Trục cam ô tô: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động & Những hư hỏng thường gặp

Trục cam là một bộ phận quan trọng đóng vai trò tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ, có nhiệm vụ đóng, mở xupap xả và tối ưu hóa hiệu năng của động cơ. Tuy bộ phận này ít hỏng hóc nhưng sau thời gian dài sử dụng, trục cam vẫn xảy ra những hư hỏng đòi hỏi bạn cần tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ. Cùng Honda Ô tô Mỹ Đình tìm hiểu chi tiết về bộ phận này nhé!

Tổng quan về trục cam ô tô

Trục cam là gì?

Trục cam là một bộ phận cơ học phân phối khí trong động cơ đốt trong, có vai trò tiếp nhận năng lượng từ trục khuỷu thông qua bánh răng, dây đai cam hoặc xích cam tạo thành chuyển động quay để đóng, mở các xupap nạp và xả thống qua các vấu cam được thiết kế trên nó.

Một số công dụng của trục cam như sau:

• Giúp tăng khả năng tối ưu hóa hiệu suất của động thông qua việc mở xupap nạp trong kỳ hút.
• Mở xupap xả trong kỳ xả.
• Đóng cả hai xupap trong thời gian còn lại.

Vị trí của trục cam

Vị trí trục cam ô tô không cố định, tùy thuộc vào từng mẫu xe mà cảm biến vị trí của bộ phận này sẽ khác nhau. Cảm biến này có thể được lắp đặt ngay cạnh dàn cò hoặc trên nắp dàn cò. Trong các động cơ xăng hiện đại, trục cam thường được lắp đặt ở đỉnh xi lanh và nắp hộp chứa.

Tùy thuộc vào vị trí lắp đặt mà trục cam có thể vận hành trực tiếp các van hoặc thông qua liên kết giữa cần đẩy và thanh lắc. Cơ chế vận hành này giúp người dùng dễ dàng thao tác và ít xảy ra sự cố hơn, nhưng với điều kiện trục cam phải nằm ở đầu của các xi lanh.

Hiện nay trong các động cơ xăng hiện đại, hệ thống cam trên đỉnh, nơi trục cam nằm trên đỉnh dãy xi lanh, khá phổ biến.

Vật liệu chế tạo trục cam

Trục cam thường được chế tạo bằng hai vật liệu chính là:

• Đúc ngang trắng:Loại này thường được sử dụng trong sản xuất quy mô lớn. Quá trình tôi cho ra độ cứng tốt nên trục cam làm từ gang trắng có khả năng chống mài mòn cao. Ngoài ra, có những yếu tố khác được thêm gang vào để phù hợp trong các ứng dụng khác nhau.
• Thép phôi thanh: Chất liệu này thường được ưu tiên sử dụng khi cần một trục cam chất lượng cao hoặc sản xuất đơn chiếc. Quá trình chế tạo từ thép phôi thanh sẽ mất nhiều thời gian và chi phí hơn. Tuy nhiên, sản phẩm làm ra lại có chất lượng vượt trội hơn nhiều.

Cấu tạo của trục cam

Trong các động cơ động cơ đốt trong có piston, trục cam được sử dụng để vận hành xupap. Bộ phận này gồm có một thanh có dạng hình trụ chạy theo chiều dài của dãy xi lanh với một số thùy (vấu) hình thuôn nhô ra (vấu cam). Ngoài ra, trên trục cam còn có một số gối đỡ thân trục cam có lỗ thông với đường dầu bôi trơn, gối đỡ này để đỡ thân trục cam nằm trên nắp máy thông qua các miếng bạc có lỗ dầu (bạc trục cam).

Cụ thể các bộ phận chính của trục cam như sau:

• Trục lái (trục truyền động): Là bộ phận cung cấp chuyển động cho cả cụm. Trục lái có thể vận hành cung cấp chuyển động cho cả cụm. Trục lái có thể vận hành độc lập nhưng hầu hết sẽ được nối với trục khuỷu bằng dây đai.
• Trục: Trục là bộ phận hỗ trợ giữ tất cả các thành phần khác, có khả năng chịu tải mỏi cao khi động cơ đang chạy.
• Vòng bi: Đây là yếu tố quan trọng trong việc giữ trục ở vị trí chính xác, làm giảm tổn thất ma sát trong quá trình hoạt động. Một đầu của vòng bi sẽ được cung cấp dầu để thay liên tục cho trục cam.
• Cam: Cam là bộ phận chính của lắp ráp, luôn được đóng và mở các van vào đúng thời điểm.
• Thùy: Thùy có vai trò đóng mở các van nạp và thải khí. Tốc độ của thùy phụ thuộc vào tốc độ động cơ hiện tại.
• Tấm đẩy: Tấm đẩy nằm ở phía bên phải được gắn giữa cam và bánh răng thời gian. Tấm đẩy được gắn trên nắp trước để chuẩn xác theo khe hở chiều.
• Xích chuỗi: Nhông xích này được gắn vào một đầu của trục cam trong động cơ đốt trong. Cùng với đai định thời và đĩa xích trục khuỷu, xích chuỗi có chức năng duy trì thời gian giữa trục cam và trục khuỷu.

Nguyên lý hoạt động của trục cam

Đối với mỗi kiểu bố trí thì trục cam sẽ tương ứng với mỗi kiểu dẫn động khác nhau. Sau đây là 3 loại dẫn động trục cam phổ biến hiện nay:

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng

Nếu giữa trục cam và trục khuỷu có khoảng cách thì bộ truyền động bánh răng được sử dụng để dẫn động trục. Trong trường hợp này, chiều quay trục cam ngược lại với chiều quay trục khuỷu.

• Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, hiệu suất và độ bền rất cao, tuổi thọ lâu dài.
• Hạn chế: Cách bố trí truyền động và gây tiếng ồn lớn.

Dẫn động trục cam bằng bộ truyền xích

Trong khi giữa trục cam và trục khuỷu tồn tại một khoảng cách đáng kể, trục cam được dẫn động thông qua bộ truyền xích. Lúc này, một đích xích sẽ truyền lực từ trục khuỷu sang trục cam và cả hai đều quay cùng chiều. Khi sử dụng phương pháp dẫn động trục cam này, bạn cần có thêm bộ căng xích để tránh tình trạng xích bị lỏng. Vì khi xích bị lỏng lẻo, năng lượng sẽ không được truyền từ trục khuỷu sang trục cam.

• Ưu điểm: Gọn nhẹ, dễ dàng truyền động ở khoảng cách trục lớn.
• Hạn chế: Dễ bị rung động và tạo ra tiếng ồn lớn khi thay đổi tải.

Dẫn động trục cam bằng dây đai cam (bộ truyền đai)

Cơ cấu trục truyền động bằng dây đai cam thường dùng trong trường hợp trục cam lắp trên cao, cần có bộ căng dây để đảm bảo dây có độ căng khi sử dụng.

• Ưu điểm: Hoạt động êm ái, không cần điều chỉnh độ căng, không cần bôi trơn, chi phí thấp.
• Hạn chế: Độ bền và tuổi thọ không cao.

Dấu hiệu, nguyên nhân hư hỏng trục cam và phương pháp giải quyết

Dấu hiệu hư hỏng trục cam

Trong quá trình làm việc, trục cam cũng bị mài mòn và xuất hiện một số hư hỏng theo thời gian. Một số dấu hiệu hư hỏng thường gặp phổ biến như sau:

Trục cam bị cong và các cam bị mòn

Mặt cam bị mòn làm cho khe hở xupap tăng lên, do đó hòa khí hay không khí nạp vào không đủ và khí cháy ra khỏi xi lanh không hết, công suất động cơ giảm xuống, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên. Bên cạnh đó, trục cam có thể bị đứt gã, mòn cam lệch tâm dẫn động bơm nhiên liệu, mòn gãy các răng dẫn động bơm dầu, chảy hỏng ren và rãnh then.

Bạc lót bị mòn, cháy

Trong quá trình làm việc, mạt tiếp xúc của răng có thể bị mòn, tróc rỗ và dính. Ngoài ra, răng còn có thể bị gãy. Tuy nhiên, hiện tượng hư hỏng phổ biến nhất là mặt tiếp xúc của răng bị mòn dẫn đến khe hở ăn khớp của các bánh răng quá lớn, động cơ làm việc cũng xuất hiện tiếng kêu.

Trong quá trình hoạt động, xích bị mòn nhiều, đặc biệt là bác và chốt làm cho bước xích tăng lên dẫn đến không ăn khớp với đĩa xích. Khi động cơ làm việc, đặc biệt là khi tốc độ thay đổi hoặc tải trọng tăng thì dễ xảy ra tình trạng tuột xích và có tiếng kêu.

Nguyên nhân trục cam bị hư hỏng

Những nguyên nhân chính dẫn đến trục cam bị hư hỏng phải kể đến là:

• Do các chi tiết bị ma sát lớn trong quá trình làm việc, thiếu dầu bôi trơn, dầu lâu ngày chưa được thay thế bám dính nhiều cặn bẩn.
• Do quá trình lắp ghép không đúng yêu cầu kỹ thuật, không kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ.

Phương pháp giải quyết

Kiểm tra trục cam

Để trục cam luôn hoạt động tốt và vận hành êm ái, bạn nên kiểm tra thường xuyên. Việc kiểm tra được tiến hành như sau:

• Kiểm tra các vết nứt, xước các bộ phận của trục cam, bánh răng cam hoặc xích, dây đai dẫn động: Dùng kính phóng đại hoặc mắt thường để kiểm tra phát hiện hư hỏng.
• Kiểm tra trục cam bị cong: Bằng cách đặt trục cam giữa hai mũi chống tâm của máy tiệm và khối v.
• Kiểm tra khe hở lắp ghép giữa cổ trục và bạc lót: Có thể dùng miếng plastic hoặc dây chì để kiểm tra. Tiến hành làm sạch bề mặt lót, đặt một miếng plastic ngang qua mỗi cổ trục, lắp nắp đậy trục cam và xiết chặt đến momen quy định. Tiếp theo tháo các nắp ra dùng dụng cụ đo và đo độ dày của mảnh plastic đã bị dát mỏng, giá trị đo chính là khe hở lắp ghép giữa cổ trục và bạc lót.
• Kiểm tra độ mòn của bánh răng cam: Dùng căn lá đo ở ba vị trí khác nhau rồi lấy vị trí số trung bình hoặc dùng dây chì có đường kính 1-2mm đặt giữa hai bánh răng ăn khớp rồi quay bánh răng, sau đó lấy ra và dùng panme hoặc thước cặp để đo chiều dài của dây chì sau khi bị ép.

Sửa chữa trục cam

Khi trục cam bị hỏng, có thể sửa chữa bằng cách:

• Trục cam hay trục phối khí được làm bằng chất liệu thép cacbon hay thép hợp kim, được gia công nhiệt luyện và mài bóng, điều kiện bôi trơn tương đối tốt nên mòn chậm. Do đó, chỉ 2-3 lần sửa chữa lớn mới mài lại được trục cam.
• Để thay thế bạc lót trục cam bị mòn hoặc hư hỏng, dùng dụng cụ đo lắp bạc bằng ren hay một đầu đóng. Sau khi lắp bạc vào gối đỡ trục cam, yêu cầu các lỗ dầu trong bạc phải trùng với các lỗ dầu trong nắp máy hoặc thân máy. Cần kiểm tra độ dịch dọc của trục cam bằng căn lá hoặc đồng hồ đo.
• Bánh răng dẫn động trục cam bị mòn quá nhiều cần phải thay mới hoặc hàn đắp và gia công lại.
• Nếu xích dẫn động bị bị rão thì cũng cần phải thay mới và tùy thuộc vào từng trường hợp mà quyết định thay cả đĩa xích hay không. Trong một số trường hợp, nếu không có điều kiện thay mới, có thể lộn xích lại bằng cách tháo rời các mắt xích rồi xoay chốt và bạc một góc theo đường tâm để khôi phục lại bước xích ban đầu nhưng phương pháp này ít được sử dụng vì xích sử dụng lại không được lâu.
• Thay thế dây đai mới nếu phát hiện bất cứ hiện tượng hư hỏng nào ở dây đai.

Các yêu cầu kỹ thuật về kiểm tra, sửa chữa trục cam ô tô

Yêu cầu đối với cổ trục cam và bạc trục cam

Một số yêu cầu kỹ thuật về kiểm tra, sửa chữa trục cam và bạc trục cam ô tô như sau:

• Dùng hai đầu nhọn của máy tiện hoặc giá đỡ chữ V, bàn máp và đồng hồ V so để kiểm tra độ cong của trục cam, nếu quá 0,025mm thì phải nắm lại bằng cách ép nguội hoặc mài lại.
• Cổ trục cam nếu mòn quá 0,05-0,1mm thì phải mài, nếu quá cốt thì phải mạ crom xong mới tiền hành mài.
• Chiều rộng của rãnh then hoa mài quá 0,055mm thì phải sửa chữa.
• Sau khi sửa chữa độ bóng của cổ trục cam và vấu can phải đạt 18-19mm. Chỗ tróc riêng lẻ trên mép cổ và vấu cam dài 3mm thì được phép tẩy gờ sắc và bavia rồi dùng tiếp.
• Độ côn và ôvan cho phép 0,05mm. Độ đồng trục với bánh răng trục khuỷu và cam không quá 0,03mm. Độ cong má cổ giữa so với hai cổ đầu được kiểm tra bằng khối v, bàn máp và đồng hồ so, cho phép tối đa là 0,01mm. Độ dơ trục cam 0,06-0,10mm. Độ thẳng góc của đường tâm trục cam với đường tâm lỗ lắp con đội sai lệch cho phép không quá 0,05/10mm (khi cần thiết mới kiểm tra). Bạc cam ép vào thân mát có độ dốc 0,10-0,19mm. Sau khi lắp bạc và thân máy rồi thì lỗ dẫn dầu ở thân máy và lỗ dầu ở bạc phải đồng tâm.
• Khe hở giữa bánh răng trục cam và bánh răng trục khuỷu trong phạm vi 0,02-0,04mm, đối với bánh răng cũ là 0,07mm (kiểm tra bằng căn lá hoặc díp chì).

Khi khe hở lắp ghép giữa cổ trục cam và bac lót lớn hơn 0,2mm thì phải thay bạc mới. Đội dôi lắp ghép giữa bạc lót và gối đỡ thường bằng 0,01-0,08mm. Để thay thế bạc lót trục cam bị mòn hoặc hư hỏng, bằng cách dùng dụng cụ lắp bạc bằng ren.

Sai khi lắp trục cam ô tô vào với bạc lót trục cam, trục cam phải quay được nhẹ nhàng đảm bảo độ dịch dọc của trục cam.

Yêu cầu đối với bánh răng trục cam

Bánh răng trục cam cho phép tróc bề mặt làm việc của bánh răng không quá 5% trên mặt các răng phải nhẵn bóng, không được để mòn thành hình thang, vết lõm không quá ⅓ bề mặt làm việc của răng.

Nếu xích động bị rão quá thì phải thay mới, tùy theo từng trường hợp mà thay cả bánh xích cho phù hợp, nếu bánh xích mòn ít có thể hàn đắp phần răng bị mòn rồi gia công lại theo kích thước ban đầu.

Nếu dây đai có hiện tượng rạn nứt hoặc bánh tỳ đại đã ép hết mà vẫn trùng đai thì cần được thay thế ngay để tránh đứt dây đai gây hỏng hóc các bộ phận khác.

Như vậy, Honda Ô tô Mỹ Đình đã cung cấp cho bạn những thông tin quan trọng và hữu ích về trục cam ô tô. Dựa vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động, người dùng nên thường xuyên quan sát và kiểm tra khi thấy xuất hiện những dấu hiệu trục cam hư hỏng để đảm bảo hiệu suất của xe cũng như sự an toàn. Nếu có bất cứ câu hỏi nào, liên hệ với chúng tôi qua hotline 0375 83 79 79 hoặc tới showroom Honda Mỹ Đình tại 02 Lê Đức Thọ, Cầu Giấy, Hà Nội để được giải đáp và tư vấn chi tiết nhé!

• Đại lý Honda Mỹ Đình: https://hondaotomydinh.vn/
• Fanpage: Honda Ôtô Hà Nội - Mỹ Đình
• Youtube: Honda Ôtô Hà Nội - Mỹ Đình
• Hotline: 037 583 7979