Câu chuyện về "lỗi" ổ cam trên xe Honda Winner

Kể ra cũng thấy tội cho các kỹ sư của Honda. Winner ra mắt từ 2016, tính tới nay cũng ngót nghét 5 năm rồi mà vẫn chưa thoát được tiếng xấu về cái ổ cốt cam không bạc đạn và cũng không bạc lót. Trong khi đó, đám Suzuki FX, Raider, GN, hằng hà sa số các loại mô-tô PKL, và cả xe hơi cũng chơi cam gối trực tiếp như vậy thì chẳng thấy idol nào đả động soi mói cả.

Thẳng thắn thừa nhận, cá nhân mình luôn dành một sự tôn trọng rất lớn dành cho các kỹ sư làm việc tại các công ty lớn về sản xuất công nghiệp – trong đó có Honda. Nhưng tôn trọng không có nghĩa là thần thánh hóa. Bất cứ một thiết kế kỹ thuật nào cũng có những khiếm khuyết nhất định. Đến tàu con thoi tiền tỷ của NASA còn nổ banh xác, nói gì cái xe Honda.

Hình 1. Kết cấu ổ cam xe Winner

Nói một cách đao to búa lớn, thì việc người dùng góp ý, chê bai, phê phán, kiện cáo… thiết kế của các hãng sản xuất chính là động lực của sự phát triển. Nhưng những góp ý, chê bai, phê phán, kiện cáo… đó phải dựa trên sự logic, dựa trên một nền tảng khoa học - kỹ thuật vững chắc thì mới đem lại giá trị. Còn lại, mọi sự suy diễn phiến diện, cảm tính, không mang ngôn ngữ kỹ thuật thì chỉ có thể đem ra làm trò. Làm trò trước mắt một bộ phận dân số thiếu hiểu biết, thiếu chính kiến thì có lẽ sẽ được tung hô. Còn làm trò trước mắt những người làm kỹ thuật thì không gì hơn ngoài sự lố bịch, nhố nhăng và xàm xí.

TẠI SAO KHÔNG XÀI BẠC ĐẠN MÀ LẠI GỐI THẲNG CAM LÊN ĐẦU BÒ?

- Bạc đạn gọi là ổ lăn, gối trực tiếp gọi là ổ trượt.

- Ổ trượt êm hơn vì không có các chi tiết chuyển động như ổ lăn; tuổi thọ cao hơn vì ít chi tiết ăn khớp, cũng vì ít chi tiết ăn khớp nên không bị sự hao mòn cộng dồn; ổ trượt cũng chịu tải động tốt hơn nhờ khả năng giảm chấn của màng dầu.

Tải động là sao? Là tải không ổn định, lúc thì rất nhẹ, lúc thì rất mạnh. Cốt cam là một ví dụ điển hình về tải động.

- Kích thước hướng kính của ổ trượt nhỏ hơn khá nhiều so với ổ lăn. Winner DOHC nghĩa là 2 cam, xài ổ trượt mà cái đầu đã muốn gấp rưỡi Exciter rồi, bỏ bạc đạn vô chắc cái đầu bò to đúng bằng cái đầu con bò thật. Bên cạnh đó, DOHC mà xài bạc đạn thì đường nhớt cũng phải lắt léo hơn, truyền động cũng lằng nhằng hơn, rã ráp cũng khó khăn hơn, đương nhiên chi phí cũng sẽ đội lên cao hơn. Cũng cần nói rõ là DOHC bạc đạn không phải là không có. Có thể Google mấy đầu DOHC của Koso và Takegawa để tham khảo kích thước và giá thành.

Hình 2. Đầu bò DOHC do Koso sản xuất

- Nếu buộc phải chỉ ra nhược điểm kỹ thuật so với ổ lăn, thì ổ trượt đòi hỏi phải được cấp mới dầu bôi trơn một cách liên tục.

Nhưng đó là khi so với ổ lăn hoạt động ở vòng tua và cường độ thấp, ổ lăn ở bánh xe chẳng hạn. Chỉ một lượng mỡ chút xíu giữa vòng trong và vòng ngoài là đủ, không cần cấp mới.

Còn khi so với ổ lăn trong máy thì chưa chắc đã là nhược điểm, vì trong máy thì ổ lăn cũng đòi hỏi dầu bôi trơn phải cấp liên tục vậy.

Toàn là ưu điểm và ưu điểm. Không có lý do gì để không xài ổ trượt.

CBR150R XÀI BẠC ĐẠN, WINNER KHÔNG CÓ BẠC ĐẠN LÀ CẢI LÙI?

CBR nào xài bạc đạn?

CBR150R 2016 dùng máy K56 y chang Winner.

CBR150R 2014 về trước thì xài máy khác, nhưng cũng gối cốt cam thẳng lên nhôm, có điều hai “cục” nhôm mà cam gối lên có thể tháo rời ra chứ không dính liền với đầu bò.

Hai “cục” này hãng cũng không bán rời, mà bán theo combo cùng với cốt cam. Công bằng mà nói thì thiết kế này rất tuyệt vời. Lỡ bị lúp hư cam thì vẫn giữ được cái đầu.

Hình 3. Kết cấu ổ cam trên CBR150R 2014

Tuy nhiên, tại thời điểm ra mắt, giá bên Indo của CBR150R 2014 là hơn 75tr, còn CBR150R 2016 chỉ khoảng 54tr mà thôi.

TẠI SAO KHÔNG LÓT BẠC THAU NHƯ CỐT DÊN PKL?

Cũng là câu chuyện tinh giản kết cấu, kích thước, bên cạnh tối ưu chi phí sản xuất và định hình phân khúc cho sản phẩm tương tự câu chuyện CBR mình vừa nêu bên trên. Không nói thì ai cũng biết đối thủ trực tiếp mà Winner nhắm tới chính là Exciter. Sinh sau đẻ muộn, thì cho dù có trang bị công nghệ tiên tiến cỡ nào, mà định cái giá gấp đôi, gấp rưỡi đối thủ thì chắc cũng khó mà bán được.

Vật liệu đầu quy-lat Winner là hợp kim nhôm.

“Hợp kim nhôm có hệ số ma sát khá thấp, dẫn nhiệt và chạy mòn TỐT, nhưng khi làm việc ở vận tốc cao thì khả năng chống xước kém, hệ số giãn nở vì nhiệt của hợp kim nhôm lớn. Dùng trong động cơ, máy bơm, máy bay…” - Trích nguyên văn tài liệu Cơ sở thiết kế máy (Nguyễn Hữu Lộc) – cuốn sách gối đầu giường của rất nhiều thế hệ kỹ sư cơ khí Bách Khoa.

Máy bay xài được thì lo gì mà Winner xài không được. 

Hình 4.. Tài liệu Cơ sở thiết kế máy

Suy cho cùng, bạc thau không hơn nhôm bao nhiêu về đặc tính kỹ thuật, nếu có hơn thì chỉ là tiết kiệm hơn một chút chi phí sửa chữa trong trường hợp xui rủi thiếu nhớt dẫn tới lúp luôn cái ổ cam. Mà xác suất xui cỡ này cũng quá thấp, nên xét trên tổng thể chung, việc Honda và rất nhiều các hãng khác không xài bạc lót mà chơi gối trực tiếp để hạ giá thành sản phẩm là chuyện dễ hiểu và dễ chấp nhận.

À mà quên, đầu Winner lúp cam giờ có các khắc phục rồi mà lo lắng gì nữa? Nhiều tiền thay vỏ đầu mới khoảng 2,600-2,700k. Còn ít thiền thì hàn đắp, doa lại ổ cam chuẩn khe hở nhớt 0.038-0.040mm thì 1,000-1,500k tùy tình trạng. Bạn nào có nhu cầu thì cứ gửi đầu qua 299.

NGUYÊN NHÂN GÌ KHIẾN WINNER BỊ LÚP CAM?

Do thiếu nhớt.

Như bên trên có nói, xài ổ trượt thì không thể thiếu nhớt. Kết cấu ổ cam của Winner, nhìn bằng mắt thì có vẻ như là cây cam bằng gang được đặt trực tiếp lên lót ổ bằng nhôm, nhưng thực ra không phải như vậy. Giữa cây cam và lót ổ có một lớp nhớt mỏng làm nhiệm vụ bôi trơn và giảm chấn.

Nguyên lý bôi trơn kiểu này được gọi là bôi trơn thủy động (Hydrodynamic Lubrication). Khi giữa cốt và ổ hình thành được một lớp nhớt như vậy, người ta gọi là chế độ làm việc Ma sát ướt. 

Hình 5. Sơ đồ nguyên lý bôi trơn thủy động

Và hai điều kiện tối thiểu cần phải thỏa mãn để chế độ làm việc Ma sát ướt có thể diễn ra bao gồm:

[1] Giữa trục và ổ phải có một khe hở nhất định. Theo Service Manual của Winner, khe hở này trong khoảng 0.020-0.062mm. Raider FU và Raider Fi thì 0.032-0.066mm. Khe hở Raider lớn hơn, đây là một trong những lý do Suzuki khuyến cáo xài nhớt 50.

Service Manual Honda Winner: https://299.vn/tai-lieu-huong-dan-sua-chua-service-manual-honda-winner-150

Service Manual Suzuki Raider FU (BXC - Xăng cơ): https://299.vn/tai-lieu-huong-dan-sua-chua-service-manual-suzuki-satria-f150-fu

Để đo kiểm khe hở này thì có nhiều phương pháp. Trong đó, hai phương pháp phổ biến nhất là:

• Dùng pan-me kết hợp thước đo lỗ. Pan-me thì không mắc lắm, còn thước đo lỗ thì rất mắc nên phương pháp này nói chung là tốn kém.
• Dùng thước nhựa (Plastic Gauge hay Plastigage). Nghe thấy “nhựa” là thấy rẻ hơn rồi, thao tác tiến hành cũng đơn giản, dễ hiểu, dễ tiếp cận hơn nhiều. Chi tiết quy trình thực hiện mình trình bày trong video bên dưới.

Sử dụng thước nhựa Plastic Gauge để đo kiểm khe hở nhớt ổ cam xe Raider Fi

Còn phương pháp dùng tay nhấn nhấn kết hợp dùng mắt nhìn nhớt ứa ra rồi kết luận thì…

[2] Trục phải quay với một vận tốc đủ lớn. Khi ổ trượt làm việc trong chế độ Ma sát ướt, trục quay không tiếp xúc với mặt ổ, mà sẽ được “nâng lên” bởi màng nhớt. Lưu ý, lực nâng này có được không phải từ bơm nhớt mà ra. Bơm nhớt không thể mạnh tới cỡ đó. Lực nâng sinh ra là nhờ trục quay đạt vận tốc đủ lớn, ma sát giữa trục và nhớt sẽ kéo nhớt theo, tưởng tượng dòng nhớt lúc này biến thành một cái nêm, sẽ chèn vào khe hở giữa trục và ổ và nâng bổng trục lên. Nhớt quay theo trục thì đương nhiên sẽ có quán tính ly tâm, từ từ bị văng đi hết. Bơm nhớt có nhiệm vụ là cấp nhớt mới liên tục để bù cho lượng nhớt bị văng đi.

Trục mà quay chậm quá thì cái nêm nhớt sẽ không đủ sức để đỡ trục lên. Winner, Raider phải để ga-ran-ti lớn (1,400-1,600RPM), một phần nguyên nhân là do góc đóng mở của cam được thiết kế cho tua cao, cố ép tua thấp xuống sẽ bị lừng khừng dễ tắt; một phần là để duy trì chế độ Ma sát ướt như vừa trình bày.

Nói vậy thì khi vừa đề máy thì sao? Thì đương nhiên cam sẽ nghiến nhẹ vào ổ trong tích tắc rồi mới được nâng lên, chắc chắn sẽ hao tổn chút đỉnh nhưng không nhiều tới mức phải nặng lòng bận tâm. Xe đang đi bình thường ngày, có tắt máy để vài ngày thì đường nhớt từ bơm lên đầu cũng không cạn đi bao nhiêu, có thể tự tin nói bấm đề máy chưa kịp nổ là nhớt mới đã được cấp lên rồi nên cứ yên tâm đem ra chạy liền. 

Hình 6. Quá trình hình thành điều kiện bôi trơn Ma sát ướt

Chỉ cần lưu ý trong trường hợp rã ráp đại tu, cốt cam nên được xịt nhớt nhiều nhiều một chút. Khách chịu chi thì dẹp nhớt qua một bên, xài luôn Assembly Lube cho bảnh. Rồi trước khi ụp nắp đầu, thì vừa bấm đề cho máy chạy, vừa xịt thêm nhớt liên tục, đến khi thấy nhớt từ bụng máy đã được bơm lên tới cam thì mới dừng. Cẩn tắc vô ưu.

Hình 7. Sử dụng Assembly Lube chuyên dụng khi lắp cốt cam

Cục máy Winner có một nhược điểm rất rất lớn mà mình đã nói nhiều lần, đó là cái lọc nhớt sơ cấp, hay còn gọi là lọc thô, lọc trước bơm.

Lọc thô của Winner quá nhỏ, lại được đặt sâu trong bụng máy, cách xa lỗ xả nhớt. Phần lớn các xe Winner bị lúp đầu là do cái lọc này bị nghẹt, bơm không hút được nhớt để cấp cho đầu bò và các vị trí quan trọng khác. Diện tích lọc quá nhỏ nên rất dễ bị nghẹt. Vị trí nằm xa lỗ xả nên mỗi khi thay nhớt, cặn bẩn cũng không theo nhớt xả ra ngoài được. Muốn kiểm tra vệ sinh buộc phải tháo nắp nồi ra mới làm được.

Winner V1, Sonic thì cũng tương đối. Chừng 30,000-40,000km kiểm tra là vừa.

Còn Winner X thì có nhiều xe chưa tới 5,000km đã dính chưởng. Vấn nạn này mình xin lấy danh dự khẳng định là hoàn toàn có thật.

Hình 8. Lọc sơ cấp của xe Winner bị nghẹt

Riêng các xe chẻ bụng làm dên bên mình, thì xe nào mình cũng yêu cầu sau 1,000km đầu tiên quay lại để bên mình tháo nắp nồi vệ sinh lọc nhớt cho yên tâm. Không giấu giếm, bản thân mình cũng từng lên đường một đầu Koso sau khi chẻ bụng làm dên mà không kiểm tra lại lọc nhớt nên rất rút kinh nghiệm.

Lưu ý: Đang nói về lọc sơ cấp (là lọc nằm trước bơm), không nói về lọc thứ cấp nên các bạn đừng vội so sánh với lọc giấy trên Ex hay Raider.

• Lọc sơ cấp của Winner cùi nhất, như vừa trình bày.
• Lọc sơ cấp của Raider cũng nằm trong bụng, nhưng diện tích lớn hơn, nên xếp thứ II.
• Lọc sơ cấp của Exciter là cái lưới dính với ốc xả nhớt. Mỗi lần xả nhớt là có thể vệ sinh sạch sẽ. Thiết kế tuyệt vời nên xếp hạng I.

Còn khi nói về lọc thứ cấp (là lọc nằm sau bơm):

• Lọc thứ cấp của Ex là lọc giấy, biết nó có tồn tại mà thay thế thì không nói. Không biết nó tồn tại, chạy 100,000km không thay, nó nghẹt thì vỡ alo. Xếp hạng III.
• Lọc thứ cấp của Raider cũng là lọc giấy tương tự, nhưng cục máy Raider hơn Ex ở chỗ có một đường nhớt sơ-cua trong trường hợp lọc giấy quá cũ bị nghẹt. Nên xếp hạng II.
• Lọc thứ cấp của Winner là lọc ly tâm. Lọc này thì khỏi cần bảo dưỡng. Tuy nằm trong máng nhớt trên dên, rất khó vệ sinh nhưng nói thật, đợi cái máng đó đóng đầy cặn bẩn để mà buộc phải vệ sinh thì chắc ODO phải cả triệu km. Hạng I dành cho Winner là không thể bàn cãi.

WINNER NÊN ĐI NHỚT NÀO? 30 HAY 40?

Thứ nhất, khẳng định bơm nhớt còn ngon thì nhớt 20, 30, 40 hay 50 thì cũng lên đầu rất nhanh. Không có chuyện xài nhớt đặc thì bơm không kịp dẫn tới bị lúp.

Honda khuyến cáo nhớt 30 cho xe zin chắc có lẽ là để nhẹ máy, tiết kiệm nhiên liệu!?!?

Còn lý thuyết về bôi trơn thủy động thì nhớt càng đặc bôi trơn càng tốt.

Vậy nên, theo quan điểm cá nhân của mình. Xe zin đi nhớt 30 OK. Còn xe độ, vô lò xo đầu nặng hơn, đi cam lift cao hơn, máy nóng hơn, thì nên đi nhớt 40. Nhớt 50 thì hơi quá nặng, thôi để mấy bạn xe nát đi cho đỡ gào máy.

CÓ HAY KHÔNG CHUYỆN VÔ LÒ XO ĐẦU NHẸ HƠN GIÚP ĐẦU BỀN HƠN?

Để trả lời câu hỏi này, mình đã làm một bài toán kỹ thuật nho nhỏ.

Đề bài: Cốt cam Winner gối trực tiếp lên đầu bò, coi như một ổ trượt thỏa điều kiện bôi trơn Ma sát ướt. Tính tải trọng hướng tâm tối đa mà ổ này có thể chịu được.

Cho biết:

• Đường kính danh nghĩa của trục cam (cũng như của ổ trượt): d = 20mm
• Chiều dài của ổ trượt: l = 25mm
• Khe hở hướng kính giữa ổ trượt và ngõng trục: δ (đọc là “delta”) = 0.04mm
• Dầu bôi trơn SAE 30 tại nhiệt độ 60°C có độ nhớt: μ (“đọc là mu”) = 0.027Pa.s
• Ngõng trục cam mài tinh, đạt độ nhám: Rz1 = 0.4µm
• Ổ trượt doa tinh, đạt độ nhám: Rz2 = 1.6µm

Với các dữ kiện như trên, tính sơ sơ tại điều kiện vô cùng bất lợi là ga-ran-ti 1,500RPM, nhớt loãng và nóng tới 60°C, thì một gối chịu được lực hướng tâm Fr = 1,113N.

- Cùng điều kiện như trên mà nhích nhẹ ga 3,000RPM thì Fr = 2,226N. RPM gấp đôi thì Fr lên gấp đôi.

- Cùng điều kiện như trên mà xài nhớt SAE 40 thì Fr = 1,443N.

- ...

Lò xo đầu zin Winner có độ cứng bao nhiêu thì mình chưa có điều kiện đo kiểm thực tế (vừa đặt mua dụng cụ chuyên dụng để đo độ cứng lò xo, đang đợi ship về), giờ tạm dựa trên suy luận cá nhân từ những dòng xe tương đương như Raider Fi, FXR, CBR… thì mình dự đoán là với lift zin khoảng 6.4mm, thì lực tối đa tại một ổ cam Winner rơi vào khoảng 800~900N.

Điều kiện bất lợi như vậy, mà khả năng tải của ổ đã vượt xa nhu cầu thực tế thì việc thay lò xo đầu nhẹ để chống lúp là hơi bị lo bò trắng răng.

Nếu muốn thay lò xo đầu, thì hãy nói là để máy nhẹ hơn, để có thể đi cam lift cao hơn (trong bài Cam - Kỳ 2/3 – Cách chọn cam cho xe độ, mình có nhắc đến vấn đề này. Bạn nào chưa đọc thì link đây: UPDATING), để không bị thốn gãy lò xo, để lấy đỉnh máy xa hơn… chứ đừng nói vì sợ lúp đầu. Nghe kỳ cục lắm!

Cảm ơn các bạn đã đọc bài. Nội dung bài viết hoàn toàn là quan điểm rất cá nhân của mình. Mọi thắc mắc, góp ý, bình luận, phản biện vui lòng bình luận phía bên dưới.

Còn dưới đây là chi tiết cách mình tính toán để ra được Fr = 1,113N cho bạn nào muốn tham khảo. Tất cả công thức được trích từ Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2009. Chương 12, Mục 12.3 - Nguyên lý bôi trơn thủy động.

Hình 9. Cơ sở tính toán điều kiện hình thành điều kiện bôi trơn ma sát ướt