ระบบเครื่อง VVT-I
VVT-I : VARIABLE VALVE TIMING-INTELLIGENCE เ้ป็นระบบวาล์วแปรผันการเปิด ปิดเพื่อให้เกิดกำลังสูงอย่างต่อเนื่องในช่วงกว้าง และมีการตอบสนองดีทุกความเร็วรอบของเครื่องยนต์เครื่องยนต์ 4 จังหวะที่ใช้กันทั่วไป มีการทำงานแบ่งเป็น 4 จังหวะ ดูด อัด ระเบิด คาย โดยการหายใจเข้าในจังหวะดูดและการหายใจออกในจังหวะคายของเครื่องยนต์ทำโดยผ่านตัววาล์วไอดีและไอเสีย ซึ่งมีการควบคุมการเปิด เปิดด้วยลูกเบี้ยวบนแคมชาฟต์ ทำหน้าที่กำหนดให้มีช่วงระยะเวลาวามนานและระยะการยกของการเปิดวาล์วตามที่ออกแบบไว้
แต่ในเมื่อต้องใช้ลูกเบี้ยวบนตัวแคมชาฟต์เป็นตัวกดในเครื่องยนต์ทั่วไปจึงมีรอบเครื่องยนต์อยู่ช่วงเดียวเป็นช่วงแคบๆ ที่เครื่องยนต์จะทำงานได้ดีที่สุด มีกำลังตอบสนองดีและใช้เชื้อเพลิงได้คุ้มค่า แต่ในช่วงรอบเครื่องยนต์ต่ำกว่าหรือสูงกว่าช่วงนั้นความสมบูรณ์จะลดลงไปไม่ใช่เครื่องยนต์จะดับหรือทำงานไม่ได้ แต่ทำได้ไม่ดีเท่ากับช่วงที่วาล์วซึ่งเปิดโดยแคมชาฟต์ทำให้เครื่องยนต์หายใจได้เหมาะสมที่สุด
รอบการหมุนของเครื่องยนต์ที่เป็นช่วงกว้าง ตั้งแต่รอบเดินเบาเกือบ 1,000 รอบต่อนาที สูงขึ้นไปจนถึงจรดแถบแดงแถวๆ 6,000 - 7,000 รอบต่อนาที ในแต่ละรอบย่อมต้องการให้หายใจด้วยการเปิดวาล์วที่เริ่มเปิด ระยะเวลา และระยะการยกจะไม่เท่ากัน
วิศวกรเครื่องยนต์มีความต้องการก็คือ จะทำอย่างไรให้เครื่องยนต์มีกำลังสูงในช่วงรอบกว้างกว่ากราฟแรงม้าแรงบิดเป็นภูเขาหัวตัดมีแรงดีในช่วงรอบกว้างๆเหมือนมีแคมชาฟต์หลายแท่งสลับกันทำงานในแต่ละรอบเครื่องยนต์เปลี่ยนแท่งแคมชาฟต์ได้อย่างฉับไว ความเป็นจริงไม่มีทางเลยที่จะสลับหลายแท่งแคมชาฟต์ในแต่ละรอบเครื่องยนต์ได้เพราะรอบเครื่องยนต์หมุนเร็วหลายพันรอบต่อนาทีและเปลี่ยนแปลงเร็วมากขึ้นลงหลายพันรอบในช่วงไม่กี่วินาที
ดังนั้น ต้องทำให้เครื่องยนต์มีการแปรผันการหายใจโดยเฉพาะการหายใจเข้าผ่านวาล์วไอดีให้เปลี่ยนแปลงในแต่ละรอบเครื่องยนต์ได้คล้ายคนที่นั่งเฉยๆ ก็หายใจธรรมดาแต่พอวิ่งเหยาะๆก็หายใจถี่ขึ้น และเปลี่ยนไปหายใจทั้งถี่ทั้งแรงเมื่อวิ่งเร็วๆ การแปรผันการเปิดวาล์วมีหนึ่งในวิธีที่สามารถทำได้และเห็นผล ชัดเจนต้องทำที่แคมชาฟต์ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ในทางกลไกโดยตรงที่จะสั่งให้วาล์ว เปิด - ปิด โดยมีการคิดค้นหลายวิธีที่จะแปรผันการเปิดวาล์วโดยทำกันที่แคมชาฟต์
1 ในวิธีนั้น คือ การใช้แคมชาฟต์และลูกเบี้ยวเหมือนปกติแต่ไปเพิ่มอุปกรณ์พิเศษที่หัวด้านหน้าสุดของแคมชาฟต์ ทำหน้าที่เยื้องไปมาแปรผันกับตำแหน่งของข้อเหวี่ยงให้แคมชาฟต์เริ่มเปิดวาล์วก่อนหรือล่าช้าไปจากปกติให้เหมาะสมกับรอบสูงรอบต่ำของเครื่องยนต์ เมื่อเปรียบเทียบกับการเปิดวาล์วปกติที่ต้องสัมพันธ์ กับตำแหน่ง ของข้อเหวี่ยง การเยื้องหรือแปรผันช่วงเวลาด้วยชุดหัวแคมชาฟต์แบบพิเศษนี้ จะถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์รับข้อมูลและสถานะต่างๆ ของเครื่องยนต์และรถยนต์มาประมวลผล แล้วสั่งให้หัวแคมชาฟต์เกิดการเยื้องไปมาอย่างฉับไว แปรผันอย่างเหมาะสมตามรอบของเครื่องยนต์ที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอด เวลาโดยอัตโนมัติ เช่น ระบบ VVT-i ของโตโยต้า
นอกจากนี้โตโยต้า ยังมีระบบอีกอย่างหนึ่ง คือ ระบบ VVTL-i = VARIABLE
VALVE TIMING AND LIFT-INTELLIGENCE
คือ แท่งแคมชาฟต์จะมีลูกเบี้ยวเพิ่มขึ้น และมีระบบกระเดื่องกดวาล์วแบบพิเศษเพิ่มขึ้นมา คอยสลับชุดลูกเบี้ยวใช้งานในแต่ละรอบ ในช่วงเครื่องยนต์หมุนรอบต่ำถึงปานกลางใช้ลูกเบี้ยวช ุดหนึ่ง พอเข้าสู่ช่วงรอบสูงก็สลับกระเดื่องไปใช้ลูกเบี้ยวอี กชุดหนึ่งใ นการเปิดวาล์ว ใช้ในรถสปอร์ต เช่น เซลิก้า เปรียบเทียบกับระบบอื่น
ระบบแปรผันการเปิดวาล์ว แยกได้เป็น 3 แบบหลัก ไล่จากความยุ่งยากและผลที่ได้จากได้ผลดีน้อยไปมาก คือ
1. แปรผันช่วงเวลา แต่ความนานและระยะยกเท่าเดิม ใช้ลูกเบี้ยวเดิม โดยไปเยื้องกันที่หัวแคมชาฟต์ เช่น VVT-i, VANOS
2. แปรผันทั้งหมด ทั้งช่วงเวลา ความนาน และระยะยก โดยเปลี่ยนลูกเบี้ยวไปเลย ใช้ระบบกระเดื่องพิเศษคอยสลับลูกเบี้ยว เช่น VTEC, MIVEC
3. แปรผันทั้งหมดและเยื้องช่วงเวลา นำแบบ 1 ทำงานร่วมกับแบบ 2 คือ เยื้องที่หัวแคมชาฟต์และสลับลูกเบี้ยวด้วยกระเดื่องพ ิเศษ เช่น i-VTEC, VVTL-i
ระบบ VVT-i จัดอยู่ในแบบแรก คือ เยื้องที่หัวแคมชาฟต์เท่านั้น ให้ผลดีน้อยที่สุดใน 3 แบบ แต่ก็มีความยุ่งยากน้อยที่สุด และมีหลายยี่ห้อนิยมใช้ เพราะความง่ายแต่ได้ผลดีพอสมควรนั่นเอง
สรุปง่ายๆ กับการแปรผันการเปิด-ปิดวาล์ว ก็ เหมือนคนที่หายใจได้หลายแบบในแต่ละสภาวะที่แตกต่าง กัน ทำให้เครื่องยนต์ได้ความสมบูรณ์ในการทำงานทุกช่วงนั่ นเอง แต่มีหลายรูปแบบการทำงาน ไม่ใช่เห็นว่าแปรผันได้แล้วจะดีเท่ากันหมดต้องดูว่าแ ปรผันแบบใด แค่ไหน
VVT-I (Variable Valve Timing – intelligent) ระบบ การทำงานของเครื่องยนต์ VVT-I ถูกสั่งงานด้วยระบบคอมพิวเตอร์ซึ่งสามารถเรียนรู้สภา พการขับขี่ ของคุณได้โดยอัตโนมัติ ด้วยการควบคุมจังหวะการเปิด-ปิดวาล์วที่สอดคล้องกับสภาวะการทำง าน เครื่องยนต์ VVT-I จะเพิ่มสมรรถนะของเครื่องยนต์ทั้งหมดในทุกรอบการทำงา นของเครื่อ งยนต์ให้ดีและราบรื่นขึ้น เมื่อต้องการกำลังงานที่มากขึ้นเพื่อเร่งแซง ช่วงเวลา เปิด - ปิดวาล์ว (Timing) จะถูกปรับเปลี่ยนเพื่อให้มีแรงบิดเพิ่มขึ้น และเมื่อต้องการกำลังงานน้อยลง มันจะเปลี่ยนช่วงเวลาเปิด-ปิดวาล์ว (Timing) เพื่อประหยัดน้ำมัน โดยไม่ต้องอาศัยการกดปุ่มหรือคันบังคับใดๆ การทำงานทั้งหมดข้างต้นจะส่งผลให้ไอเสียสะอาดขึ้น
เทคโนโลยีใหม่
เครื่องยนต์ VVT - i
โตโยต้า ได้พัฒนาระบบ VVT - i (Variable Valve Timing - Intelligent) โดยรวบรวมทั้งหมดของระบบควบคุมเครื่องยนต์เพื่อให้บรรลุในระดับ สูงของ "กำลังเครื่องยนต์สูงสุด" "ประหยัดเชื้อเพลิง" และมลพิษต่ำ
VVT - i ทำให้ Valve Timing เปลี่ยนแปลงได้อย่างไร
ระบบ VVT - i ใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมกลไกอย่างต่อเนื่องตามรอบความเร็วเพื่อปรับจังหวะการ เปิด - ปิด ของวาล์วไอดี ให้สอดคล้องกับสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์โดยได้รับคำสั่งจากแป้นเหยียบคันเร่งที่กดโดยผู้ขับข ี่และรอบของเครื่องยนต์ จึงให้การตอบสนอง ทำให้สมรรถนะของเครื่องยนต์จากช่วงความเร็วต่ำถึงรอบ ความเร็วสูงมีอัตราเร่งที่รุนแรง
VVT - i Control จังหวะการเปิด - ปิดวาล์ว ที่สอดคล้องกับสภาวะการทำงานเครื่องยนต์ VVT - i จะเพิ่มสมรรรถนะของเครื่องยนต์ทั้งหมดให้ดีขึ้นโดยอาศัยพื้นฐาน จากรอบเครื่องยนต์หรือมุมการเปิดของลิ้นเร่งที่เปิดเมื่อต้องการกำลังงานที่เพิ่มมากขึ้นโดยจะเปลี่ยนช่วงเวลาเปิด - ปิดวาล์ว (Timing) เพื่อให้แรงบิดเพิ่มมากขึ้นและเมื่อต้องการลดลงมันจะเปลี่ยนช่วงเวลาเปิด - ปิดวาล์ว (Timing) เพื่อประหยัดน้ำมัน และแก๊สไอเสียที่สะอาดขึ้น
VVT - i จะบรรลุการให้กำลังสูงสุด กินน้ำมันเชื้อเพลิงต่ำและแก๊สไอเสียที่สะอาดโดยใช้สภาวะของการทำงานของ "รอบเดินเบา" การขับขี่ปกติและขับขึ้นเนินหรือการเร่งเป็นตัวอย่างการควบคุมของ VVT - i
รอบเดินเบาระหว่างรอบเดินเบาเครื่องยนต์ไม่จำเป็นต้องใช้กำลังเพื่อการขับเครื่องรถยนต์สมรรถนะที่ต้องการของเครื่องยนต์ระหว่างรอบเดินเบาคือการทำงานที่คงที่กับการสั่นสะเทือนต่ำ และกินน้ำมันเชื้อเพลิงน้อย
เครื่องยนต์ระบบวาล์วอัจฉริยะ VVT-i
เครื่องยนต์ VVT-I เทคโนโลยีใหม่ที่จะทำให้การขับขี่ของคุณสนุกขึ้นกว่าเดิมเนื่องจากในอดีตนั้นการออกแบบเครื่องยนต์จะต้องเลือกระหว่างเครื่องยนต์ที่ให้การตอบสนองได้ดีที่รอบเครื่องยนต์ต่ำ (การออกตัว) หรือที่รอบเครื่องยนต์สูง (รอบการเร่งแซง) การทำงานของเครื่องยนต์ในรอบต่ำต้องการแรงเฉื่อยของไอดีเข้าช่วยระยะเวลาการเปิดวาล์วไอดีต้องสั้นในทางตรงกันข้ามขณะที่เครื่องยนต์ทำงานในรอบสูงต้องการการประจุไอดีให้มากจึงต้องอาศัยระยะเวลาการเปิดวาล์วไอดีที่นานขึ้นดังนั้นการออกแบบเครื่องยนต์แต่ละเครื่องจำเป็นต้องเลือกด้านใดด้านหนึ่งเท่านั้น เช่น เครื่องยนต์ที่ให้การตอบสนองได้ดีในรอบเครื่องยนต์ต่ำก็ไม่สามารถถ่ายทอดสมรรถนะได้อย่างเต็มที่ในการทำงานที่รอบสูง
วันนี้เครื่องยนต์ที่มีระบบวาล์วอัจฉริยะ VVT-I (Variable Valve Timing – intelligent) ของโตโยต้าจึงได้รับความสนใจจากผู้ใช้รถยนต์อย่างมากเนื่องจากระบบการทำงานของเครื่องยนต์ VVT-I ถูกสั่งงานด้วยระบบคอมพิวเตอร์ซึ่งสามารถเรียนรู้สภาพการขับขี่ของคุณได้โดยอัตโนมัติด้วยการควบคุมจังหวะการเปิด - ปิดวาล์วที่สอดคล้องกับสภาวะการทำงานเครื่องยนต์ VVT-I จะเพิ่มสมรรถนะของเครื่องยนต์ทั้งหมดในทุกรอบการทำงานของเครื่องยนต์ให้ดีและราบรื่นขึ้น เมื่อต้องการกำลังงานที่มากขึ้นเพื่อเร่งแซงช่วงเวลา เปิด - ปิดวาล์ว (Timing) จะถูกปรับเปลี่ยนเพื่อให้มีแรงบิดเพิ่มขึ้นและเมื่อต้องการกำลังงานน้อยลงมันจะเปลี่ยนช่วงเวลาเปิด - ปิดวาล์ว (Timing) เพื่อประหยัดน้ำมัน โดยไม่ต้องอาศัยการกดปุ่มหรือคันบังคับใดๆ การทำงานทั้งหมดข้างต้นจะส่งผลให้ไอเสียสะอาดขึ้น
ปัจจุบันเทคโนโลยี VVT-I ได้ถูกนำมาใช้กับรถยนต์โตโยต้า โซลูน่า วีออส โคโรลล่า อัลติส และ คัมรี่