Omówione poniżej podzespoły elektroniczne systemu sprzęgła Haldex odnoszą się w dużej mierze do pierwszej generacji systemu stosowanej w Volkswagenie Golfie 4Motion czy Passacie 4Motion lub innych pochodnych koncernu VAG. Kolejne warianty zostaną przedstawione w następnych cyklach.

Część elektroniczna systemu Haldex

Układ sterowania sprzęgłem Haldex – komponenty elektroniczne układu
Sterownik sprzęgła Haldex, sterownik silnika, jak i sterownik systemu ESP/ABS oraz opcjonalnie sterownik automatycznej skrzyni biegów to główne podzespołu układu wymieniające dane pomiędzy sobą za pośrednictwem magistrali danych CAN. Sygnały analogowe z poszczególnych czujników wykorzystywane są do obliczenia wymaganego ciśnienia docisku płytek sprzęgła Haldex. W skład elektronicznego układu sterowania i kontroli napędu wszystkich kół Haldex wchodzą (schemat 1):

• sterownik sprzęgła Haldex,
• sterownik silnika,
• sterownik automatycznej skrzyni biegów (opcjonalnie),
• sterownik systemu ESP/ABS,
• czujnik prędkości obrotowej silnika,
• czujniki prędkości obrotowej kół,
• czujnik położenia pedału gazu,
• czujnik przyśpieszenia wzdłużnego
• czujnik świateł hamowania,
• czujnik hamulca ręcznego,
• czujnik temperatury sprzęgła Haldex,
• elektryczna pompa oleju sprzęgła Haldex,
• silnik nastawczy sprzęgła Haldex.

Zadania podzespołów elektronicznych i ich rola we współpracy z systemem Haldex:

1. Sterownik silnika ECU J.........
Centralna jednostka sterująca pracą silnika ECU w czasie rzeczywistym poprzez magistralę danych CAN przesyła do sterownika sprzęgła Haldex informacje o prędkości obrotowej silnika, momencie obrotowym (sygnał z przepływomierza powietrza), oraz położeniu pedału przyśpieszenia. W sytuacji, gdy uszkodzeniu ulegnie sterownik silnika ECU dalsza praca jednostki napędowej jest niemożliwa.

2. Sterownik ABS/ESP J104
Sterownik ten jest integralną częścią zespołu modulatora hydraulicznego układu hamulcowego, regulując siłę hamowania systemu ABS/ESP. Poprzez magistralę CAN dostarcza on sterownikowi Haldex informacje o: prędkości obrotowej poszczególnych kół pojazdu, przyspieszeniu wzdłużnym/poprzecznym samochodu, stanie włączenia/wyłączenia czujnika hamulca zasadniczego i ręcznego. W momencie zadziałania elektronicznej stabilizacji toru jazdy sterownik ESP poprzez sterownik Haldex rozłącza sprzęgło Haldex. Realizacja programu elektronicznej stabilizacji toru jazdy ESP jest funkcją priorytetową ważniejszą aniżeli system napędu na cztery koła Haldex, który w tym przypadku ma znaczenie drugorzędne. Sterownik ESP/ABS ze względów bezpieczeństwa posiada zdublowane układy scalone objęte wspólną samokontrolą, jednak jego uszkodzenie powoduje wyłączenie działania sprzęgła Haldex.

3. Sterownik automatycznej skrzyni biegów J217
Sterownik ASB wymienia dane magistralą CAN ze sterownikiem silnika ECU niezbędne do prawidłowej pracy automatycznej skrzyni. W przypadku przejścia automatu w tryb awaryjny o charakterystyce usterki elektronicznej lub mechanicznej prawidłowa praca sprzęgła Haldex może być zakłócona bądź niemożliwa.

4. Czujnik prędkości obrotowej silnika G28
Czujnik ten dokonuje pomiaru prędkości obrotowej silnika na podstawie obrotów koła impulsowego zespolonego z wałem korbowym. Koło posiada odpowiednie nacięcia, dzięki czemu indukcyjny czujnik prędkości obrotowej oblicza ustawienie wału korbowego potrzebne do wyznaczenia punktu zapłonu bądź początku wtrysku. Dane te po uprzednim skalkulowaniu trafiają do sterownika sprzęgła Haldex, informując go o prędkości obrotowej silnika. W przypadku uszkodzenia czujnika prędkości obrotowej następuje unieruchomienie silnika z wyjątkiem silników posiadających czujniki położenia wałka rozrządu, gdzie opcjonalnie możliwa jest praca jednostki na podstawie sygnału zastępczego z tego czujnika. Prawidłowe działanie sprzęgła Haldex w takim przypadku może być zakłócone lub niemożliwe.

5. Czujniki prędkości obrotowej kół G44, G45, G46, G47
Czujniki prędkości obrotowej kół dokonują pomiaru na podstawie zmiennego sinusoidalnego napięcia generowanego przez tarczę impulsową osadzoną w piaście danego koła. Im większa prędkość obrotowa koła, tym większa jest częstotliwość sygnału wytworzonego przez czujnik. Dane z poszczególnych czujników są przetwarzane w sterowniku ABS/ESP i przesyłane do sterownika sprzęgła Haldex. W przypadku uszkodzenia tylko jednego z czujników prędkości obrotowej kół możliwa jest dalsza realizacja napędu na cztery koła, jednak gdy uszkodzeniu ulegną dwa czujniki, działanie systemu jest niemożliwe.

6. Czujnik położenia pedału gazu G185/G79

Czujnik położenia pedału gazu to zazwyczaj układ dwóch potencjometrów o zmiennej bądź przesuniętej charakterystyce, zespolonych z pedałem gazu i odpowiadających jego położeniu. Gdy nastąpi uszkodzenie jednego z potencjometrów, wówczas sterownik wykorzystuje dane z drugiego.

7. Czujnik przyśpieszenia wzdłużnego G249
Czujnik przyśpieszenia wzdłużnego umożliwia dokładniejszą ocenę prędkości samochodu w sytuacji, gdy sprzęgło Haldex jest aktywne i auto porusza się po nawierzchni o ograniczonym stopniu przyczepności. W takich warunkach drogowych odczyt z bloku wartości czujników prędkości poszczególnych kół pojazdu może okazać się mało precyzyjny. Uszkodzenie czujnika przyśpieszenia wzdłużnego spowoduje przerwanie pracy układu ESP/ASR. Podczas ingerencji elektronicznego programu stabilizacji jazdy ESP sprzęgło Haldex jest rozłączane.

8. Czujnik/włącznik świateł hamowania
Włącznik świateł hamowania zintegrowany ze wspornikiem konsoli pedałów wysyła sygnał o naciśnięciu pedału hamulca bezpośrednio do sterownika ABS. Z kolei sterownik ABS magistralą CAN przesyła tę informację do sterownika sprzęgła Haldex, który za pośrednictwem elektronicznego nastawnika otwiera zawór regulacyjny, powodując spadek ciśnienia i rozłączenie napędu na cztery koła.

9. Czujnik hamulca ręcznego
Czujnik hamulca ręcznego wysyła sygnał o uruchomieniu hamulca ręcznego przez kierującego równolegle do sterownika ABS oraz sterownika sprzęgła Haldex. Sprzęgło Haldex zostaje rozłączone, a sama informacja o aktywacji hamulca ręcznego zostaje podana dwutorowo: do sterownika Haldex poprzez sam czujnik, jak i sterownik ABS-u magistralą CAN. W przypadku uszkodzenia czujnika następuje zakłócenie w działaniu systemu ABS/ESP oraz brak regulacji sprzęgła.

10. Czujnik temperatury sprzęgła Haldex G271
Czujnik temperatury sprzęgła Haldex (zamontowany w obudowie sterownika Haldex) dokonuje pomiaru temperatury oleju hydraulicznego, co pozwala na właściwą regulację ciśnienia, uwzględniając zmianę lepkości. Gdy temperatura oleju przekroczy pułap 100°C, wówczas sterownik rozłączy sprzęgło, jego ponowne włączenie nastąpi w momencie obniżenia temperatury poniżej 100°C. Kluczową rolę w regulacji sprzęgła Haldex odgrywa lepkość oleju hydraulicznego zmieniająca się wraz z temperaturą otoczenia. W sytuacji gdy temperatura jest ujemna, przez co lepkość oleju pozostaje duża, zawór regulacyjny ciśnienia jest otwarty znacznie bardziej aniżeli w warunkach, gdy temperatura przekracza plus 20°C, gdzie lepkość jest mniejsza i zawór jest otwierany w mniejszym stopniu. W zakresie temperatury otoczenia oscylującej w granicach 20°C zawór jest otwarty w normalnym stopniu, gdyż lepkość oleju hydraulicznego pozostaje na normalnym poziomie w stosunku do dwóch przypadków omówionych powyżej. W momencie uszkodzenia czujnika temperatury następuje wyłączenie funkcji napędu na wszystkie koła.

11. Sterownik sprzęgła Haldex J492
Sterownik sprzęgła Haldex połączony jest magistralą danych CAN ze sterownikiem silnika, sterownikiem ABS/ESP oraz opcjonalnie sterownikiem automatycznej skrzyni biegów. Dane dostarczane z szeregu czujników do wymienionych sterowników pozwalają na dokładne skalkulowanie momentu obrotowego przenoszonego na koła tylnej osi pojazdu poprzez wysterowanie ciśnienia oleju niezbędnego do docisku płytek sprzęgła Haldex. Sam sterownik Haldex zabudowany jest wspólnie z silnikiem nastawczym i zaworem regulacyjnym w obudowie sprzęgła. W momencie uszkodzenia sterownika sprzęgła Haldex system napędu na wszystkie koła nie funkcjonuje.

12. Elektryczna pompa oleju sprzęgła Haldex V181
Elektryczna pompa oleju sprzęgła Haldex ma za zadanie zasilić olejem cylindry tłoków pompujących, co pozwala na oparcie tych tłoków o tarczę skokową. Dodatkową funkcją jest likwidacja luzu pomiędzy płytkami sprzęgła Haldex, pozwalając na natychmiastową reakcję i aktywację sprzęgła. Zasilanie pompy jest realizowane bezpośrednio poprzez sterownik Haldex, w momencie uruchomienia silnika gdy prędkość obrotowa wału korbowego przekroczy wartość 400–500 obr./min. Elektryczna pompa oleju zamocowana jest do obudowy sprzęgła Haldex. W przypadku uszkodzenia pompy działanie napędu na wszystkie koła staje się niemożliwe.

13. Silnik nastawczy sprzęgła Haldex V184
Jest to silnik krokowy zasilany poprzez sterownik sprzęgła Haldex. Jego zadanie polega na przesuwaniu trzpienia w zaworze regulacyjnym, poprzez który przepływa olej hydrauliczny sterujący ciśnieniem działającym na tłok roboczy sprzęgła Haldex. Zmiana przekroju otworu regulacyjnego dokonywana jest na podstawie wysterowania przez sterownik sprzęgła ruchu obrotowego niewielkich rozmiarów zębnika w silniku nastawczym. W trybie całkowitego zamknięcia zaworu regulacyjnego osiągane jest maksymalne ciśnienie dociskające płytki sprzęgła, z kolei pełne otwarcie zaworu powoduje zanik ciśnienia dociskającego płytki. Awaria silnika nastawczego skutkuje brakiem napędu na wszystkie koła.

Regulacja napędu sprzęgła Haldex a warunki jazdy

Zarówno warunki jak i sytuacje drogowe wpływają bezpośrednio na regulację napędu sprzęgła Haldex. Podczas gwałtownego przyśpieszania różnica  prędkością pomiędzy przednią a tylną osią będzie znaczna, więc niezbędny jest większy moment obrotowy przekazywany na tylne koła. Sprzęgło wielopłytkowe Haldex może być dociśnięte z maksymalną siłą dodatkowo podlegając regulacji poprzez  system EDS. Z kolei jazda szybsza (np. autostradą) – ze stałą prędkością nie wymaga już tak dużej siły docisku ze względu na niewielką różnicę prędkości osi, choć sprzęgło Haldex w zależności od potrzeb może być aktywowane. Przemieszczanie się po śliskiej nawierzchni wymaga ciągłej regulacji transferu momentu napędowego pomiędzy osiami ze względu na oscylacje prędkości obrotowej kół przedniej i tylnej osi, więc sprzęgło może być załączane z maksymalną siłą docisku. Manewry parkingowe ze względu na niewielką różnicę prędkości pomiędzy osiami zostaną zrealizowane przy niewielkim docisku płytek sprzęgła. Hamowanie powoduje natychmiastowe rozłączenie sprzęgła wielopłytkowego. Podczas holowania (wariant: podniesione przednie koła – tylne swobodnie toczą się po nawierzchni) przy wyłączonym zapłonie pompa sprzęgła Haldex nie pracuje, więc brak regulacji przeniesienia napędu na cztery koła. Analogiczna sytuacja wystąpi w momencie sprawdzenia stanu hamulców przednich na stanowisku diagnostycznym. Pomimo dużej różnicy prędkości obrotowej pomiędzy osiami, regulacja sprzęgła Haldex nie będzie aktywowana, gdyż wyłączenie zapłonu na czas pomiaru siły hamowania pozbawi zasilania pompę sprzęgła Haldex.