對桑塔納2000GSi空調(diào)控制單元的剖析

吳建剛

（江蘇省常熟市汽車電器研究所，215500）

桑塔納2000GSi（時代超人）上的空調(diào)控制單元在全車電路圖上標(biāo)為J293，零件號為357 919 506A，以下簡稱506A。在許多維修資料上，只畫出了其外部接線圖或內(nèi)部框圖。

《汽車電器》2009年第8期刊登的 《捷達(dá)轎車空調(diào)控制單元》一文，雖然也介紹了506A的內(nèi)部電路，但對其中一塊集成電路未作介紹?！镀囯娖鳌?010年第5期刊登了 《也議506A空調(diào)控制單元J293》一文，雖然指出了其中的集成電路型號是U6049B，但并沒有介紹該集成電路的工作原理，也就很難完全搞清楚506A內(nèi)部電路的工作過程及其作用。

筆者解剖了該車原裝的506A，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、印刷電路圖及原理圖與上述二文介紹的506A有所不同。也解剖了從配件市場買來的506A，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及印刷電路與前述一文基本相同，但安裝集成電路的位置卻空著，根本沒有集成電路。

原裝的506A兩只控制散熱風(fēng)扇的繼電器安裝在內(nèi)部底板上，只有控制壓縮機電磁離合器的繼電器安裝在印刷電路板上。根據(jù)實物測繪出506A的內(nèi)部原理圖，為了便于理解與分析，把其外圍的空調(diào)電路一同畫出，如圖1所示。其中空調(diào)繼電器J32由一只雙觸點繼電器與一只單觸點繼電器復(fù)合而成，零件號為13；空調(diào)切斷繼電器J26的觸點是常閉型的，內(nèi)部還有三極管等元器件組成的放大電路，零件號為147。

1 空調(diào)電路工作過程

1.1 與空調(diào)電路相關(guān)的部件的工作過程

接通空調(diào)開關(guān)E30，電流通過環(huán)境溫度開關(guān)F38后分4路。

第1路經(jīng)蒸發(fā)器溫控開關(guān)E33、發(fā)動機水溫開關(guān)F40、壓力開關(guān)F129的常閉觸點后又分2路。一路進入空調(diào)控制單元506A的T1端，使內(nèi)部三極管T2導(dǎo)通，繼電器J2吸合，使散熱風(fēng)扇V7、V8低速運轉(zhuǎn)。另一路通過空調(diào)切斷繼電器J26（147）的常閉觸點，進入506A的T4端，在給內(nèi)部繼電器J3線圈供電的同時，使三極管T3、T4組成的達(dá)林頓管導(dǎo)通，J3吸合，使電磁離合器N25得電吸合，壓縮機開始工作。

第2路進入發(fā)動機電控單元J220的T80/10端，使發(fā)動機工作在空調(diào)模式下，此時J220的T80/8端并不輸出控制信號，J26（147）是不動作的。只有在發(fā)動機急加速時，J220的T80/8端輸出控制信號，使J26（147）吸合，切斷506A的T4端的電源，使J3斷電釋放，壓縮機停止工作，減輕負(fù)荷以利加速。

第3路進入內(nèi)外循環(huán)翻板電磁閥N63，使翻板動作轉(zhuǎn)為內(nèi)循環(huán)通風(fēng)狀態(tài)。

第4路進入空調(diào)繼電器J32（13）的雙觸點繼電器線圈，使其吸合，鼓風(fēng)機V2以最低速運轉(zhuǎn)。雙觸點繼電器的另一對觸點被閑置。

當(dāng)空調(diào)高壓側(cè)管路壓力上升到1.77MPa時，壓力開關(guān)F129的常開觸點閉合，使506A的P端得電，通過內(nèi)部二極管D1向繼電器J1線圈供電。由于此前三極管T1已由X端經(jīng)二極管D3、電阻R2提供基極電流，因而三極管T1導(dǎo)通，J1吸合，使V7、V8高速運轉(zhuǎn)。如果因故空調(diào)高壓側(cè)管路壓力上升到3.14MPa時，F(xiàn)129的常閉觸點會斷開，使506A的T1、T4端斷電，使繼電器J2、J3斷電釋放，壓縮機停止工作，從而使高壓側(cè)管路壓力不再上升，起到超高壓保護作用。F129還有低壓保護功能，當(dāng)空調(diào)管路壓力低于0.196MPa時，F(xiàn)129的常閉觸點也會斷開，從而保證在管路內(nèi)沒有制冷劑時，壓縮機不能工作，以防止壓縮機潤滑不良而損壞。

散熱風(fēng)扇V7、V8還由水箱熱敏開關(guān)F18控制，當(dāng)水箱溫度達(dá)到95℃時，F(xiàn)18的低溫觸點閉合，使V7、V8低速運轉(zhuǎn)。當(dāng)水箱溫度達(dá)到105℃時，F(xiàn)18的高溫觸點閉合，向506A的T2端供電，使繼電器J1吸合，V7、 V8高速運轉(zhuǎn)。

如果因故發(fā)動機水溫達(dá)到120℃時，水溫開關(guān)F40斷開，使506A的T1、T4端斷電，壓縮機停止工作，以減輕發(fā)動機負(fù)荷。

1.2 定時電路的工作情況

至此與空調(diào)電路相關(guān)的部件基本都已工作，只有506A內(nèi)部由集成電路U6049B及其外圍元件R4、R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 C2、 C3、 C4、 C5組成的定時電路沒有工作。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]、[6]提供的有關(guān)U6049B的基本電路 （圖2），Sth（熱敏開關(guān)）如果接通搭鐵，當(dāng)Terminal（點火開關(guān)）15斷電時，2腳輸出低電位使繼電器吸合工作，控制散熱風(fēng)扇工作一段預(yù)設(shè)的時間。那么對應(yīng)的506A的T端應(yīng)該由熱敏開關(guān)控制搭鐵，當(dāng)X線斷電時，即發(fā)動機熄火時，該定時電路開始工作，使繼電器J2吸合，讓散熱風(fēng)扇V7、V8低速運轉(zhuǎn)一段預(yù)置的時間。但實際上T端沒有連接任何開關(guān)，是懸空的，讓人百思不得其解。

為了進一步證實該定時電路是否能工作，筆者把T端搭鐵，當(dāng)X線斷電時，J2卻沒有吸合工作。對照U6049B的基本電路，發(fā)現(xiàn)電路中多了R5、C5回路。當(dāng)把R5與C5之間的連線切斷后，再把T端搭鐵，當(dāng)X線斷電時，J2吸合工作了約10 min，經(jīng)多次試驗結(jié)果都一樣。

這說明U6049B及外圍元件組成的確實是定時電路，但不知何故，增加了R5、C5兩個元件又使這個定時電路失效了。當(dāng)然，即使沒有R5、C5兩個元件，由于T端懸空，這個定時電路依然是無用的。

2 幾個疑問

1）為什么要設(shè)置這個定時電路呢？

當(dāng)發(fā)動機熄火后，如果水溫偏高，熱敏開關(guān)會接通，使散熱風(fēng)扇運轉(zhuǎn)，直至水溫降下來，熱敏開關(guān)斷開。這個過程已很合理，就是水溫高，散熱風(fēng)扇就運轉(zhuǎn)，水溫低，散熱風(fēng)扇就停轉(zhuǎn)，無論發(fā)動機是否熄火。而定時電路是讓散熱風(fēng)扇工作一段預(yù)置的時間，設(shè)定時間到了，即使水溫還是偏高，散熱風(fēng)扇也不工作了。反之，水溫早已降低，但設(shè)定時間還未到，散熱風(fēng)扇還在工作，這似乎反而不合理。

既然熱敏開關(guān)直接控制散熱風(fēng)扇，已能達(dá)到非常完美的效果，為何又設(shè)計一個定時電路來控制散熱風(fēng)扇呢？這不是多此一舉嗎？也許正因為這個原因，才沒有實際應(yīng)用這個定時電路，而汽配市場出售的維修件506A，為了降低成本，干脆沒有裝上U6049B這塊集成電路。

既然這個定時電路沒有用，那么由R10、C6、R11、R12、T2組成的開關(guān)電路也是多余的了。繼電器J2可由T1端直接控制，也即把T1端直接與J2的線圈一端連接，J2線圈的另一端搭鐵，如圖3所示。

2）為什么控制壓縮機電磁離合器N25的繼電器J3，還要通過T3、T4組成的達(dá)林頓三極管來控制？

壓縮機電磁離合器N25的工作信號來自506A的T4端，本來T4端直接控制繼電器J3就行了，為何又增加了三極管T3、T4等元器件呢？從電路原理看可能是起延時作用的。

對此筆者也作了試驗，當(dāng)接通空調(diào)開關(guān)E30后，馬上聽到電磁離合器N25發(fā)出 “啪”的吸合聲，發(fā)動機轉(zhuǎn)速表輕微往下抖動一下就恢復(fù)正常怠速。然后筆者把三極管T4的集電極與發(fā)射極短接起來再做試驗，接通E30后，同樣馬上聽到N25的吸合聲，發(fā)動機轉(zhuǎn)速表也只輕微往下抖動一下就恢復(fù)正常怠速，多次試驗結(jié)果一致。

這么看來，T3、T4組成的達(dá)林頓三極管及其外圍元件不是延時電路，而是開關(guān)電路。這不多此一舉嗎？因此可以把J3線圈的一端直接搭鐵，如圖3所示。

實際上即使真的需要延時，也用不著由506A來承擔(dān)，J26（147）及J220都可設(shè)計成有延時功能的。

3）為什么繼電器J1要通過三極管T1來控制？

繼電器J1要吸合工作，必須滿足2個條件，T2端或P端與X端都有電，缺一不可。如果X端斷電，即使T2端或P端有電，繼電器J1也不會吸合，但P端的電也來自X線，當(dāng)X線斷電，X端與P端也斷電了。那么P端與X端之間不存在邏輯上的 “與”關(guān)系，與X端邏輯上存在 “與”關(guān)系的只有T2端，即要使T2端與X端都有電，才能使繼電器J1吸合工作。T2端連接熱敏開關(guān)F18的高溫觸點，如果水箱溫度達(dá)到105℃，F(xiàn)18的高溫觸點閉合，使J1吸合，散熱風(fēng)扇V7、V8高速運轉(zhuǎn)。發(fā)動機熄火后X線斷電，三極管T1沒有基極電流而截止，J1釋放，V7、V8的高速檔斷電。但此時由于水溫高，F(xiàn)18的低溫觸點也是閉合的，因此V7、V8以低速繼續(xù)運轉(zhuǎn)，直至水溫降低。

可見設(shè)置三極管T1及其外圍元件，僅是限制發(fā)動機熄火后，不讓散熱風(fēng)扇V7、V8高速運轉(zhuǎn)，而只可以低速運轉(zhuǎn)。有這個必要嗎？如果熄火后水溫依然高達(dá)105℃，而讓散熱風(fēng)扇高速運轉(zhuǎn)有何不妥呢？為何偏偏要限制它不讓高速運轉(zhuǎn)呢？在這種情況下如果只讓散熱風(fēng)扇低速運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)時間肯定比先高速運轉(zhuǎn)后低速運轉(zhuǎn)的時間長，從及時降溫的角度出發(fā)，似乎先高速運轉(zhuǎn)后低速運轉(zhuǎn)比只是低速運轉(zhuǎn)更合理。

那么繼電器J1也就不需要通過三極管T1來控制，僅由T2端或P端直接控制，把J1線圈的一端搭鐵就行了（圖3），這個三極管T1及其外圍元件又是多此一舉的。

實際上在正常情況下水箱溫度很難達(dá)到105℃，因此發(fā)動機熄火后因水箱溫度高而使散熱風(fēng)扇高速運轉(zhuǎn)的情況幾乎不存在，造成散熱風(fēng)扇高速運轉(zhuǎn)的原因基本都是空調(diào)管路壓力升高后，壓力開關(guān)F129的常開觸點閉合所致。在普通型桑塔納轎車上，由于空調(diào)電路中控制散熱風(fēng)扇高速檔的繼電器J26的線圈有兩條供電回路，發(fā)動機熄火后，散熱風(fēng)扇還會高速運轉(zhuǎn)一段時間。詳見本期P64筆者的 《桑塔納空調(diào)電路中環(huán)境溫度開關(guān)的用途之我見》一文。

4）為什么散熱風(fēng)扇低速檔與壓縮機電磁離合器共用熔斷絲？

一般情況下都是一個用電器用一個熔斷絲，在熔斷絲數(shù)量不足的情況下，才考慮多個用電器共用一個熔斷絲。那么，在這里應(yīng)該是散熱風(fēng)扇的高速檔與低速檔分別各用一個熔斷絲或共用一個熔斷絲，壓縮機電磁離合器也單獨用一個熔斷絲。而現(xiàn)在卻是散熱風(fēng)扇高速檔單獨用了一個60 A的熔斷絲，散熱風(fēng)扇低速檔與壓縮機電磁離合器共用了一個30 A的熔斷絲。由于這個30 A的熔斷絲座設(shè)計得較簡單，與熔斷絲的接觸面較小，而且是安裝在發(fā)動機艙內(nèi)，周圍溫度很高，在通過上述2個負(fù)荷的電流時，熔斷絲座容易過熱，造成熔斷絲非正常熔斷，有的甚至使熔斷絲座周圍的塑料熔化而損壞。結(jié)果這個30 A熔斷絲成了故障高發(fā)點。

筆者曾在 《對桑塔納轎車空調(diào)電路的改進》一文中，提出把壓縮機電磁離合器的電源線接到散熱風(fēng)扇的熔斷絲上，其目的是當(dāng)散熱風(fēng)扇的熔斷絲因故熔斷后，壓縮機也跟著停止工作，避免了空調(diào)管路壓力異常升高。但這是在當(dāng)初的壓力開關(guān)沒有超高壓保護功能情況下的權(quán)宜之計，而且原來的散熱風(fēng)扇熔斷絲安裝在駕駛室內(nèi)，周圍溫度較低，不易過熱。現(xiàn)在使用的壓力開關(guān)F129已具備超高壓保護功能，當(dāng)空調(diào)管路壓力達(dá)到危險的3.14 MPa時，F(xiàn)129的常閉觸點斷開，使506A的T1端與T4端斷電，壓縮機停止工作，保證管路壓力不再升高，也就沒有必要讓散熱風(fēng)扇與壓縮機電磁離合器共用一個熔斷絲了。

如果讓散熱風(fēng)扇的低速檔與高速檔共用一個60A的熔斷絲，30A的熔斷絲讓電磁離合器單獨使用，由于通過的電流減小，熔斷絲座也就不會過熱了 （圖3）。

5）為什么要設(shè)置發(fā)動機溫度開關(guān)F40？

從表面看很有必要設(shè)置這個開關(guān)，當(dāng)發(fā)動機水溫因故達(dá)到120℃時，F(xiàn)40斷開，使壓縮機停止工作，為發(fā)動機減輕負(fù)荷。但是現(xiàn)在的發(fā)動機都是電控噴射型的，其發(fā)動機電控單元通過水溫傳感器始終在監(jiān)測發(fā)動機水溫，只需在軟件中設(shè)置一下即可。當(dāng)監(jiān)測到發(fā)動機水溫異常時，在J220的T80/8端輸出控制信號，使空調(diào)切斷繼電器J26（147）動作，就可使壓縮機停止工作。多用一個部件要增加成本，又增加了一個故障引發(fā)因素，實際使用中，因F40損壞造成空調(diào)無法使用也是較常發(fā)生的。其實這種開關(guān)只適合用在以前的化油器車型上。

3 改進建議

通過以上分析，U6049B組成的定時電路僅是個擺設(shè)，根本沒有用，也不需要那幾個三極管開關(guān)電路。因此，完全可以僅用3只繼電器及少量電子元器件來代替目前的506A（圖3），各種功能完全等效圖1中的506A。

圖4是筆者全新設(shè)計的空調(diào)電路，功能也與圖1相同，但大為簡化，有以下優(yōu)點。

1)鼓風(fēng)機開關(guān)E9的結(jié)構(gòu)不同，多了一根空調(diào)引出線，使E9在控制鼓風(fēng)機的同時可控制空調(diào)系統(tǒng)。簡化了電路，方便了操作。在夏天，空調(diào)開關(guān)E30可始終接通，開關(guān)空調(diào)只需操作E9就行。

2）所有的有關(guān)壓縮機電磁離合器的控制信號都進入J220，再由J220來控制繼電器J3是否需要吸合。這樣通過E33等部件的電流都很小，可按控制小電流設(shè)計，既能降低成本又能延長壽命。

3）J3采用通用型繼電器，原J26（147）內(nèi)的放大電路功能設(shè)計在J220內(nèi)。對汽車配件而言，通用程度越高成本越低，維修越容易。

4 總結(jié)

2000GSi型桑塔納是普通型桑塔納的升級換代產(chǎn)品，但其空調(diào)功能及控制對象與普通型是相同的，遵照 “在達(dá)到相同功能的情況下，方法、結(jié)構(gòu)應(yīng)越簡單越好，路徑應(yīng)越少越好”的工程設(shè)計原則，2000GSi型的空調(diào)電路應(yīng)該比普通型的更簡單，才能體現(xiàn)出升級，因為越是簡單的就是可靠的。而現(xiàn)在某些工程師錯誤地認(rèn)為，越是復(fù)雜越有技術(shù)含量，不管功能是否增加，可靠性是否提高，越升級搞得越復(fù)雜，本來一個很簡單的問題，被人為復(fù)雜化了。

有時為了提高可靠性，加入一些監(jiān)測、保護措施是必要的，有時甚至還要引入冗余設(shè)計理念。但現(xiàn)在2000GSi型空調(diào)電路的設(shè)計，沒有增加什么保護功能，更談不上冗余設(shè)計，而是多此一舉。增加了復(fù)雜性、成本、維修難度，卻降低了可靠性，提高了故障率。因為實踐已證明2000GSi空調(diào)電路的故障率比普通型高。特別是以U6049B為核心組成的定時電路，僅是個擺設(shè)，放在那里不起任何作用，讓人難以相信，無法理解。

不過由于筆者水平有限，也有可能對506A的理解有偏差，希望同行特別是大眾汽車公司的專家批評指正。

［1］徐宗炯，盧元誠，徐云暉.捷達(dá)轎車空調(diào)控制單元［J］.汽車電器， 2009,（8）： 20-24.

［2］張 健，周德全.也議506A空調(diào)控制單元J293［J］.汽車電器， 2010， （5）： 55-56.

［3］吳建剛.對桑塔納轎車空調(diào)電路的改進［J］.汽車與配件，1997， （20）： 20-21.

［4］瞿 勇.時代超人和99新秀乘用車空調(diào)制冷控制電路淺析［J］. 汽車維護與修理， 2002， （6）： 14-15.

［5］http://pdf.qooic.com/U60/U6049B.pdf［OL］.

［6］http://www.sh-zhishun.com/ziliao/sx2005.doc［OL］.