드로틀 바디의 이해와 역활
지난번에는 인테이크 파이프의 튜닝과 관련하여 반드시 체크해야 할 기본적인 사항을 살펴봤다. 이번에는 드로틀 바디의 기능과 튜닝 시 필요한 기초적인 사항에 대해서 알아보자.
드로틀 바디는 에어클리너와 인테이크 파이프를 지나온 공기를 엔진이 필요한 만큼만 사용할 수 있도록 흡입공기량을 제어하는 장치이다. 이 드로틀 바디는 차량 실내의 가속페달에 의하여 케이블 또는 센서 등에 의해 드로틀 밸브의 개폐 각도를 조절하여 흡입공기량을 제어한다.
먼저 드로틀 바디의 구성을 살펴보면, 우선 기계적으로 공기의 흡입량을 결정하는 드로틀 밸브가 있고, 전기적으로 스로틀 밸브의 개폐 각을 감지하는 TPS(Throttle Position Sensor)가 있다. 그리고 바이패스 통로가 있는데 이것은 아이들링시에 공기의 기본 흡입량을 결정하는 즉 기본 RPM을 결정하는 통로이다. 이 바이패스 통로로 흡입되는 공기량을 결정하는 에어 조정나사와 대시포트로 구성되어 있다.
전자제어 엔진의 드로틀 바디에서 주의 할 점은 드로틀 밸브의 열림 각도가 흡입되는 공기량을 결정한다고 알고 있다는 점이다. 드로틀 바디의 드로틀 밸브는 기계적으로 가속 페달을 작동 시키는 만큼 개도가 되는데 전자제어 엔진에서 이것은 기계적 수치 즉 드로틀 밸브 각도 자체만으로 흡입되는 공기량을 나타내지 않는다는 점이다. 드로틀 바디에 설치되어 있는 TPS가 가속페달의 개폐 범위를 인식해 엔진 ECU에 신호를 보내면 ECU가 드로틀 바디 모터를 작동시켜 공기의 양을 조절하여 보정한다.
즉 드로틀 밸브의 개폐 각도와 흡입 공기량이 일치하지 않거나, TPS 저항값의 변화와 전기신호가 불일치하거나, 공기와 전기신호가 혼합비와 다르면 가속페달을 아무리 작동시켜도 정상적인 출력과 연비를 나타내지 못한다. 따라서 드로틀 바디의 튜닝에서 출력과 연비가 불량해질 수 있으므로 드로틀 바디의 기계적인 튜닝과 함께 제어신호의 안정성과 정확성에도 신경을 써야한다는 점이다.
드로틀 바디의 직경을 크게하면 흡기저항이 감소하여 흡입공기를 더욱 많이 실린더내로 흡입할 수 있다. 그러나 이것은 오히려 운전성능을 저해하는 경우를 유발하게 된다. 양산차에서는 흡입되는 공기저항을 감안하여 최소치의 드로틀 직경을 기준으로 셋팅되어 판매되기 때문에 빅보어 드로틀로 변경하여도 출력은 좋아지지 않는다. 드로틀 바디의 직경이 넓어지면 유체의 저항은 감소하지만 유속이 저하되어 흡기관성효과를 얻기 어려워 저속시 엔진 출력 조절을 어렵게 만들기 때문이다.
여기서 흡기관성효과에 대해 간단히 정리하면, 속도가 높은 물체는 멀리까지 이동 할 수 있는 에너지를 가지고 있다. 속도를 높이면 일반적인 저항에 쉽게 멈추지 않고 계속 움직이려는 성질을 나타낸다. 그러나 공기같이 가벼운 물체의 경우에는 속도가 높지 않으면 최소한의 저항에도 공기의 흐름이 멈춘다. 따라서 이러한 멈춤을 방지하기 위해서는 속도를 최대한 높여야 한다. 흡입 공기의 흐름이 느릴 경우 실린더의 흡배기 밸브의 작동에 의한 저항이 발생하여 흡기포트 내의 특정위치에서 흡입공기의 흐름이 원활하게 이어지지 못하는 경우가 발생한다. 이러한 현상을 줄이기 위해 최대한 흡입공기의 속도를 높여 흡입관성 효과를 증대시키려고 한다.
마지막으로 드로틀 바디 튜닝의 종류로는 우선 양산차에 장착된 드로틀 바디를 가공 후 장착하는 것과 상용품의 교환 장착 두 가지로 볼 수 있다. 고려해야하는 점은 비용과 A/S 측면에서 유리한 것을 선택하면 된다. 또한 빅 보어 드로틀 바디는 부분부하에서 기능이 저하될 수 있으므로 보통 면적 변화가 20% 이상이 되는 드로틀 바디는 가능한 튜닝을 자제하기를 권한다. 단 레이싱 및 특수 목적의 극한의 고회전이 필요한 경우는 제외다.
이상으로 드로틀 바디에 대하여 기본적인 것을 살펴봤습니다. 다음에는 써지탱크와 흡기매니폴드에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
손진석 기자
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