กลไกของเพลาลูกเบี้ยว

ในรถยนต์มีกลไกวาล์วทำหน้าที่ควบคุมการเปิดปิดวาล์วไอดี (intake valve)  และวาล์วไอเสีย (exhaust valve) โดย  วาล์วไอดี (intake valve) เป็นช่องให้อากาศภายนอกไหลเข้ากระบอกสูบ และวาล์วไอเสีย (exhaust valve) เป็นช่องให้ไอเสียไหลออกจากกระบอกสูบ

กลไกที่ใช้เปิดปิดวาล์ว เรียกว่า เพลาลูกเบี้ยว  (camshaft) เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันเป็นโอเวอร์เฮดแคมชาฟต์ (Overhead camshaft :OHC) ซึ่งมีเพลาลูกเบี้ยวอยู่เหนือวาล์ว โดยเพลาลูกเบี้ยวจะควบคุมจังหวะการเปิดปิดของวาล์ว กลไกของเพลาลูกเบี้ยวขึ้นกับจำนวนเพลาลูกเบี้ยวถ้ามีเพลาลูกเบี้ยวที่ใช้ควบคุมตัวเดียวเป็นแบบ Single Overhead Camshaft (SOHC) ขณะเดียวกันถ้าใช้เพลาลูกเบี้ยว 2 ตัวในการควบคุมจะเป็นแบบ Dual Overhead Camshafts (DOHC).

Single Overhead Camshaft (SOHC)

ระบบ Single Over Head Camshaft (SOHC) มีเพลาลูกเบี้ยวเพียงอันเดียวในการควบคุมการเปิดปิดวาล์วไอดีและไอเสีย โดยทำงานควบคุมชุดวาล์วให้ทำงานเข้ากันในแต่ละจังหวะ ซึ่งในเครื่องยนต์แบบ V ใน 1 ลูกเบี้ยวอาจจะใช้กดวาล์ว 2 ตัว

เมื่อเทียบกับกลไกวาล์วแบบก้านกระทุ้ง SOHC มีชิ้นส่วนที่น้อยกว่า โดยจะลดชิ้นส่วนระหว่างเพลาลูกเบี้ยวกับวาล์ว นั่นคือไม่มีลูกกระทุ้งและตะเกียบวาล์ว โดยหลักการคือเพลาลูกเบี้ยวอาจหมุนแตะดันวาล์วให้เปิดโดยตรง หรือดันกระเดื่องวาล์วก่อนแล้วค่อยไปดันวาล์วอีกทีหนึ่ง

เนื่องจากชิ้นส่วนกลไกของเพลาลูกเบี้ยวและวาล์วน้อยลง ทำให้ SOHC สามารถขับขี่รอบที่สูงๆได้ดี และทำให้การเปิดปิดวาล์วถูกต้องยิ่งขึ้น ส่งผลให้สมรรถนะก็ดีตามไปด้วย แต่ SOHC ก็มีข้อเสียคือขาดความแม่นยำในขณะใช้รอบสูง ผู้ผลิตบางรายเพิ่มวาล์วสูงสุดถึง 4 วาล์ว แต่การทำงานด้วยระบบ SOHC ซึ่งอาจส่งผลให้ทำงานหนักจนผิดพลาดในการเปิดปิดวาล์วได้

Double / Dual Overhead Camshafts (DOHC)

ระบบ Double / Dual Overhead Camshafts (DOHC) จะมีเพลาลูกเบี้ยวสองลูกที่ควบคุมวาล์ว หลักการคือเพลาอันหนึ่งควบคุมวาล์วไอดี ส่วนเพลาอีกอันควบคุมวาล์วไอเสีย ขึ้นกับส่วนใหญ่ขึ้นกับรูปแบบกระบอกสูบที่แตกต่างกันของรถยนต์ ระบบ DOHC อาจมี 2 เพลาลูกเบี้ยวหรือ 4 เพลาลูกเบี้ยวก็ได้

ระบบ DOHC ไม่จำเป็นต้องควรคุมแค่ 2 วาล์ว อาจมากกว่านั้นก็ได้ โดยถ้า 2 วาล์วจะควบคุมวาล์วไอดี 1 วาล์วไอเสีย 1 ถ้าเป็น 3 วาล์วก็จะควบคุมวาล์วไอดี 2 วาล์วไอเสีย 1 และถ้าเป็น 4 วาล์วก็จะควบคุมวาล์วไอดี 2 วาล์วไอเสีย 2 ซึ่งในปัจจุบันนี้ก็มีการใช้ระบบ DOHC กันอย่างแพร่หลาย และยังได้มีการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดะบบมัลติวาล์ว โดยจะมีกลไกควบคุมเพลาลูกเบี้ยว เพื่อให้วาล์วไอดีเปิดและปิด แปรผันไปตามความเร็วรอบเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ระบบมัลติวาล์วอยู่แล้วหากแต่ว่า เครื่องยนต์ระบบวาล์วอัจฉริยะ หรือ VVT-i จะมีกลไกควบคุมเพลาลูกเบี้ยว เพื่อให้วาล์วไอดีเปิดและปิด แปรผันไปตามความเร็วรอบเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ DOHC ไม่จำเป็นต้องมีวาล์วไอดีและวาล์วระบาย 2 วาล์วขึ้นไป แต่ถ้าจำเป็นต้องควบคุมวาล์วของเครื่องยนต์หลายวาล์วโดยตรง (แม้ว่าโดยปกติจะถูกควบคุมโดยแทปเล็ต) DOHC ก็มีความจำเป็น แม้ว่าเครื่องยนต์ DOHC ทั้งหมดไม่ใช่เครื่องยนต์แบบ Muti-valve เนื่องจากเครื่องยนต์แบบ 2 วาล์วมักจะติดตั้งเพลาลูกเบี้ยว 2 ตัวก่อนที่เทคโนโลยีมัลติวาล์วจะเป็นที่นิยมในปัจจุบัน DOHC จะใช้วาล์วหลายวาล์วเนื่องจากทุกสูบในเครื่องยนต์ DOHC ใหม่เกือบทุกสูบ มี 3 ถึง 5 วาล์ว

แคมชาฟต์อินบล็อก (camshaft-in-block engine)

นอกจากนี้เครื่องยนต์ที่ผลิตในอเมริกาบางรายยังใช้ระบบแคมชาฟต์อินบล็อก (camshaft-in-block engine) ซึ่งเป็นระบบที่มีโอเวอร์เฮดวาล์วจำนวนมากและมีเพลาลูกเบี้ยวอยู่ในเสื้อสูบ ซึ่งจะใช้ก้านกระทุ้งและกระเดื่องวาล์วแบบกลไกวาล์วแบบก้านกระทุ้ง สามารถขับขี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในรอบระดับต่ำหรือปานกลาง