對桑塔納2000GSi空調控制單元的剖析

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）上的空調控制單元在全車電路圖上標為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部框圖。

《汽車電器》2009年第8期刊登的 《捷達轎車空調控制單元》一文，雖然也介紹了506A的內部電路，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內部電路的工作過程及其作用。

筆者解剖了該車原裝的506A，發現內部結構、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，其內部結構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兩只控制散熱風扇的繼電器安裝在內部底板上，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。根據實物測繪出506A的內部原理圖，為了便于理解與分析，把其外圍的空調電路一同畫出，如圖1所示。其中空調繼電器J32由一只雙觸點繼電器與一只單觸點繼電器復合而成，零件號為13；空調切斷繼電器J26的觸點是常閉型的，內部還有三極管等元器件組成的放大電路，零件號為147。

1 空調電路工作過程

1.1 與空調電路相關的部件的工作過程

接通空調開關E30，電流通過環境溫度開關F38后分4路。

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

第2路進入發動機電控單元J220的T80/10端，使發動機工作在空調模式下，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，減輕負荷以利加速。

第3路進入內外循環翻板電磁閥N63，使翻板動作轉為內循環通風狀態。

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

當空調高壓側管路壓力上升到1.77MPa時，壓力開關F129的常開觸點閉合，使506A的P端得電，通過內部二極管D1向繼電器J1線圈供電。由于此前三極管T1已由X端經二極管D3、電阻R2提供基極電流，因而三極管T1導通，J1吸合，使V7、V8高速運轉。如果因故空調高壓側管路壓力上升到3.14MPa時，F129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，當空調管路壓力低于0.196MPa時，F129的常閉觸點也會斷開，從而保證在管路內沒有制冷劑時，壓縮機不能工作，以防止壓縮機潤滑不良而損壞。

散熱風扇V7、V8還由水箱熱敏開關F18控制，當水箱溫度達到95℃時，F18的低溫觸點閉合，使V7、V8低速運轉。當水箱溫度達到105℃時，F18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。

如果因故發動機水溫達到120℃時，水溫開關F40斷開，使506A的T1、T4端斷電，壓縮機停止工作，以減輕發動機負荷。

1.2 定時電路的工作情況

至此與空調電路相關的部件基本都已工作，只有506A內部由集成電路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。根據參考文獻[5]、[6]提供的有關U6049B的基本電路 （圖2），Sth（熱敏開關）如果接通搭鐵，當Terminal（點火開關）15斷電時，2腳輸出低電位使繼電器吸合工作，控制散熱風扇工作一段預設的時間。那么對應的506A的T端應該由熱敏開關控制搭鐵，當X線斷電時，即發動機熄火時，該定時電路開始工作，使繼電器J2吸合，讓散熱風扇V7、V8低速運轉一段預置的時間。但實際上T端沒有連接任何開關，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X線斷電時，J2卻沒有吸合工作。對照U6049B的基本電路，發現電路中多了R5、C5回路。當把R5與C5之間的連線切斷后，再把T端搭鐵，當X線斷電時，J2吸合工作了約10 min，經多次試驗結果都一樣。

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）為什么要設置這個定時電路呢？

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

既然熱敏開關直接控制散熱風扇，已能達到非常完美的效果，為何又設計一個定時電路來控制散熱風扇呢？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，當接通空調開關E30后，馬上聽到電磁離合器N25發出 “啪”的吸合聲，發動機轉速表輕微往下抖動一下就恢復正常怠速。然后筆者把三極管T4的集電極與發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，發動機轉速表也只輕微往下抖動一下就恢復正常怠速，多次試驗結果一致。

這么看來，T3、T4組成的達林頓三極管及其外圍元件不是延時電路，而是開關電路。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，J26（147）及J220都可設計成有延時功能的。

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”關系，與X端邏輯上存在 “與”關系的只有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F18的高溫觸點，如果水箱溫度達到105℃，F18的高溫觸點閉合，使J1吸合，散熱風扇V7、V8高速運轉。發動機熄火后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，F18的低溫觸點也是閉合的，因此V7、V8以低速繼續運轉，直至水溫降低。

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

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到105℃，因此發動機熄火后因水箱溫度高而使散熱風扇高速運轉的情況幾乎不存在，造成散熱風扇高速運轉的原因基本都是空調管路壓力升高后，壓力開關F129的常開觸點閉合所致。在普通型桑塔納轎車上，由于空調電路中控制散熱風扇高速檔的繼電器J26的線圈有兩條供電回路，發動機熄火后，散熱風扇還會高速運轉一段時間。詳見本期P64筆者的 《桑塔納空調電路中環境溫度開關的用途之我見》一文。

4）為什么散熱風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，在這里應該是散熱風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。而現在卻是散熱風扇高速檔單獨用了一個60 A的熔斷絲，散熱風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的熔斷絲座設計得較簡單，與熔斷絲的接觸面較小，而且是安裝在發動機艙內，周圍溫度很高，在通過上述2個負荷的電流時，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。結果這個30 A熔斷絲成了故障高發點。

筆者曾在 《對桑塔納轎車空調電路的改進》一文中，提出把壓縮機電磁離合器的電源線接到散熱風扇的熔斷絲上，其目的是當散熱風扇的熔斷絲因故熔斷后，壓縮機也跟著停止工作，避免了空調管路壓力異常升高。但這是在當初的壓力開關沒有超高壓保護功能情況下的權宜之計，而且原來的散熱風扇熔斷絲安裝在駕駛室內，周圍溫度較低，不易過熱。現在使用的壓力開關F129已具備超高壓保護功能，當空調管路壓力達到危險的3.14 MPa時，F129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扇與壓縮機電磁離合器共用一個熔斷絲了。

如果讓散熱風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）為什么要設置發動機溫度開關F40？

從表面看很有必要設置這個開關，當發動機水溫因故達到120℃時，F40斷開，使壓縮機停止工作，為發動機減輕負荷。但是現在的發動機都是電控噴射型的，其發動機電控單元通過水溫傳感器始終在監測發動機水溫，只需在軟件中設置一下即可。當監測到發動機水溫異常時，在J220的T80/8端輸出控制信號，使空調切斷繼電器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因素，實際使用中，因F40損壞造成空調無法使用也是較常發生的。其實這種開關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，根本沒有用，也不需要那幾個三極管開關電路。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是筆者全新設計的空調電路，功能也與圖1相同，但大為簡化，有以下優點。

1)鼓風機開關E9的結構不同，多了一根空調引出線，使E9在控制鼓風機的同時可控制空調系統。簡化了電路，方便了操作。在夏天，空調開關E30可始終接通，開關空調只需操作E9就行。

2）所有的有關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）內的放大電路功能設計在J220內。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

2000GSi型桑塔納是普通型桑塔納的升級換代產品，但其空調功能及控制對象與普通型是相同的，遵照 “在達到相同功能的情況下，方法、結構應越簡單越好，路徑應越少越好”的工程設計原則，2000GSi型的空調電路應該比普通型的更簡單，才能體現出升級，因為越是簡單的就是可靠的。而現在某些工程師錯誤地認為，越是復雜越有技術含量，不管功能是否增加，可靠性是否提高，越升級搞得越復雜，本來一個很簡單的問題，被人為復雜化了。

有時為了提高可靠性，加入一些監測、保護措施是必要的，有時甚至還要引入冗余設計理念。但現在2000GSi型空調電路的設計，沒有增加什么保護功能，更談不上冗余設計，而是多此一舉。增加了復雜性、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，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.捷達轎車空調控制單元［J］.汽車電器， 2009,（8）： 20-24.

［2］張 健，周德全.也議506A空調控制單元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］.