사람이 걷거나 달릴 때 코와 입으로 숨을 쉰다. 편안한 상태에서는 천천히, 뜀박질처럼 심장박동이 빨라질 때는 빠르게 공기를 들이마신다. 자동차는 어떨까?
자동차에서는 `스로틀바디`란 장치가 입과 코의 역할을 대신한다. 에어(공기)필터를 통해 흡입된 공기를 엔진이 필요로 하는 만큼 제어해 보내는 장치다. 운전자가 가속페달을 밟으면 스로틀바디에 달린 TPS(Throttle Position Sensor)는 가속페달의 범위를 인식해 엔진 ECU에 신호를 보낸다. 그러면 ECU는 스로틀바디 모터를 작동시켜 연소에 필요한 만큼의 공기 양을 조절한다.
TPS는 크게 가변저항식과 접점식의 두 가지로 나뉜다.
가변저항식은 공회전상태를 감지하는 접점과 플레이트 저항위를 섭동하는 가이드 캠에 의해 스로틀밸브가 열린 상태를 전압 값으로 변화시켜 그 수치를 엔진ECU를 보내는 방식이다.
접점식도 거의 비슷한 구조로 스로틀밸브가 공회전에서는 약 1.4°, 중속에서는 1.4°~75°, 고속에서는 75° 이상 개방된다. 개방과 동시에 가동과 파워 접점이 연결되어 엔진 ECU로 신호를 보내는 방식이다.
예전엔 공기조절 스크류(air adjust screw)가 있어 스로틀밸브를 거치지 않고 통과하는 공기량을 조절해 공회전 회전수를 조정했다. 이는 조정볼트를 조정함에 따라 실린더로 흡입이 되는 공기량이 변하므로 엔진 ECU가 공회전을 조절하는 방식이다.
자동차 기술이 진화함에 따라 스로틀바디도 점진적으로 개선되고 있다. 대부분 무접점방식을 적용하는 추세이다.
최근에 사용되고 있는 스로틀바디는 아래 그림과 같다.
무접점 방식의 TPS는 홀 IC방식을 사용하여 내구성을 높였으며 2가지의 신호체계를 이용하여 더 정확하고 오차 없는 개폐량 전기신호를 엔진ECU로 전송한다. 또한 스로틀 바디 이상 시 최소한의 작동을 통해 주행을 가능하게 한다.
* Hall IC방식
자계(자장)를 이용한 반도체 소자의 일종이다. 자계의 움직임으로 변화하는 크기를 신호로 보내는 구조.
* Hall Effect
전류가 흐르고 있는 상태에 수직으로 자장을 걸면 전류와 자장 양쪽에 모두 직교할 기전력이 나타나는 현상. 1879년 미국 물리학자 에드윈 휴버 홀(1855~1938)이 발견했다.
