ถอดความจริง เรื่องวาล์วแปรผัน เครื่อง Honda VTEC 1.5 Turbo สรุป มันอย่างไรกันแน่!!

โดย : Autodeft
24 มี.ค. 59
30,010 อ่าน

กลายเป็นเรื่องที่ถูกถามเข้ามาเป็นอันดับต้นๆ หลังบ้านของ Autodeft เมื่อมีกระแสการพูดถึงเครื่องยนต์ Honda VTEC Turbo 1.5 ลิตร ใหม่ ในข้อกังขาตัวเทคโนโลยีว่า เครื่องยนต์บล็อกนี้ไม่ใช่ระบบ VTEC แบบเดิมที่เคยผลิตกันมา อันเป็นเอกลักษณ์ของฮอนด้า แต่เป็นระบบใหม่ที่มีลักษณะในการทำงานคล้ายคลึงกับระบบ Variable Timing Control

เริ่มแรกเดิมทีที่ระบบ VTEC หรือ Variable Valve Timing and Lift Electronic Control แนะนำเป็นครั้งแรกในปี 1983 (อ้างอิง Wikipedia – VTEC) โลกได้รู้จักความเหนือชั้นในการขับขี่รถจักรยานยนต์ ด้วยการแนะนำระบบที่ทำให้ชุดวาล์วมีจังหวะเปิดนานขึ้น มีช่วงเวลาและระยะยกในการทำงาน เพื่อทำให้อากาศไหลเวียนเข้าสู่ห้องเผาไหม้ได้นานยิ่งขึ้นมากกว่าเดิม

การทำงานของระบบ VTEC ยุคแรกนนั้นอาศัยเทคนิคทางด้านเชิงกลเข้ามาทำงานตามยุคสมัยของเทคโนโลยี โดยทางฮอนด้า ออกแบบให้ระบบ VTEC ทำงานแตกต่างจากเครื่องยนต์อื่นๆ ที่วางจำหน่ายในตลาด โดยปกติชุดฝาสูบจะประกอบด้วยชุดวาล์ว ไอดี เพื่อส่งอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้ และชุดวาล์วไอเสีย เพื่อส่งอากาศที่ถูกจุดระเบิดในห้องเผาไหม้แล้วออกไปยังระบบไอเสียและปล่อยสู่ภายนอกต่อไป

การทำงานของชุดวาล์ว ภายใต้ระบบ VTEC นั้นจะอาศัยการทำงานของ แขนโยก (Rocker Arm) ที่ติดตั้งอยู่เหนือชุดวาล์วและสปริงวาล์ว โดยจะทำงานก็ต่อเมื่อองศาของกระเดื่องกดวาล์ว หรือเพลาลูกเบี้ยว (Camshaft) ทำการกดลงบนแขนโยกเพื่อทำให้ชุดวาล์วทำงานตามจังหวะการทำงานการจุดระเบิดของเครื่องยนต์

ในระบบ VTEC ฮอนด้าให้ความแตกต่างกว่าเครื่องยนต์อื่นๆ ในยุคนั้น ด้วยจังหวะ 3 จังหวะ โดย 2 มุมกด คือมุมกดปกติเหมือนเครื่องยนต์ทั่วไป และอีกหนึ่งเป็นมุมกดที่มีระยะกดมากและลึกว่า ซึ่งจะทำงานเมื่อถึงจุดที่กำหนดไว้ โดยอาศัยการทำงานของชุดสลักไฮโดรลิก (Hydraulic Pin) ที่ติดตั้งภายในตัวแขนโยก โดยอาศัยการดูข้อมูลและสั่งการจากหน่วยประมวลผลเครื่องยนต์หรือ ECU กระตุ้นการทำงานของชุดไฮโดรลิกผ่านชุดโซลินอยด์ที่ติดตั้งไว้

เมื่อพินเข้าไป ล็อกตัวแขนโยก แขนโยกของตัวชุดวาล์วที่ทำงานแยกกันเดิม จะทำงานเหมือนแขนโยกอันใหญ่เพียงอันเดียว และทำงานตามมุมบนกระเดื่องกดวาล์วใหญ่ ที่มีมุมมากกว่า ทำให้เกิดการทำงานการเพิ่มระยะการเปิดวาล์ว ทำให้อากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้มากขึ้นในรอบสูง ซึ่งมีผลต่อการทำงานของเครื่องยนต์ดีขึ้นในรอบเครื่องยนต์สูงกว่าเครื่องยนต์ธรรมดาแบบอื่นๆ และเมื่อเครื่องยนต์มีความเร็วรอบต่ำกว่าที่กำหนดระบบก็จะปลดล็อกพินเพื่อทำงานตามปกติต่อไป

ฮอนด้าแนะนำระบบนี้ครั้งแรกในรถมอเตอร์ไซค์ Honda CBR400 และเรียกระบบนี้ว่า Hyper VTEC ส่วนรถยนต์เริ่มติดตั้งระบบลักษณะเดียวกัน ลงในรถยนต์ Honda Intregra โดยแนะนำในเครื่องยนต์แบบแคมคู่ หรือ Double Over Head Camshaft ก่อนในปี 1989 ในเครื่องยนต์ B16A ตามมาด้วย Honda CRX ก่อนจะเริ่มวางจำหน่ายในรถยนต์รุ่นอื่นๆ ต่อมาภายหลัง

วีดีโอแสดงการทำงานของระบบ VTEC

i-VTEC ก้าวแห่งยุคใหม่

ความสำเร็จของ VTEC เป็นที่ประจักษ์ต่อสาวก Honda ในเรื่องสมรรถนะ แต่ยุคใหม่นอกจากรถที่มีสมรรถนะดียังต้องทำตามเรื่องการลดมลภาวะที่เป็นข้อบังคับทางกฎหมายในหลายประเทศ จึงมีการคิดค้นระบบใหม่ขึ้นมา และถูกนำมาใช้ในรถยนต์รุ่นใหม่ๆ ของฮอนด้า

ถึงระบบ VTEC ดั้งเดิมจะถูกทำให้แตกต่างด้วยระบบที่มีกลไกการทำงานที่ซับซ้อนกว่าเครื่องยนต์ทั่วไป แต่ระบบ i-VTEC (intelligent VTEC) เป็นอีกพัฒนาการสำคัญ Super street magazine อธิบายว่า ระบบ iVtec อาศัยการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยทำให้เกิดประสิทธิผลของการทำงานเครื่องยนต์แบบเดียวกับ ระบบ VTEC ดั้งเดิม แต่มันมากกว่านั้น เพราะระบบใหม่นี้มีลักษณะการทำงานบางส่วนคล้ายระบบ Variable Timing Control หรือ VTC

ในระบบ i-VTEC ฮอนด้าได้วิศวกรรมตัวเฟืองเพลาลูกเบี้ยว (Cam Gear)ใหม่ เพื่อให้ตัวกระเดื่องกดวาล์วนั้นสามารถทำงานแปรผันต่อเนื่องได้ตลอดช่วงรอบเครื่องยนต์ที่กำหนด โดยอาศัยข้อมูลจากการทำงานของเครื่องจากเซ็นเซอร์ต่างที่ประมวลผลในกล่องควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) มาประมวลการทำงาน ไม่ว่าจะตำแหน่งองศาเพลาลูกเบี้ยว, จังหวะการจุดระเบิด , ปริมาณออกซิเจนในไอเสีย และตำแหน่งควบคุมคันเร่งของผู้ขับขี่ ทำให้สามารถกดและมีระยะยกสูงสุดถึง 50 องศา (ในเครื่องยนต์ K24A2 ยกได้สูงสุด 25 องศา)

ทว่าโดยรวมก็คือการนำแนวคิด VTEC มาใช้ ตัวเฟืองเพลาลูกเบี้ยวนั้นยังทำงานด้วยระบบไฮโดรลิก และควบคุมการทำงานผ่านระบบอิเล็กทรอนิกส์ แต่ผลจากการคิดค้นระบบใหม่นี้ทำให้ลดเวลาการตอบสนองเพื่อเข้า VTEC Mode และให้จังหวะในการทำงานล่วงหน้าช่วงรอบเครื่องยนต์สูงดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำงานของระบบใหม่นี้ ยังเพิ่มช่วงเวลาการทำงานซ้อนกันของชุดวาล์ว (Overlap) มากขึ้น โดยการเพิ่มฟังชั่นการทำงานอัจฉริยะในการทำงานหรือ intelligent นั้น เพื่อให้ VTEC และ VTC สามารถทำงานไปพร้อมกันได้ เพิ่มความสมดุลระหว่างคำว่า สมรรถนะและการรักษาสิ่งแวดล้อม

โดยภายหลังฮอนด้าประยุกต์ฟังชั่นการทำงานของระบบ i-VTEC มากขึ้น เช่นทำงานกับระบบ จัดการชุดลูกสูบ หรือ Variable Cylinder Management (VCM) ในเครื่องยนต์แบบ V6 ในปี 2003 โดยระบบจะหยุดการทำงานสั่งจ่ายน้ำมันด้านหนึ่งของเครื่องยนต์ เมื่อใช้ความเร็วต่ำกว่า 80 ก.ม./ช.ม. (มีติดตั้งในรถยนต์ Honda Accord ที่ใช้เครื่องยนต์ V6 3.0 ลิตร) เป็นหนึ่งตัวอย่างที่ดีของระบบ I VTEC ยุคใหม่

A-VTEC ...ยุคใหม่จริงจัง VTEC ผสม VTC

ยุคสมัยที่เปลี่ยนไปฮอนด้าก็เปลี่ยนตาม ในที่สุดหลังจากความสำเร็จในการทำให้เครื่องยนต์มีสมรรถนะและยังรักษาสิ่งแวดล้อมไปด้วย Honda จึงก้าวต่อไปในการพัฒนาระบบ VTEC ด้วย ระบบ Advance VTEC ซึ่งเราอาจจะไม่เคยได้ยินมาก่อน

ระบบ Advance VTEC แนะนำครั้งแรกในเดือนกันยายนปี 2006 ระบบใหม่นี้ถือเป็นระบบที่มีการพัฒนาการทำงานของระบบ VTEC ให้สอดคล้องกับการทำงานของแนวคิด Variable Valve Timing Control (VTC) อย่างแท้จริง

โดยตามการเปิดเผยของฮอนด้าในตอนเปิดตัวระบบ Advance VTEC ระบุว่า ระบบใหม่นี้จะทำงาน โดยควบคุมการทำงานการเปิดและปิดวาล์วไอดี โดยวาล์วจะยกตัวเพียงเล็กน้อยในการทำงานในภาวะความเร็วเครื่องยนต์ต่ำหรือรอบเครื่องยนต์กลาง และการทำงานเช่นนี้ลดการศูนย์เสียกำลังขณะดูด (pumping Lost) และการปรับแต่งใหม่ ทำให้เครื่องยนต์มีอัตราประหยัดมากขึ้นถึง 13 % ในเครื่องยนต์ขนาด 2.4 ลิตร (อ้างอิงข่าว Honda Reveal Advance Vtec System – Autoblog)

Wikipedia (Advance VTEC) อธิบายว่า ระบบใหม่เป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญจากที่ต้องใช้ชุดลูกเบี้ยว ที่มีองศาสองแบบ ก็เหลือเพียงองศาเดียวคล้ายเครื่องยนต์อื่นๆ แต่ยังมีแขนยก (Locker Arm) 2 ชุด เช่นเดิม โดยระบบใหม่นี้ใช้เฟืองเพลาลูกเบี้ยว (Cam gear) แบบไฮโดรลิกเป็นมาตรฐานเพื่อปรับการทำงานของชุดเพลาลูกเบี้ยว

ตามการยื่นจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับระบบดังกล่าว (ที่มา สำนักงานข้อมูลสิทธิบัตร อเมริกา – US. Patient) ฮอนด้าอธิบาย หลักการทำงานเบื้องต้นใน Abstract ว่า ระบบ Advance VTEC ใหม่ ให้ความสามารถในการยกวาล์วและระยะการทำงานของวาล์วมากขึ้น โดยจากการทำความเข้าใจในการตัวระบบ ผ่านการอธิบายในสิทธิบัตร พบว่า ระบบ Advance VTEC ใช้ชุดเพลาลูกเบี้ยวเดียวแบบมีมุมกดเดียว โดยตัวแคมจะถูกติดตั้งกลไกประกบเพลาลูกเบี้ยว (Drum) สำหรับการทำงานกับแขนยกวาล์วทั้ง 2 ชุด

เมื่อเครื่องยนต์ทำงานเพลาลูกเบี้ยวจะทำงานสั่งกดวาล์วตามปกติ และเมื่อเครื่องยนต์ทำงานถึงจุดที่ต้องการ ชุดกลไกประกบเพลาลูกเบี้ยวจะเลื่อนเปลี่ยนตำแหน่งเพื่อให้แขนยกชุดที่ 2 ทำงานเพิ่มมุมและระยะเวลาการกดวาล์ว (ดูภาพประกอบทางด้านล่าง) ระบบอาจจะผิดกับลักษณะการวิศวะที่เคยใช้มาตั้งแต่อดีต แต่ก็มีความสามารถมากขึ้นตามลำดับ

ภาพประกอบชิ้นส่วนของระบบ Advance VTEC ภาพจากสิทธิบัตร

เท่ากับว่าตลอดหลายปีที่ผ่านมา Honda ได้พยายามทำให้ระบบ VTEC ของพวกเขาสามารถทำงานได้แบบ Variable Timing Control ด้วยพร้อมกัน โดยอาศัยองค์ความรู้เดิมของ VTEC เข้ามามีบทบาทในการพัฒนาเครื่องยนต์ และเป็นปรัชญาสำคัญของฮอนด้าในการพัฒนาเรื่องระบบวาล์วแปรผัน

สรุป ตกลงมันอย่างไร.... VTEC Turbo

หลายคนอาจจะต้องการความชัดเจนว่า สรุปแล้วเครื่องยนต์ Honda 1.5 Turbo มันคือ VTEC หรือ VTC กันแน่ ..ถ้าจะให้ชัดเจนตอบได้เต็มปาก คงต้องดูกันที่พรีเซนท์เทชั่นของฮอนด้าเกี่ยวกับเครื่องยนต์ตัวนี้กันชัด ซึ่งตั้งแต่เริ่มต้นจะเห็นได้ชัดว่า Honda ไม่ได้ใส่คำว่า VTEC มาด้วย และในพรีเซนเทชั่นของฮอนด้า ตั้งแต่เปิดตัวในต่างประเทศนั้น ก็ไม่ได้ใส่คำว่า VTEC แต่ใช้คำว่า VTC

ภาพพรีเซนท์เทชั่นของวิศวกรจากงานเปิดตัว Honda Civic ที่อเมริกา โดย Civic X

ทว่าเมื่อย้อนกลับไปในครั้งแรกที่ Honda เผยเครื่องยนต์กลุ่มเทอร์โบออกมานั้นพวกเขาใช้การสื่อสาร ในหัวข้อข่าว “Honda Develop VTEC Turbo Direct injection Gasoline Engine” ซึ่งก็ย้ำชัดว่า พวกเขาใช้คำว่า VTEC Turbo จริงๆ .... ด้วยดีเอ็นเอและความเป็นฮอนด้า ตลอดการพัฒนารถยนต์มาหลายปีในมุมของ VTEC อันล้ำสมัยจนสามารถสอดผสานได้กับการทำงานแบบ Variable Timing Control หรือ VTC จึงไม่น่าแปลกใจ หากฮอนด้าจะใช้คำนี้สื่อสารระบบวาล์วแปรผันของพวกเขาให้ผู้ใช้ทั่วไปเข้าใจได้ง่ายขึ้น แทนบริบทวาล์วแปรผันจากฮอนด้า ว่า VTEC

แม้ระบบวาล์วแปรผันในเครื่องยนต์ 1.5 Turbo จะมีการทำงานรูปแบบวาล์วแปรผันที่แตกต่างจากเดิม ของ VTEC ตั้งแต่ดั้งเดิมในอดีต หากด้วยวิธีการสื่อสารใช้คำให้ความหมายแทนถึงระบบวาล์วแปรผันของ ฮอนด้า ซึ่งถูกจดจำจากคนทั่วโลกด้วยคำว่า VTEC หาใช่สาระสำคัญที่เนื้อหาและการทำงาน หรือลักษณะการทำงานของระบบ ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงการทำงานมาตลอดช่วงหลายสิบปีตั้งแต่แนะนำออกสู่ตลาดเป็นครั้งแรก จนวันนี้ทำงานสอดผสานในลักษณะรูปแบบเดียวกับ VTC

ยุคสมัยที่เปลี่ยนไปทำให้การแข่งขันรุนแรง และเข้มข้นมากขึ้น การสื่อสารถือเป็นหัวใจสำคัญหนึ่งที่ทำให้ลูกค้าเข้าใจได้ง่ายและกระจ่างในเทคโนโลยีมากยิ่งขึ้น แม้ว่าบางครั้งการเลือกใช้คำเพื่อการสื่อสารอาจจะไม่ถูกใจบางคน ที่อยากให้ถูกใจตรงประเด็นมีความหมายถูกต้อง แต่ขณะเดียวกันมันก็บ่งชี้ว่านี่ คือเทคโนโลยีเดียวกัน มันคือ “ระบบวาล์วแปรผันของฮอนด้า” ซึ่งวันนี้ก้าวล้ำไปอีกขึ้น มากกว่าที่เคยเป็นมา