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摘要： 着重探讨电装系列汽车发电机电压调节器型号、 结构、 电路和功能，介绍 SG 扁铜线交流发电机的扁铜线新技术， 用于指导发电机和电压调节器的检测和维修。 日本株式会社电装 （ DENSO CORPORATION ）是世界汽车零部件及系统的顶级供应商， 其生产的汽车零部件广泛使用在丰田汽车等日本各品牌的汽 车上。 根据日本株式会社电装的资料， 随着发电机和电压调节器的发展， 发电机的 kg／kW 指标不断下降， 即发电机功率不断提高， 质量不断减少， 可靠性却不断提高， 如图 1 所示。
发电机主要经历了直流发电机、 传统型交流发电机和整体式交流发电机 3 个阶段。 现在使用的 SG 扁铜线交流发电机的定子绕组采用扁铜线， 其绕组断面矩形直接插入线槽旋转后焊接， 增大了绕组的横截面积、 减小绕组长度、 减小内阻， 同时增大了绕组与铁心的接触面积， 减小了绕组的发热程度， 进一步使发电 机 功 率 增 大 、 质 量 减 小 ，SG 扁铜线交流发电机的扁铜 线如图 2 所示。 电压调节器主要经历了直流发电机用三联调节器 （逆流截断器 + 电流限制器 + 电压调节器）、 交流发电机用触点式电压调节器、 晶体管电压调节器、 集成电路电压调节器、 内置多功能集成电路电压调节器这几个阶段。现在使用的整体式交流发电机 （由三相同步交流发电机、 硅整流器和集成电路电压调节器组成），其性能指标不断提高， 功能不断增加， 这主要依赖于其内部集成电路电压调节器的发展。 日本株式会社电装的集成电路电压调节器主要有 M 型、 D 型和 G 型。
1、M 型多功能集成电路电压调节器 1.1 结构 M 型多功能集成电路电压调节器采用蓄电池电压检测调节电压，其外形和端子如图 3 所示。广 泛 应 用 在 1980～1990年生产的日本丰田汽车发电机上。 20 世纪 80 年代初期还有一种多功能集成电路电压调节器，其 S 、 IG 和 L 的插接件是圆形的， 其外形、 电路和原理与 M 型基本相同。 1.2 类型及电路 M 型多功能集成电路电压调节器通过 B 、 IG 、L 、 S 和外壳上 E 端子与电源电路连接。 具体型号还有M 、 M1 到 M3S 共 12 个， 具体型号和功能如表 1 所示。 典型装用 M 型多功能集成电路电压调节器的发电机的电路如图 4 所示。 1.3 功能和原理 1） 初期励磁功能 当准备起动时， 发动机不运转。 点火开关 IG SW 闭合。 通过 IG 端子向控制电路供电， 控制电路检测到 P 端子为 0 V 、 S 端子为 12 V 。 将 T 1 间断导通向转子绕组供电。 间断导通转子绕组的电流， 将励磁电流控制在较小数值， 保护 T 1 和转子绕组， 同时控制 T 2 导通， 仪表盘上充电指示灯 CL 点亮。 2） 指示功能 刚刚起动时， 控制电路检测到 P 端子电压上升的一定数值， 控制 T 2 截止， 仪表盘上充电指示灯 CL熄灭， 指示电路充电正常。 3） 电压调节功能 起动后发动机转速升高， 当 S 端子电压上升到调节电压为 14.5 V 左右时， 控制电路根据 S 端子电压， 控制发电机输出电压； 当 S 端子电压大于 14.5 V时， T 1 截止， 切断转子绕组励磁电流， 发电机电压下降； 小于 14.5 V 时， T 1 导通， 接通转子绕组励磁电流， 发电机电压上升。 通过励磁电流的不断通断， 使发电机输出电压保持在 14.5 V 左右。 4） S 端子断开报警和保护功能 发电机运转中， 如果 S 端子断开， 控制电路检测到 S 端子电压为 0 V ， T 2 则导通。 仪表盘上充电指示灯 CL 点亮， 起报警作用。 同时， 控制电路自动以集成电路电压调节器的 B 端子电压代替 S 端子， 对 T 1进行通断控制， 保持发电机输出电压 （即调节电压） 在 14.5 V 左右， 防止 B 端子的电压异常上升， 起保护作用。 5） B 端子断开报警和保护功能 发电机运转中， 如果 B 端子断开， 这时不能对蓄电池进行充电， 因此蓄电池电压 （ S 端子的电压）会逐渐减小。 当 S 端子电压低于调节电压 14.5 V 时，控制电路会将 T 1 一直导通， B 端子电压会上升； 当 B端子电压大于 S 端子电压 2.5 V 时， 控制电路检测到这一情况， 将 T 2 导通， 使仪表盘上充电指示灯 CL 点亮， 起报警作用， 同时将 B 端子电压控制在 17.5 V 左右， 起保护作用。 6） 转子绕组断线时报警功能 万一发电机运转中转子绕组断路， 发电机会失去发电功能， P 端子电压也会消失。 控制电路会将其检测出来， 并控制 T 2 导通， 仪表盘上充电指示灯 CL 点亮， 起报警作用。 7） 过电压和低电压报警功能 当发电机运转时， 控制电路能检验出内部集成电路的端子之间因短路而引起的调节电压无法控制的状态， 并控制 T 2 导通， 仪表盘上充电指示灯 CL 点 亮， 起过电压报警功能； 也能检验出蓄电池过度放电等引起的低电压， 并点亮充电指示灯报警。 8） 阶段温度特性 所谓的阶段温度特性， 就是根据控制电压调节器的温度变化进行 2 阶段的调节电压控制， 如图 5 所示， 提高低温时的充电性能。 2 、D 型多功能集成电路电压调节器 2.1 结构 D 型多功能集成电路电压调节器采用发电机电压检测来调节电压， 其外形和端子如图 6 所示。 近几年广泛使用在日本丰田卡罗拉等汽车的发电机上。 2.2 类型、 电路及功能 D 型多功能集成电路电压调节器通过 B 、 IG 、L 、 FR 、 C 和外壳上 E 端子与电源电路连接。 具体型号有 D1 到 D7SM 共 31 个，功能如表 2 所示。 D 型电压调节器许多具体功能与 M 型基本相同（表 2 中没有列出）。 还有多种徐励功能和增加汽车动力、 减小油耗的功能。 带有 FR 端子和 C 端子的 D 型电压调节器， 具有在增加汽车动力的同时减小油耗的功能。 这里重点叙述 M （ FR ） 和 C 端子的作用。电路如图 7 所示。 M （ FR ） 端子的作用 把集成电路电压调节器的状态 （即三极管 T 1 的占空比） 发送给发动机电子控制单元 ECU ， 电子控制单元 ECU 根据这个信号调节发动机转速等。 C 端子的作用 发动机电子控制单元 ECU 根据发动机工作状态， 把发电机调节电压转化为高电压（ Hi ） 和低电压 （ Lo ） 两个状态。 例如发动机加速 时， 发动机电控单元 ECU 内部的三极管处于导通状态， 向电压调节器控制电路提供一个 0 电位信号，控制电路使发电机输出一个低电压， 减小发电机发 电量， 提高了汽车加速性。 而在正常情况下， 三极管处于截止状态时， 向电压调节器控制电路提供一个高电位信号， 控制电路使发电机输出一个高电 压， 发电机正常发电。
3、G 型多功能集成电路电压调节器 G 型多功能集成电路电压调节器是从 M 型和 D 型的混合电路变更来的薄片集成电路电压调节器。 它具有 M 型的蓄电池电压检测功能， 也有 D 型的发电机电压检测功能。 但 G 型电压调节器对转子绕组 （励磁绕组） 使用电源控制， 而 M 型和 D 型使用搭铁控制。 3.1 结构 G 型多功能集成电路电压调节器的外形和端子如图8 所示， 其插接端 子有 L 、 IG 和 S 。
3.2 类 型 、 电 路及功能 G 型多功能集成电路电压调节器有 13 种型号， 具体型号和功能见表 3 。
G 型多功能集成电路电压调节器基本功能与 M型和 D 型几乎相同 （表 3 中没有列出）， 但其 GC1M 和GC2M 型调节器附带有 RL0 端子， G 型带有 RL0 端子电压调节器的发电机电路如图 9 所示。
从图 9 可以看出， 发动机 ECU 带有发电机输出电流传感器和蓄电池温度传感器， 提供给 ECU 发电机输出电流和蓄电池温度的信号。 ECU 根据发动机 的工作状态以及发电机输出电流、 蓄电池温度， 通过 RL0 端子提供给 G 型电压调节器控制电路一个占空比的信号， 控制电路根据这个信号， 通过 T 1 通断，控制发电机的输出电压。 例如加速时 （踩下油门）输出低电压， 减速时 （松开油门） 输出高电压等。使汽车动力增大， 同时油耗降低， 并且保持蓄电池处于良好的工作状态。 使用中如果 M 端子和 RL0 端子发生脱落， 发动机 ECU 对调节电压的控制会停止。 这时发电机控制电路自行工作， 调节发电机输出电压为 14.5 V ， 发 电机仍照常发电。 发电机具有两组独立的三相绕组和整流器， 其三相绕组电相位角相差 30° ， 提高发电机输出功率并大幅度降低发电机的噪声。 微机控制的 G 型电压 调节器是现在汽车发电机电压调节器的首选。 以上是电装系列汽车发电机电压调节器类型、结构、 电路和功能， 供汽车维修技术人员在进行发电机及电压调节器检修时参考使用。 |
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