, получая и обрабатывая сигналы от множества датчиков, блок управления не только командует исполнительными механизмами, но и может сигнализировать водителю о неисправности. Причем даже в случае поломки электроника переходит на аварийный режим работы, позволяя автомобилю самостоятельно добраться до сервисной станции.

Распределенный впрыск обладает целым рядом достоинств. Помимо приготовления горючей смеси правильного состава для каждого режима работы двигателя такая система вдобавок точнее распределяет ее по цилиндрам и создает минимальное сопротивление проходящему по впускному коллектору воздуху. Это позволяет улучшить многие показатели мотора: мощность, экономичность, экологичность и т.д. Из недостатков многоточечного впрыска можно назвать, пожалуй, лишь только довольно высокую стоимость.

Непосредственный..

“Goliath GP700” стал первым серийным автомобилем, двигатель которого получил впрыск топлива.

ВПРЫСК (его еще иногда называют прямым) отличается от предыдущих типов систем питания тем, что в данном случае форсунки подают топливо прямо в цилиндры (минуя впус¬кной коллектор), как у дизельного двигателя.

В принципе такая схема системы питания не нова. Еще в первой половине прошлого века ее использовали на авиационных двигателях (например на советском истребителе “Ла-7”). На легковых машинах прямой впрыск появился чуть позже — в 50-х годах ХХ века сначала на автомобиле “Goliath GP700”, а затем на знаменитом “Mercedes-Benz 300SL”. Однако через некоторое время автопроизводители практически отказались от применения непосредственного впрыска, он остался лишь на гоночных автомобилях.

Дело в том, что головка блока цилиндров у двигателя с прямым впрыском получалась очень сложной и дорогой в производстве. Кроме того, конструкторам долгое время не удавалось добиться стабильной работы системы. Ведь для эффективного смесеобразования при прямом впрыске необходимо, чтобы топливо хорошо распылялось. То есть подавалось в цилиндры под большим давлением. А для этого требовались специальные насосы, способные его обеспечить.. В итоге на первых порах двигатели с такой системой питания получались дорогими и неэкономичными.

Однако с развитием технологий все эти проблемы удалось решить, и многие автопроизводители вернулись к давно забытой схеме. Первой была компания “Mitsubishi”, в 1996 году установившая двигатель с непосредственным впрыском топлива (фирменное обозначение — GDI) на модель “Galant”, затем подобные решения стали использовать и другие компании. В частности, “Volkswagen” и “Audi” (система FSI), “Peugeot-Citroёn” (HPA), “Alfa Romeo” (JTS) и другие.

Почему же такая система питания вдруг заинтересовала ведущих автопроизводителей? Все очень просто — моторы с прямым впрыском способны работать на очень бедной рабочей смеси (с малым количеством топлива и большим — воздуха), поэтому они отличаются хорошей экономичностью. Вдобавок подача бензина непосредственно в цилиндры позволяет поднять степень сжатия двигателя, а следовательно и его мощность.

Система питания с прямым впрыском может работать в разных режимах. Например, при равномерном движении автомобиля со скоростью 90-120 км/ч электроника подает в цилиндры очень мало топлива. В принципе такую сверхбедную рабочую смесь очень трудно поджечь. Поэтому в моторах с прямым впрыском используются поршни со специальной выемкой. Она направляет основную часть топлива ближе к свече зажигания, где условия для воспламенения смеси лучше.

При движении с высокой скоростью или при резких ускорениях в цилиндры подается значительно больше топлива. Соответственно из-за сильного нагрева частей двигателя возрастает риск возникновения детонации. Чтобы избежать этого, форсунка впрыскивает в цилиндр топливо широким факелом, ко¬торый заполняет весь объем камеры сгорания и охлаждает ее.

Если же водителю требуется резкое ускорение, то форсунка срабатывает два раза. Сначала в начале такта впуска распыляется небольшое количество топлива для охлаждения цилиндра, а затем в конце такта сжатия впрыскивается основной заряд бензина.

Но, несмотря на все свои преимущества, двигатели с непосредственным впрыском пока еще недостаточно распространены. Причина — высокая стоимость и требовательность к качеству топлива. Кроме того, мотор с такой системой питания работает громче обычного и сильнее вибрирует, поэтому конструкторам приходится дополнительно усиливать некоторые детали двигателя и улучшать шумоизоляцию моторного отсека.

Автор Издание Клаксон №4 2008 год Фото фото из архива “Клаксона”

С непосредственным впрыском (также используется термин «прямой впрыск», или GDI) начали появляться на автомобилях не так давно. Однако технология набирает популярность и все чаще встречается на моторах новых автомобилей. Сегодня мы в общих чертах постараемся ответить, что такое технология непосредственного впрыска и стоит ли ее опасаться?

Для начала стоит отметить, что главной отличительной особенностью технологии является расположение форсунок, которые размещены непосредственно в головке блока цилиндров, соответственно, и впрыск под огромным давлением происходит напрямую в цилиндры, в отличие от давно зарекомендовавшей себя с лучшей стороны горючего во впускной коллектор.

Прямой впрыск впервые был испытан в серийном производстве японским автопроизводителем Mitsubishi. Эксплуатация показала, что среди плюсов главными преимуществами стали экономичность — от 10% до 20%, мощность — плюс 5% и экологичность. Основной минус — форсунки крайне требовательны к качеству топлива.

Стоит также отметить, что схожая система уже долгие десятилетия успешно устанавливается на . Однако именно на бензиновых моторах применение технологии было сопряжено с рядом трудностей, которые до сих пор не были окончательно решены.

В видео с YouTube-канала «Savagegeese» объясняется, что такое прямой впрыск и что может пойти не так в ходе эксплуатации автомобиля с данной системой. В дополнение к главным плюсам и минусам в видеоролике также объясняются тонкости профилактического обслуживания системы. Кроме того, в ролике затрагивается тема систем впрыска во впускные каналы, которые можно в изобилии наблюдать на более старых моторах, а также , которые используют оба метода впрыска горючего. Наглядно используя диаграммы Bosch, ведущий объясняет, как все это работает.

Чтоб узнать все нюансы, предлагаем посмотреть видео ниже (включение перевода субтитров поможет разобраться, если вы не очень хорошо знаете английский). Для тех, кому не слишком интересно смотреть, об основных плюсах и минусах непосредственного впрыска бензина можно прочитать ниже, после видео:

Итак, экологичность и экономичность — благие цели, но вот чем чревато использование современной технологии в вашем автомобиле:

Минусы

1. Очень сложная конструкция.

2. Отсюда вытекает вторая важная проблема. Поскольку молодая бензиновая технология подразумевает внесение серьезных изменений в конструкцию головок цилиндров двигателя, конструкцию самих форсунок и попутное изменение иных деталей мотора, к примеру ТНВД (топливный насос высокого давления), стоимость автомобилей с непосредственным впрыском топлива выше.

3. Производство самих частей системы питания также должно быть крайне точным. Форсунки развивают давление от 50 до 200 атмосфер.

Прибавьте к этому работу форсунки в непосредственной близости со сгораемым топливом и давлением внутри цилиндра и получите необходимость производства очень высокопрочных компонентов.

4. Поскольку сопла форсунок смотрят в камеру сгорания, все продукты сгорания бензина также осаждаются на них, постепенно забивая или выводя форсунку из строя. Это, пожалуй, самый серьезный минус использования конструкции GDI в российских реалиях.

5. Помимо этого необходимо очень тщательно следить за состоянием двигателя. Если в цилиндрах начинает происходить угар масла, продукты его термического распада достаточно быстро выведут из строя форсунку, засорят впускные клапаны, образовав на них несмываемый налет из отложений. Не стоит забывать, что классический впрыск с форсунками, расположенными во впускном коллекторе, хорошо очищает впускные клапаны, омывая их под давлением топливом.

6. Дорогой ремонт и необходимость профилактического обслуживания, которое тоже недешевое.

Помимо этого, в также объясняется, что при ненадлежащей эксплуатации на автомобилях с прямым впрыском могут наблюдаться загрязнение клапанов и ухудшение производительности, в особенности на турбированных двигателях.

На сегодняшний день системы впрыска активно применяются на бензиновых и дизельных ДВС. Стоит отметить, что для каждой вариации мотора подобная система будет в существенной мере отличаться. Об этом далее в статье.

Система впрыска, назначение, чем отличается система впрыска бензинового двигателя от системы впрыска дизеля

Основное назначение системы впрыска (другое название — инжекторная система) — обеспечение своевременной подачи горючего в рабочие цилиндры мотора.

В бензиновых моторах процесс впрыска поддерживает образование воздушнотопливной смеси, после чего осуществляется ее воспламенение с помощью искры. В дизельных моторах подача горючего производится под высоким давлением — одна часть горючей смеси соединяется со сжатым воздухом и практически мгновенно самовоспламеняется.

Система впрыска бензина, устройство систем впрыска топлива бензиновых двигателей

Система впрыска топлива — составная часть топливной системы ТС. Основной рабочий орган любой системы впрыска — форсунка. Зависимо от метода образования воздушнотопливной смеси существуют системы непосредственного впрыска, распределенного впрыска и центрального впрыска. Системы распределенного и центрального впрыска — системы предварительного впрыска, то есть впрыск в них осуществляется во впускном коллекторе, не доходя до камеры сгорания.

Системы впрыска бензиновых моторов могут иметь электронное либо механическое управление. Самым совершенным считается электронное управление впрыском, которое обеспечивает существенную экономию горючего и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Впрыск горючего в системе осуществляется импульсно (дискретно) или непрерывно. С точки зрения экономии перспективным считается импульсный впрыск горючего, используемый всеми современными системами.

В моторе система впрыска, как правило, соединена с системой зажигания и создает объединенную систему зажигания и впрыска (к примеру, системы Fenix, Motronic). Система управления мотором обеспечивает согласованную работу систем.

Системы впрыска бензиновых двигателей, типы систем впрыска топлива, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска бензиновых двигателей

На бензиновых моторах применяются такие системы подачи горючего — непосредственный впрыск, комбинированный впрыск, распределенный впрыск (многоточечный), центральный впрыск (моновпрыск).

Центральный впрыск. Подача горючего в данной системе производится посредством топливной форсунки, расположенной во впускном коллекторе. А так как форсунка всего одна, эту систему называют еще моновпрыском.

На сегодняшний день системы центрального впрыска утратили свою актуальность, поэтому они и не предусмотрены в новых моделях авто, однако в некоторых старых ТС их все же можно встретить.

Преимущества моновпрыска — надежность и простота применения. К минусам данной системы можно отнести высокий расход горючего и низкий уровень экологичности мотора. Распределенный впрыск. В системе многоточечного впрыска предусмотрена отдельная подача топлива на каждый цилиндр, который оборудован индивидуальной топливной форсункой. ТВС, при этом, возникает лишь во впускном коллекторе.

На сегодняшний день большинство бензиновых моторов оборудовано системой распределенной подачи горючего. Преимущества подобной системы — оптимальный расход горючего, высокая экологичность, оптимальные потребности к качеству потребляемого горючего.

Непосредственный впрыск. Одна из самых прогрессивных и совершенных систем впрыска. Принцип действия данной системы основывается на прямой (непосредственной) подаче горючего в камеру сгорания.

Система непосредственной подачи горючего дает возможность получать качественный состав топлива на всех этапах эксплуатации мотора, чтобы улучшить процесс сгорания ТВС, увеличить рабочую мощность мотора и снизить уровень отработанных газов.

Недостатки данной системы впрыска — довольно сложная конструкция и большие требования к качеству горючего.

Комбинированный впрыск. В системе данного типа объединяются две системы — распределенный и непосредственный впрыск. Как правило, она применяется, чтобы уменьшить выбросы токсичных компонентов и отработанных газов, с помощью чего можно достигнуть высоких показателей экологичности мотора.

Системы впрыска дизельных двигателей, виды систем, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска дизельного топлива

На современных дизельных моторах используются следующие системы впрыска — система Common Rail, система насос-форсунки, система с распределительным или рядным топливным насосом высокого давления (ТНВД).

Самыми востребованными и прогрессивными считаются насос-форсунки и Common Rail. ТНВД — центральный компонент любой топливной системы дизельного мотора.
Подача топливной смеси в дизельных моторах может производиться в предварительную камеру или прямо в камеру сгорания.

В настоящее время отдается предпочтение системе непосредственного впрыска, отличающейся повышенным уровнем шума и менее плавной работой мотора в сравнении с подачей в предварительную камеру, однако при этом обеспечивается более важный показатель — экономичность.

Система насос-форсунки. Данная система используется для подачи, а также впрыска горючей смеси под большим давлением насос-форсунками. Ключевая особенность данной системы — в одном устройстве объединены две функции — впрыск и создание давления.

Конструктивный недостаток данной системы — насос оборудован постоянным приводом от распределительного вала мотора (не отключаемый), который способен привести к быстрому износу системы. В результате этого изготовители все чаще отдают предпочтение системам Common Rail.

Аккумуляторный впрыск (Common Rail). Более совершенная конструкция подачи горючей смеси для множества дизельных моторов. В такой системе горючее подается от рампы к топливным форсункам, которая еще называется аккумулятором высокого давления, в результате чего у системы образовалось еще одно название — аккумуляторный впрыск.

Система Common Rail предусматривает проведение следующих этапов впрыска — предварительного, главного и дополнительного. Это дает возможность уменьшить вибрации и шум мотора, сделать процедуру самовоспламенения горючего более эффективной, уменьшить вредные выбросы.

Выводы

Чтобы управлять системами впрыска на дизелях предусматривается наличие электронных и механических устройств. Механические системы дают возможность контролировать рабочее давление, момент и объем впрыска горючего. В электронных системах предусмотрено более эффективное управление дизельными моторами в целом.

Повышение эффективности за счет многоточечной закачки химикатов в нетрадиционные скважины

Что вам следует знать Что вам следует знатьКак работает многоточечная закачка при нетрадиционном буренииЭкономические преимущества многоточечной закачки Другие соображения

Технологические достижения в области горизонтального бурения и гидроразрыва («ГРП») позволили операторам нефтяных месторождений добиться значительного повышения эффективности нетрадиционных скважин. Вместо того, чтобы бурить множество отдельных обычных скважин вертикально с одной площадки, операторы сланцевой добычи бурят несколько скважин горизонтально с одной площадки, а затем проводят гидроразрыв пласта по всей длине скважины, чтобы достичь тех же запасов. Этот метод обеспечивает более широкий доступ к резервуарам нефти и природного газа и значительно снижает капитальные и эксплуатационные расходы, необходимые для добычи тех же ресурсов. По сути, это приводит к увеличению добычи из меньшего количества скважин и меньшей занимаемой площади.

Наряду с тенденцией широкомасштабного гидравлического разрыва пласта в горизонтальных скважинах, многоточечная закачка реагентов в последнее время стала ценным средством повышения эффективности. Традиционно для закачки химикатов для защиты скважин от коррозии, накипи и замерзания требовался насос и контроллер в каждой точке закачки. Система многоточечного впрыска (MPI) позволяет одному общему насосу и коллектору впрыскивать химикаты в несколько точек через общий бак для химикатов. Подобно бурению на кустовых площадках, технология MPI также обеспечивает значительную экономию средств для добывающих компаний при бурении нетрадиционных скважин.

Системы многоточечного впрыска могут значительно повысить эффективность впрыска химикатов

Как работает многоточечная инжекция при нетрадиционном бурении

В основе системы MPI лежит интеллектуальный контроллер, который управляет дозированием химического насоса. Контроллер позволяет операторам точно отслеживать данные о скважине и контролировать скорость потока химикатов либо непосредственно с контроллера, либо удаленно через Интернет (SCADA или сотовая связь). В зависимости от настроек контроллера насос забирает химикаты из резервуара для хранения и подает жидкость в коллектор MPI, который последовательно распределяет химикаты в несколько точек.

В коллекторе находятся отдельные электромагнитные клапаны, которые контролируют поток химикатов в отдельные скважины. В зависимости от электрического входа клапаны можно открывать, закрывать и регулировать для контроля количества химиката, закачиваемого в каждую линию. Если линия включена, контроллер посылает сигнал соответствующему клапану для дозирования желаемого количества химиката в эту линию. Если линия засорена или ее необходимо отключить для ремонта, ее можно отключить и обойти, не отключая ввод в другие точки.

Система MPI включает коллектор с электромагнитными клапанами, которые контролируют распределение химикатов.

Если в одной из линий возникает скачок давления, открывается предохранительный клапан, сбрасывая давление обратно в бак. Насос будет продолжать работать и питать другие линии, минуя затронутую линию, до тех пор, пока проблема не будет решена.

Помимо того, что операторы могут регулировать скорость потока вручную, контроллер системы MPI также может автоматически регулировать скорость впрыска на основе входного сигнала от 4 до 20 мА от датчиков, установленных в системе. Например, датчик температуры может запустить систему для распределения метанольного антифриза, если температура упадет до определенного уровня. Датчики давления могут обнаруживать растущее засорение в линии и автоматически увеличивать количество химикатов, чтобы устранить его. Точно так же датчик сероводорода (h3S) может обнаруживать концентрации h3S и при необходимости запускать соответствующее распределение химических веществ, удаляющих h3S. Система также может отслеживать объем химикатов в резервуарах и отправлять оповещения при возникновении потенциальных проблем.

Так же, как и отдельные системы впрыска химикатов, системы MPI могут работать как с электрическими, так и с пневматическими насосами, независимо от того, классифицированы они по зонам или нет. Электрические насосы могут работать как от переменного, так и от постоянного тока, а в отдаленных районах часто используется солнечная энергия постоянного тока. Пневматические насосы могут работать на природном газе или сжатом воздухе и могут использоваться в приложениях, требующих оборудования для опасных зон и/или не имеющих доступа к электросети.

Экономические преимущества многоточечного впрыска

Экономические преимущества систем MPI обычно возрастают по мере увеличения количества точек впрыска на колодку. Как показано на графике ниже, стоимость системы MPI может быть значительно выше, чем стоимость отдельной системы для одной точки впрыска; однако по мере увеличения количества точек впрыска система MPI становится более экономичной, при этом экономичная точка переключения возникает примерно при четырех точках впрыска на площадку.

Одноточечные и многоточечные системы впрыска с указанием экономичных точек переключения.

Другим экономическим соображением является рассмотрение стоимости резервирования системы (т. е. резервной системы на случай системного сбоя). В практических целях можно задать следующие вопросы: Каковы эксплуатационные расходы в случае отказа в химической системе, например, при нарушении герметичности или разрыве трубопровода? Приемлемо ли для оператора отказаться от закачки химикатов в одну скважину или в 16 из-за этой неисправности? При расчетных затратах в размере 200 долларов США в день на каждую точку впрыска (затраты на запуск, потери/задержки производства, образование накипи или отключение линии h3S) при простое химической системы экономическая точка переключения на резервирование возникает примерно при семи точках впрыска в расчете на одну точку. подушка.

Другие соображения

При выборе системы MPI операторы также должны учитывать несколько других факторов. Для некоторых химических применений с более низким давлением и меньшим расходом отдельные насосы могут быть более рентабельными, поскольку преимущества системы MPI могут быть не полностью использованы или реализованы. Кроме того, в систему MPI можно закачивать только одно химическое вещество. Если на кустовой площадке регулярно используется несколько химикатов, может потребоваться несколько резервуаров и насосов.

Качество насосов и срок службы уплотнений могут играть важную роль в успехе систем MPI на основе требуемой избыточности системы. Размер насоса в конечном итоге определяет, сколько химиката можно закачать во все скважины. При большем количестве скважин в системе каждая скважина может быть ограничена в количестве химикатов, которые она в конечном итоге получает, в зависимости от общей производительности насоса. Кроме того, в зависимости от длины линии, которую необходимо проложить для большей площадки, потеря линии и заполнение могут стать проблемой для некоторых систем. По этим причинам некоторые операторы предпочитают ограничивать количество точек впрыска на систему MPI. Максимум восемь точек нагнетания обычно считаются оптимальными при добыче нетрадиционных сланцев.

В условиях растущей озабоченности по поводу окружающей среды и безопасности при добыче углеводородов из сланцевых пластов системы MPI могут играть ключевую роль, повышая эффективность использования химикатов, позволяя операторам экономически обосновывать более безопасные и интеллектуальные системы и дистанционно контролировать все, чтобы гарантировать, что система работает как положено. разработан.

Разработка и валидация технологии многоточечной инъекции для конвекционной усиленной доставки в головной мозг под контролем МРТ

. 2021 14 окт;3:725844.

doi: 10. 3389/fmedt.2021.725844. Электронная коллекция 2021.

Кайла Презельски ^{1 2 3} , Меган Кейзер ⁴ , Джоэл М. Стейн ⁵ , Тимоти Х Лукас ^{2 6} , Беверли Дэвидсон ^{4 7} , Педро Гонсалес-Алегри ^{4 8} , Флавия Витале ^{1 2 3 8 9}

Принадлежности

• ¹ Факультет биоинженерии Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ² Центр нейроинженерии и терапии Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ³ Центр нейротравмы, нейродегенерации и восстановления, Медицинский центр по делам ветеранов капрала Майкла Дж. Кресенца, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁴ Раймонд Г. Перельман Центр клеточной и молекулярной терапии, Детская больница Филадельфии, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁵ Кафедра радиологии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁶ Отделение нейрохирургии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁷ Кафедра патологии и лабораторной медицины Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁸ Кафедра неврологии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁹ Кафедра физической медицины и реабилитации Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.

• PMID: 35047955
• PMCID: PMC8757778
• DOI: 10.3389/fmedt.2021.725844

Бесплатная статья ЧВК

Кайла Презельски и др. Фронт Мед Технол. 2021 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2021 14 окт;3:725844.

doi: 10.3389/fmedt.2021.725844. Электронная коллекция 2021.

Авторы

Кайла Презельски ^{1 2 3} , Меган Кейзер ⁴ , Джоэл М Стейн ⁵ , Тимоти Х Лукас ^{2 6} , Беверли Дэвидсон ^{4 7} , Педро Гонсалес-Алегри ^{4 8} , Флавия Витале ^{1 2 3 8 9}

Принадлежности

• ¹ Факультет биоинженерии Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ² Центр нейроинженерии и терапии Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ³ Центр нейротравмы, нейродегенерации и восстановления, Медицинский центр по делам ветеранов капрала Майкла Дж. Кресенца, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁴ Раймонд Г. Перельман Центр клеточной и молекулярной терапии, Детская больница Филадельфии, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁵ Кафедра радиологии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁶ Отделение нейрохирургии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁷ Кафедра патологии и лабораторной медицины Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁸ Кафедра неврологии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет, Филадельфия, Пенсильвания, США.
• ⁹ Кафедра физической медицины и реабилитации Пенсильванского университета, Филадельфия, Пенсильвания, США.

• PMID: 35047955
• PMCID: PMC8757778
• DOI: 10.3389/fmedt.2021.725844

Абстрактный

Конвекционно усиленная доставка (CED) позволяет осуществлять прямое внутричерепное введение нейротерапевтических препаратов. Успех CED зависит от конкретной направленности и широких объемов распространения (V _Д ). Тем не менее, чтобы предотвратить нецелевую доставку и повреждение тканей, КЭД обычно проводят с использованием небольших канюль и при низких скоростях потока, что критически ограничивает максимально достижимый V _D . Кроме того, в таких приложениях, как генная терапия, требующая инъекций больших объемов жидкости в широкие подкорковые области, низкая скорость потока приводит к длительному времени инфузии и множественным хирургическим траекториям. Конструкция канюли является основным ограничивающим фактором в достижении широкого V _D при минимизации времени инфузии и обратного потока. Здесь мы представляем и проверяем новую многоточечную канюлю, специально разработанную для оптимизации распределения и времени доставки при внутричерепной КЭД под контролем МРТ генных терапевтических средств. Во-первых, мы оценили совместимость нашей канюли с МРТ и распространенными вирусными векторами для генной терапии. Затем мы провели тесты CED на агарозных фантомах мозга и сравнили результаты с доставкой одной иглой. 3Т МРТ в фантомах мозга выявила минимальные артефакты, вызванные чувствительностью, сопоставимые с размерами устройства. Настольный КЭД аденоассоциированного вируса не показал потери или инактивации вируса. CED в агарозных фантомах мозга на 3, 6 и 9мкл/мин показало более чем 3-кратное увеличение объемного распределения и сокращение времени на 60% по сравнению с доставкой одной иглой. Это исследование подтверждает обоснованность подхода многоточечной доставки для улучшения распределения инфузата в клинически совместимых временных масштабах и подтверждает осуществимость нашей новой конструкции канюли для повышения безопасности и эффективности КЭД под контролем МРТ в центральной нервной системе.

Ключевые слова: доставка с конвекцией; родильная канюля; генная терапия и терапевтическая доставка; интрапаренхиматозная доставка; микроканюля.

Авторское право © 2021 Prezelski, Keiser, Stein, Lucas, Davidson, Gonzalez-Alegre and Vitale.

Заявление о конфликте интересов

FV, TL и PG-A являются соавторами заявки на патент США 62/855,337. Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Цифры

Рисунок 1

Конструкция и размеры устройства MINT.…

Рисунок 1

Конструкция и размеры устройства MINT. (A,B) Обзор размеров MINT…

фигура 1 Конструкция и размеры устройства

MINT. (A,B) Обзор размеров катетера MINT с изображением (A) (вверху) во втянутом и (внизу) выдвинутом положениях и (B) выведенная микроканюля в (слева) промежуточно выдвинутом положении 1 и (справа) полностью выдвинутом положении 2. (C–E) Обзор размеры трех приводимых в действие микроканюль, включая (C) детали размеров стержня, (D) размеры 3 инфузионных портов (конический конец не показан) и (E) поперечное сечение стержня со встроенной микроканюли в отведенном положении.

Рисунок 2

(А) Схема экспериментального…

Рисунок 2

(A) Схема экспериментальной установки для испытаний фантомного CED. (Б) Фотография…

фигура 2

(A) Схема экспериментальной установки для испытаний фантомного CED. (B) Фотография устройства MINT, вставленного в стереотаксическую систему наведения по траектории SmartFrame (MRI Interventions Inc., Ирвин, Калифорния), со специально разработанной боковой опорой. (C) Фотография устройства MINT, введенного в агарозный фантом головного мозга через стереотаксическую рамку в конце КЭД 450 мкл красителя трипанового синего.

Рисунок 3

3Т МРТ МИНТ…

Рисунок 3

3Т МРТ аппарата MINT в агарозном фантоме мозга. Вверху: два…

Рисунок 3

3T МРТ аппарата MINT в агарозном фантоме мозга. Вверху: два последовательных среза в сагиттальной плоскости, показывающие стержень и микроканюлю, вытянутую в положении 1 (промежуточное выдвижение). Внизу: поперечные изображения ствола (слева) и микроканюль (справа) (толщина среза: 1,3 мм).

Рисунок 4

Тесты на совместимость с AAV. (А) ААВ…

Рисунок 4

Тесты на совместимость с AAV. (A) Концентрация AAV до и после CED через MINT при…

Рисунок 4 Тесты совместимости

AAV. (A) Концентрация AAV до и после CED через MINT при 3, 5 и 10 мкл/мин. D1, D2 и D3 обозначают разведения AAV 1:1000, 1:5000 и 1:25000 соответственно (* p <0,05 по сравнению с начальным титром Sidak post-hoc анализа множественных сравнений). (B) Изменение концентрации AAV после CED через MINT. Каждая точка представляет собой среднее значение n = 3 повторений в каждом испытании. Горизонтальная линия показывает среднее значение, планка погрешности представляет собой стандартное отклонение.

Рисунок 5

Снимки распределения тома…

Рисунок 5

Моментальные снимки объемного распределения V _D во время инъекций КЭД со скоростью 3 мкл/мин…

Рисунок 5

Снимки объемного распределения V _D во время инъекций CED по 3 мкл/мин из каждой микроканюли (общая скорость потока = 9 мкл/мин).

Рисунок 6

(A) Среднее распределение объема по…

Рисунок 6

(A) Среднее распределение объема во времени и (B) средний коэффициент распределения с…

Рисунок 6

(A) Среднее распределение объема во времени и (B) средний коэффициент распределения с устройствами MINT при различных скоростях потока. Зеленые и желтые горизонтальные линии указывают на CED с одной иглой из центральной микроканюли при 3 и 5 мкл / мин соответственно (данные из дополнительной фигуры 3) и представляют окончательный V _D /V _i at V _i = 450 мкл. Столбики погрешностей представляют собой ± стандартное отклонение. из n = 3 попытки.

Рисунок 7

(А) Средний коэффициент распределения при…

Рисунок 7

(A) Средний коэффициент распределения при V _i = 450 мкл для MINT при…

Рисунок 7

(A) Средний коэффициент распределения при V _i = 450 мкл для MINT при общей скорости потока 9 мкл/мин (т. е. 3 мкл/мин на канюлю) по сравнению с CED с одной иглой при скорости потока 3 мкл/мин . (B) Продолжительность инфузии для достижения V _i = 450 мкл для MINT при общей скорости потока 9 мкл/мин (т. е. 3 мкл/мин на канюлю) по сравнению с CED с одной иглой при скорости потока 3 мкл/мин. Столбики погрешностей представляют собой ± стандартное отклонение. из n = 3 попытки для многоточечного режима при каждом условии расхода и n = 4 попытки для CED с одной иглой.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Тезисы презентаций на собрании Ассоциации ученых-клиницистов 143 ^rd Луисвилл, Кентукки, 11–14 мая 2022 г.

  [Нет авторов в списке] [Нет авторов в списке] Энн Клин Lab Sci. 2022 май; 52(3):511-525. Энн Клин Lab Sci. 2022. PMID: 35777803 Аннотация недоступна.

• Исследования производительности in vitro и in vivo пористого инфузионного катетера, предназначенного для интрапаренхиматозной доставки терапевтических агентов различного размера.

  Брэди М.Л., Грондин Р., Чжан З., Померло Ф., Пауэлл Д., Хьютл П., Уилсон М., Стайс Дж., Герхардт Г.А., Абрамов В., Рагхаван Р. Брэди М.Л. и соавт. J Neurosci Методы. 2022 1 августа; 378:109643. doi: 10.1016/j.jneumeth.2022.109643. Epub 2022 9 июня. J Neurosci Методы. 2022. PMID: 35691412

• Внутрипаренхиматозное применение ультразвука и улучшенное распределение инфузата с конвекционной доставкой в ​​головной мозг грызунов и нечеловеческих приматов.

  Мано Ю., Сайто Р., Хага Ю., Мацунага Т., Чжан Р., Чонан М., Харью С., Сёдзи Т., Сато А., Сонода Ю., Цуруока Н., Нишиячи К., Сумиёси А., Нонака Х., Кавасима Р., Томинага Т. Мано Ю. и др. Дж Нейрохирург. 2016 май;124(5):1490-500. doi: 10.3171/2015.3.JNS142152. Epub 2015 23 октября. Дж Нейрохирург. 2016. PMID: 26495939

• Конвекционная доставка рекомбинантного аденоассоциированного вируса в мозг мыши.

  Нэш КР, Гордон МН. Нэш К.Р. и соавт. Методы Мол Биол. 2016;1382:285-95. doi: 10.1007/978-1-4939-3271-9_21. Методы Мол Биол. 2016. PMID: 26611595

• Доставка в мозг с усилением конвекции с помощью ультразвука in vivo с помощью нового узла канюли преобразователя: лабораторное исследование.

  Льюис Г.К. младший, Шульц З.Р., Паннулло С.К., Саутхард Т.Л., Ольбрихт В.Л. Льюис Г.К. мл. и др. Дж Нейрохирург. 2012 декабрь; 117(6):1128-40. дои: 10.3171/2012.7.JNS11144. Epub 2012 21 сентября. Дж Нейрохирург. 2012. PMID: 22998056

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Усиленная конвекцией доставка антиангиогенных препаратов и липосомальных цитотоксических препаратов к гетерогенной опухоли головного мозга для комбинированной терапии.

  Бхандари А., Джайсвал К., Сингх А., Жан В. Бхандари А. и др. Раков (Базель). 2022 авг 29;14(17):4177. doi: 10.3390/раки14174177. Раков (Базель). 2022. PMID: 36077714 Бесплатная статья ЧВК.

• Повышение эффективности и доступности внутричерепной доставки вирусного вектора у нечеловеческих приматов.

  Griggs DJ, Garcia AD, Au WY, Ojemann WKS, Johnson AG, Ting JT, Buffalo EA, Yazdan-Shahmorad A. Григгс Д.Дж. и др. Фармацевтика. 2022 8 июля; 14 (7): 1435. doi: 10.3390/фармацевтика14071435. Фармацевтика. 2022. PMID: 358 Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

1. 1. Гуч К.Л., Прахт Э., Боренштейн А.Р. Бремя неврологических заболеваний в Соединенных Штатах: краткий отчет и призыв к действию. Энн Нейрол. (2017) 81:479–84. 10.1002/ана.24897 — DOI — пабмед
2. 1. Фейгин В.Л., Николс Э., Алам Т., Банник М.С., Беги Э., Блейк Н. и др. . Глобальное, региональное и национальное бремя неврологических расстройств, 1990–2016 гг.: систематический анализ для исследования глобального бремени болезней, 2016 г. Lancet Neurol. (2019) 18:459–80. 10.1016/S1474-4422(18)30499-Х — DOI — ЧВК — пабмед
3. 1. Хитти Ф. Л., Гонсалес-Алегри П., Лукас Т.Х. Генная терапия неврологических заболеваний: нейрохирургический обзор. Мировой нейрохирург. (2019) 121: 261–73. 10.1016/j.wneu.2018.09.097 — DOI — пабмед
4. 1. Гонсалес-Алегре П. Последние достижения в области молекулярной терапии неврологических заболеваний: триплетные повторяющиеся расстройства. Хум Мол Жене. (2019) 28:R80–7. 10.1093/hmg/ddz138 — DOI — ЧВК — пабмед
5. 1. Хант Бобо Р.