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스로틀바디
스로틀바디(영어: throttle body)는 엔진으로 유입되는 공기량을 조절해주는 장치이다.[1]
개요
스로틀바디는 엔진에 들어가는 공기의 양을 제어하는 부품이다. 스로틀바디에 의해 공기량이 조절되고 엔진의 회전수를 제어할 수 있다. 공기의 양을 많이 흡입하는 경우, 그 공기의 양에 따라 적절하게 연료를 분사하게 되어 폭발력이 커지게 되고 차량이 가속할 수 있게 된다. 반대로 공기의 양이 적으면 연료의 분사량도 적어지게 되어 가속력이 떨어지게 된다. 스로틀바디의 개폐는 운전자가 조작하는 액셀과 연동되어 있으며, 액셀을 힘껏 밟으면 스로틀 바디의 걔폐가 커지게 되어 공기를 많이 흡입할 수 있게 된다. 가속과 감속은 운전자의 의사이며 이를 통해 스로틀 바디의 개방도가 바뀌게 되고 엔진 파워의 크기도 변화하게 된다. 스로틀바디에는 흡입 공기량을 제어하는 스로틀 밸브, 공전 때 회전수를 제어하는 ISC 서보, 스로틀 밸브 개도를 검출하는 스로틀 위치 센서(throttle position sensor, TPS)가 조합되어 있다. 스로틀바디 하부에는 물 통로가 설치되어 엔진의 냉각수가 순환하므로 한랭 때 빙결 현상을 방지한다. 최적의 엔진 상태를 유지하기 위해서는 흡기계통 세정제나 스로틀바디 세정제로 청소해 주어야 한다. 스프레이용 세정제로 뿌리기만 하면 이물질이 쌓일 수 있으므로 마른 헝겊으로 스로틀바디의 카본을 깨끗하게 닦아주어야 한다. 스로틀바디는 세차처럼 자주 청소할 필요는 없지만 오래된 차량이면 1년에 1회 정도 검사를 진행하는 것이 좋다.[2]
스로틀바디는 90년대 초반까지 모든 차량은 엑셀러레이터 페달과 엔진룸의 스로틀은 금속케이블로 연결되어 있었으며, 페달을 밟는 강도만큼 금속케이블이 당겨져 스로틀도 개방되는 방식이었다. 스로틀바디 즉 공기 흡입구가 개방되면 연소실 안으로 공기가 유입되고 스로틀에 연동하여 연료 분사량도 조절되도록 조절하면 운전자가 페달을 밟는 강도에 비례하여 출력이 발생하는 시스템이 구성된다. 문제는 TCS, ESP 등 전자적으로 차체자세를 제어하는 장치가 엔진의 출력조절까지 개입하게 되면서 물리적으로 결합되어있는 스로틀 바이 케이블(Throttle By Cable)을 사용하며 제어하기에는 구조가 복잡해지고 제어난이도가 올라가는 부작용이 발생하였다. 이에 90년대 중반부터 스로틀 바이 와이어(Throttle By Wire)로 설계된 차량들이 등장하기 시작하는데 엑셀러레이터 페달부는 엔진과 아무런 물리적 결합이 없고 운전자의 페달전개각도가 %수치화 되어 ECU에 전달해주는 일종의 조이스틱같은 전자식 입력장치가 되었다. 운전자가 입력한 페달전개 각도에 따라 ECU에서 스로틀을 제어하는 액츄에이터를 통해 개방하라고 명령을 내린다. 국산차로는 XG와 에쿠스등 고급차량에 적용되다 04년도에 NF쏘나타 2.4를 시작으로 현재는 경차를 포함한 대부분의 차종이 이 방식을 사용한다.[3]
구조
스로틀바디는 원형의 버터 플라이 밸브 구조로 되어 있다. 대부분의 자동차에서 에어 클리너와 엔진 사이에 장착되어 있으며 눈으로 볼 수 있는 사이즈로 되어 있어 비교적 쉽게 찾을 수 있다. 기존의 스로틀바디는 밸브의 개폐가 기계적으로 가속 페달과 연결되어 있는 간단한 구조였으며 현재는 전자식(DBW : 드라이브 바이 와이어)의 채용이 일반적이라 할 수 있다. 전자식은 공회전시 가속 페달을 밟지 않아도 자동으로 밸브의 열림을 조절해 주어 적당한 공기의 양을 흡입할 수 있지만 기계식 자동차의 경우는 액셀을 밟지 않으면 밸브가 닫혀버리게 되어 공기를 흡입할 수 없게 된다. 공기를 흡입하지 못하면 엔진은 멈춰버리게 된다. 기계식 차량이 공회전 중에도 엔진을 가동시키기 위해 유휴 전용 공기량 조질기구(ISCV : 유휴 속도 제어 밸브)가 장착되어 있었다. 공기의 샛길과 같은 것이라 할 수 있다. 그러나 유휴 전용 공기량 조질기구는 열화와 먼지에 의한 막힘 때문에 아이들링이 안정되지 않는 경우가 종종 있었다. 전자식으로 바뀌게 되면서 ISCV의 정기적인 유지보수와 설치 공간의 필요성이 사라지게 되었으며, 공회전의 안정성과 공간을 확보할 수 있게 되었다.
스로틀 밸브
스로틀 밸브는 가솔린 엔진에서 가속페달의 조작이 전달되면 열고 닫히면서 흡기되는 공기의 양을 조절한다. 가속페달을 밟으면 열리고 밟지 않으면 열리지 않는 방식이다. 공기가 많이 통과하면 이에 따라 휘발유도 많이 흡입되며, 엔진이 공기를 빨아들이지 않을 때는 아무리 액셀러레이터 페달을 밟아도 가속되지 않는 것은 이 때문이다. 스로틀 밸브가 열려 흡입하는 공기가 많아지면 전자제어장치가 이것을 파악하고 흡기량에 맞춰 엔진에 연료를 분사시킨다. 반대로 스로틀 밸브가 닫히면 흡입 공기량이 감소하고 그만큼 연료도 조금만 분사한다. 이에 따라 엔진이 힘을 내고 줄이는 것이다. 스로틀 밸브는 각각의 실린더로 통하는 길목을 통제하는 문 역할을 한다. 하지만 각각의 실린더에 개별적인 스로틀 밸브를 장착하기도 한다. 공기가 흘러가는 통로를 최대한 짧게 만들고 저항을 줄여 엔진의 반응성을 높이기 위함이다. 이러한 구조를 독립 스로틀이라고 부른다. 디젤엔진도 스로틀 밸브를 사용하지 않는다. 가솔린 엔진과 달리 공기 흡입량이 아닌 연료 분사량에 맞춰 엔진이 힘을 내고 줄이는 방식을 사용하기 때문이다. 대신 스로틀 밸브 비슷한 부품이 장착된다. 이것은 배기가스 재순환 시스템(EGR)을 통해 되돌아온 가스와 공기를 적절하게 섞는 역할과 시동이 꺼질 때 부드럽게 멈추기 위해 사용하는 것이다. 이것을 스로틀 플랩이라고 부른다.[4]
흡기장치
흡기장치는 엔진을 작동시키기 위하여 실린더 안에 혼합 가스를 흡입하는 장치이다. 흡입하는 공기 속에 존재하는 먼지 및 이물질 등을 여과시키는 공기 청정기와 각 실린더에 혼합 가스를 분배하는 흡기 매니폴드로 구성되어 있다. 흡기 행정의 경우 효율이 높지 못하면 이후로 이루어지는 압축 폭발 배기 행정이 아무리 효율이 높아도 그만큼의 효과를 보지 못하게 된다. 흡기장치는 이러한 흡기 행정이 잘 이루어질 수 있도록 도와준다. 흡기 장치는 여러 부품으로 이루어지지만 보통 흡기구, 에어필터, 스로틀바디(스로틀밸브), 흡기 매니폴드로 구성되며, 각 장치는 에어덕트와 같은 파이프로 연결된다. 흡기 행정에서 피스톤이 내려가면 실린더 안의 압력이 낮아지면서 공기를 빨아들인다. 이 힘을 흡기 압력이라고 하며 이때 흡기장치의 역할은 공기가 흐르는 통로를 만들고 원활하게 흐르도록 하는 것이다. 또한 공기를 빨아들이는 소리를 조절하는 역할도 있다. 이를 위해 흡기장치 중간이나 특히 에어필터의 앞뒤에 일정 공간을 가진 챔버가 장착된다. 이러한 챔버는 공기의 흐름을 원활하게 하거나 공기의 흐름 시 발생하는 진동 주파수를 조절하여 탑승자가 듣기 좋은 주파수로 만들도록 설계된다.[5][6]
청소
스로틀바디는 엔진의 입구 부근에 있기 때문에 블로우 바이 가스, 오일, 카본 등에 의해 점점 더러워지게 된다. 스로틀 바디의 청소는 파츠 클리너나 엔진 컨디셔너 등을 사용하여 얼룩이나 때를 제거해주는 작업이다. 스로틀 바디는 엔진의 출력을 조정해주는 매우 중요한 요소이다. 기분 좋은 액셀 워크를 위해서는 원할한 밸브의 개폐를 유지하는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 정기적으로 청소해주면 좋다. 스로틀 바디는 흡입 덕트에 연결되어 있으며, 일반적으로 이 덕트는 밴드 등으로 고정되어 있지만 제거는 그렇게 어렵지는 않다. 스로틀 바디를 제거하는 것은 어렵기 때문에, 엔진 룸에 설치되어 있는 상태로 청소, 세척을 진행한다. 파츠 클리너와 엔진 컨디셔너를 걸레 등 부드러운 천에 도포하여 부드럽게 안쪽과 밸브를 닦아준다. 특히, 밸브의 뒷면은 더러워져 있을 가능성이 높으므로 밸브를 개폐하면서 청소해야 한다. 밸브의 주위가 검게되어 있을 수 있다. 이것은 흙이 아니라 몰리브덴 코팅이라고 스로틀 바디의 밀착성을 높여 전폐하기 위한 코팅인 경우가 있다. 억지로 닦아내려고 하면 안되며, 작업 전에 확인해 두는 것이 좋다.[7]
동영상
각주
- ↑ 〈https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2413172&cid=51399&categoryId=51399 스로틀바디(쇼핑용어사전)]〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈스로틀 보디(자동차용어사전)〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈전자 제어 스로틀〉, 《나무위키》
- ↑ 〈스로틀 밸브〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈흡기 장치〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 휠라이프, 〈흡기장치의 개념과 구조〉, 《네이버 포스트》, 2017-07-13
- ↑ reze2010, 〈스로틀 바디란? 청소 및 교환 방법에 대해 소개 합니다! 청소 공임은 얼마나 할까?〉, 《티스토리》, 2016-12-22
참고자료
- 〈전자 제어 스로틀〉, 《나무위키》
- 〈https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2413172&cid=51399&categoryId=51399 스로틀바디(쇼핑용어사전)]〉, 《네이버 지식백과》
- 〈스로틀 보디(자동차용어사전)〉, 《네이버 지식백과》
- 〈스로틀 밸브〉, 《네이버 지식백과》
- 〈흡기 장치〉, 《네이버 지식백과》
- 휠라이프, 〈흡기장치의 개념과 구조〉, 《네이버 포스트》, 2017-07-13
- reze2010, 〈스로틀 바디란? 청소 및 교환 방법에 대해 소개 합니다! 청소 공임은 얼마나 할까?〉, 《티스토리》, 2016-12-22
같이 보기
