스로틀밸브

스로틀 밸브(throttle valve)는 기화기 또는 스로틀 보디를 통과하는 공기량을 조절하기 위해 여닫는 밸브를 말한다.

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개요

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.

구조

스로틀 밸브는 내연기관의 흡기부에 장착된 버터플라이 밸브 방식으로 되어 있는 밸브이다. 원형으로 된 흡기 파이프 안에 원판으로 된 밸브가 있으며, 이 원판의 가운데를 지나가는 축이 있어서 이 축을 중심으로 회전하는 구조이다. 밸브가 닫혀 있을 때에는 원판이 파이프 안을 꽉 막고 있다가 밸브가 열릴 때에는 축을 중심으로 90도 회전한다. 퍼포먼스를 중시하는 F1 엔진 같은 경우에는 스로틀 밸브가 슬라이드 방식으로 여닫히는 기요틴 밸브 방식도 있엇지만, 지금은 F1도 버터플라이 방식이 대세이다.

관련 기업

비엠더블유

비엠더블유(BMW)는 스로틀 밸브가 열리고 닫히는 과정이 공기 흐름을 방해하는 요소이기 때문에 스로틀 밸브를 사용하지 않는다. 그래서 스로틀 밸브 대신 엔진의 흡기 밸브를 활용해 공기를 엔진으로 흘려 보내는 밸브트로닉(Valvetronic)이라는 기술을 사용한다. 물론 만약의 상황을 고려해 스로틀 밸브는 남겨놨다. 밸브트로닉을 사용하면 흡기행정에서 피스톤이 아래로 내려가면서 공기를 흡입할 때 스로틀이 덜 열려 있어서 생기는 펌핑 손실(pumping loss)을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 펌핑 손실이란, 쉽게 말해서 주사기의 입구를 완전히 열었을 때와 비교했을 때 반쯤 막은 상태에서 피스톤을 내리면 힘이 더 많이 들어가서 그만큼 에너지 손실이 생기는 것인데, 스로틀 밸브는 엔진과 거리가 떨어져 있기 때문에 엔진과 바로 붙어 있는 흡기 밸브에 비해 펌핑 손실이 더 많이 생긴다. 그렇다고 밸브트로닉 엔진에 스로틀 밸브가 완전히 사라진 건 아니고, 평소에는 완전 개방 상태를 유지하다가 밸브트로닉에 문제가 생겼다거나 하는 특정한 경우에만 밸브가 쓰인다.

현황

과거에는 가속페달과 스로틀 밸브가 철사(와이어)로 연결됐었다. 하지만 현재는 전자제어 스로틀 시스템을 사용한다. 가속페달을 밟으면 센서가 이것을 감지하고 여기에 맞춰 모터가 스로틀 밸브를 조작하는 방식이다. 철사를 사용하지 않기 때문에 스로틀 바이 와이어라고도 부른다. 스로틀 바이 와이어는 컴퓨터에 입력된 정보를 바탕으로 사람보다 정확하게 스로틀 밸브를 조작할 수 있다. 자동차 스스로 속도를 올리고 내리는 기능에는 필수다. 또 프로그램을 서로 달리할 수 있다. 에코모드에는 운전자가 가속페달을 많이 밟아도 스로틀 밸브를 조금만 열어 연료 소모를 줄일 수 있으며, 스포츠 모드에서는 운전자가 가속페달을 조금만 밟아도 스로틀 밸브를 많이 열어 높은 성능을 끌어낼 수 있다.

참고자료

• 〈스로틀 밸브〉, 《내위키》
• 〈스로틀 밸브〉, 《네이버 지식백과》
• 김선웅 기자, 〈공기 양을 조절한다, 스로틀 밸브〉, 《오토뷰》, 2020-10-08

같이 보기

• 가속페달
• 흡입밸브

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