KR20100087537A - A engine by magnetic force and control method thereof - Google Patents

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KR20100087537A
KR20100087537A KR1020090006606A KR20090006606A KR20100087537A KR 20100087537 A KR20100087537 A KR 20100087537A KR 1020090006606 A KR1020090006606 A KR 1020090006606A KR 20090006606 A KR20090006606 A KR 20090006606A KR 20100087537 A KR20100087537 A KR 20100087537A
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Abstract

PURPOSE: An engine using magnetic force and a control method thereof are provided to prevent damage to a control device such as a maker and a marker detector by installing a marker and a marker detector outside the cylinder. CONSTITUTION: An engine using magnetic force comprises a marker(40), a marker detecting sensor(50), and a controller(60). The marker revolves with a flywheel(70). The marker detecting sensor detects the location of the marker. The controller connects to the marker detector and receives location information of the marker. The controller controls the operation of the solenoid according to the location information of the marker. When the piston is located in one between a top dead center and a bottom dead center, the marker detector and the marker are located on a straight line. The marker detector only senses the marker located on the straight line. The recognition information of the marker is inputted into the controller as the location information of the marker.

Description

자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치{A engine by magnetic force and control method thereof}A engine by magnetic force and control device thereof

본 발명은 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 피스톤이 실린더 내 상사점과 하사점에 위치하게 되는 지점을 정확히 검출하여 피스톤의 하강운동 및 상승운동을 유도함으로써 피스톤의 왕복운동이 원활하고 안정되게 연속적으로 이루어져 엔진 효율이 증대되고, 피스톤의 위치를 검출하기 위한 마커와 마커검출센서와 같은 제어장치의 구성요소가 실린더 외부에 설치되어 엔진의 타 구성요소와의 간섭이 최소화됨에 따라 마커와 마커검출센서와 같은 제어장치의 손상이 방지되는 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an engine using a magnetic force and a control device thereof, and more specifically, to precisely detect the point where the piston is located at the top dead center and the bottom dead center in the cylinder to induce the piston's downward movement and upward movement, thereby reciprocating the piston. Smooth and stable movement continuously increases engine efficiency, and components of control devices such as markers and marker detection sensors for detecting piston position are installed outside the cylinder to minimize interference with other components of the engine. The present invention relates to an engine using a magnetic force and a control device thereof that prevent damage to a control device such as a marker and a marker detection sensor.

차량과 같은 이송수단이나 산업현장의 각종 설비 및 장비에서는 동력발생장치인 엔진을 구비하여 기계적 일을 수행하게 되는데, 이와 같은 엔진으로는 석유와 같은 화석연료를 사용하는 가솔린엔진, 디젤엔진과 같은 내연기관이 많이 사용되고 있다. Various facilities and equipments such as vehicles or industrial sites are equipped with engines, which are power generators, to perform mechanical work. Such engines include internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines using fossil fuels such as petroleum. Institutions are used a lot.

한편, 화석연료 자원의 감소에 따라 현재 대체에너지의 활용이 요구되고 있는 실정이며, 이와 같은 화석연료를 대체하는 에너지 활용의 일환으로 전기자동차와 같이 전기를 이용하는 차량이 개발되고 있다.Meanwhile, as fossil fuel resources are reduced, the use of alternative energy is currently required. As a part of energy utilization to replace such fossil fuels, vehicles using electricity such as electric vehicles have been developed.

또한, 실린더 내부에 설치되는 피스톤의 승강운동이 커넥팅로드를 통해 크랭크축의 회전운동으로 변환되는 엔진에 영구자석과 솔레노이드가 구비되어 피스톤의 승강운동이 영구자석의 자기력과 솔레노이드를 흐르는 전류에 의한 자기력의 상호작용에 의해 구현될 수 있도록 하는 자기력을 이용한 엔진도 현재 개발되고 있다.In addition, the permanent magnet and the solenoid are provided in the engine, in which the lifting movement of the piston installed inside the cylinder is converted to the rotational movement of the crankshaft through the connecting rod, so that the lifting movement of the piston is the magnetic force of the permanent magnet and the current flowing through the solenoid. Engines using magnetic forces that can be implemented by interaction are also currently being developed.

이와 같은 자기력을 이용한 엔진과 관련하여 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0445166호 "솔레노이드를 이용한 복합 엔진 장치", 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0019465호 "연료 없이 솔레노이드(전자석)의 원리에 의한 직선왕복운동으로 동력을 발생하는 압축기 겸용 선형모터 엔진", 공개실용신안공보 공개번호 실1998-039481호 "전기자동차용 엔진" 등이 안출되어 있다.With respect to such an engine using magnetic force, Korean Patent Publication No. 10-0445166 "Combination Engine Apparatus Using Solenoid", and Korean Patent Application Publication No. 10-2004-0019465 "Principle of Solenoid (electromagnet) without fuel" Compressor combined linear motor engine that generates power by linear reciprocating motion ", and Korean Utility Model Publication (Kokai) No. 1998-039481," Engine for Electric Vehicle ".

상기 "솔레노이드를 이용한 복합 엔진 장치"는 내연기관과 솔레노이드 엔진을 복합배치하여 일체형으로 구성하고, 솔레노이드 엔진에 대한 전원 공급은 제너레이터에 의해 충전되는 밧데리에 의해 이루어지도록 한 것이다.The "combined engine device using a solenoid" is composed of an internal combustion engine and a solenoid engine combined configuration, and the power supply to the solenoid engine is to be made by a battery charged by the generator.

상기 "연료 없이 솔레노이드(전자석)의 원리에 의한 직선왕복운동으로 동력을 발생하는 압축기 겸용 선형모터 엔진"은 Bobbin형 피스톤, Bobbin을 감은 에나 멜선 코일, 보강용 코어, 실린더 축방향 내측 자성체 원판, 원통형 영구자석, 실린더 벽 자석, 스프링, 실린더 공간을 포함하는 구성으로 영구자석의 자기력과 Bobbin을 감은 에나멜선 코일가 이루는 솔레노이드로부터 유도되는 자기력 간의 반발력에 의해 Bobbin형 피스톤이 왕복운동하도록 한 것이다.The "compressor combined linear motor engine that generates power by linear reciprocating motion based on the principle of solenoid (electromagnet) without fuel" is a bobbin-type piston, an enameled coil wound around bobbin, a reinforcing core, a cylinder axial inner magnetic disk, a cylindrical It consists of a permanent magnet, a cylinder wall magnet, a spring, and a cylinder space, so that the bobbin-type piston reciprocates by the repulsive force between the magnetic force of the permanent magnet and the magnetic force induced by the solenoid formed by the enameled wire coil wound around the bobbin.

상기 "전기자동차용 엔진"은 실린더의 상측에 형성된 연소실내로 흡기밸브와 배기밸브가 흡배기를 단속토록 계폐시키고 점화를 위한 점화플러그가 설치되며, 커넥팅로드의 상측으로 힌지 연결되며 실린더의 내벽을 따라 승강되는 피스톤이 구비된 것에 있어서; 상기 피스톤은 영구자석으로 성형하고, 실린더의 외부로 전자석을 형성하기 위한 유도코일을 권취하는 것을 특징으로 한 것이다.The "engine for electric vehicle" is a combustion chamber formed on the upper side of the cylinder, the intake valve and the exhaust valve intermittently closes the intake and exhaust ignition plug is installed, the hinge is connected to the upper side of the connecting rod and along the inner wall of the cylinder Having a raised piston; The piston is formed into a permanent magnet, it characterized in that the induction coil for forming an electromagnet to the outside of the cylinder.

여기서, 상기 "연료 없이 솔레노이드(전자석)의 원리에 의한 직선왕복운동으로 동력을 발생하는 압축기 겸용 선형모터 엔진"과 상기 "전기자동차용 엔진"는 별도의 제어장치 없이 단순히 영구자석의 자기력과 솔레노이드에 의해 유도되는 자기력 간의 상호작용에 의해서만 피스톤의 왕복운동이 구현되도록 함으로써 피스톤의 왕복운동이 안정되고 원활하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.Here, the "compressor combined linear motor engine that generates power by linear reciprocating motion based on the principle of solenoid (electromagnet) without fuel" and the "engine for electric vehicle" are simply applied to the magnetic force and solenoid of a permanent magnet without a separate control device. The reciprocating motion of the piston is realized only by the interaction between the magnetic forces induced by the piston, so that the reciprocating motion of the piston is not made stable and smoothly.

이와 달리 상기 "솔레노이드를 이용한 복합 엔진 장치"는 상사점과 하사점에 해당되는 실린더 내부의 정해진 위치에 리미트스위치나 센서가 설치되어 피스톤의 위치를 검출하고, 피스톤이 상사점과 하사점에 도달하게 되면 피스톤의 승강을 유도하게 되는 솔레노이드에 전원을 인가하는 방식으로 엔진이 구동되도록 하였는데, 상기와 같이 피스톤의 위치를 검출하게 되는 리미트스위치나 센서가 실린더 내부에 설치되는 구성이어서 리미트스위치나 센서의 파손이나 손상이 빈번하게 일어나는 문제점이 있었다.In contrast, the "combined engine device using solenoid" has a limit switch or a sensor installed at a predetermined position inside the cylinder corresponding to the top dead center and the bottom dead center to detect the position of the piston, and to reach the top dead center and the bottom dead center. When the engine is driven by applying power to the solenoid that induces the piston to move up and down, the limit switch or sensor that detects the position of the piston is installed inside the cylinder. There was a problem that frequently occurs or damage.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 플라이휠의 회전중심축 둘레에 설치되는 마커와 플라이휠로부터 이격된 위치에 설치되어 마커를 검출하게 되는 근접센서와 같은 마커검출센서를 구비하여 피스톤이 실린더 내 상사점과 하사점에 위치하게 되는 지점을 정확히 검출하도록 하고, 피스톤이 상사점에 위치하게 되면 피스톤의 하강을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 솔레노이드에 인가되는 한편 피스톤이 하사점에 위치하게 되면 피스톤의 상승을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 솔레노이드에 인가되어 피스톤의 왕복운동이 원활하고 안정되게 연속적으로 이루어질 수 있는 새로운 형태의 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention improves the problems of the prior art, the piston is provided with a marker detection sensor, such as a proximity sensor which is installed at a position spaced apart from the flywheel and a marker installed around the rotational center axis of the flywheel to detect the marker. Accurately detect the point where the cylinder is located at the top dead center and the bottom dead center.When the piston is located at the top dead center, a polarized current is applied to the solenoid to induce the piston to descend, while the piston is located at the bottom dead center. It is an object of the present invention to provide an engine and a control device using a new type of magnetic force that can be applied to the solenoid having a polarity to induce the rise of the piston so that the reciprocating motion of the piston can be smoothly and stably continuously.

또한, 본 발명은 실린더 외부에 피스톤의 위치를 검출하기 위한 마커와 마커검출센서가 설치되어 엔진의 타 구성요소와의 간섭이 최소화됨에 따라 마커와 마커검출센서와 같은 제어장치의 손상이 방지될 수 있는 새로운 형태의 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is provided with a marker and a marker detection sensor for detecting the position of the piston on the outside of the cylinder is minimized interference with other components of the engine can be prevented damage to the control device such as marker and marker detection sensor It is an object of the present invention to provide an engine and a control apparatus thereof using a new type of magnetic force.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 실린더 내부에 설치되는 피스톤의 승강운동이 커넥팅로드를 통해 크랭크축의 회전운동으로 변환되는 엔진에 영구자석과 솔레노이드가 구비되어 상기 피스톤의 승강운동이 상기 영구자석의 자기력과 상기 솔레노이드를 흐르는 전류에 의한 자기력의 상호작용에 의해 구현될 수 있도록 하는 자기력을 이용한 엔진의 제어장치에 있어서, 상기 크랭크축과 결합되는 플라이휠의 회전중심축 둘레의 정해진 위치에 설치되어 상기 플라이휠과 일체로 회전하게 되는 마커와; 상기 플라이휠로부터 이격된 위치에 고정설치되어 상기 마커의 위치를 검출하게 되는 마커검출센서 및; 상기 마커검출센서와 연결되어 상기 마커의 위치정보를 입력받게 되고, 상기 마커의 위치정보에 따라 상기 솔레노이드의 작동을 제어하게 되는 컨트롤러를 포함하여, 상기 마커검출센서와 마커는 상기 피스톤이 상사점과 하사점 중에서 선택된 어느 하나에 위치하게 될 시 일직선상에 위치되도록 배치되고, 상기 마커검출센서는 일직선상에 위치된 마커만을 인식하여 상기 마커의 인식유무정보를 마커의 위치정보로서 상기 컨트롤러로 입력하게 되며, 상기 컨트롤러는 상기 마커검출센서에 의해 상기 마커가 인식되면 상기 피스톤이 상사점과 하사점 중에서 선택된 어느 하나에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 상승과 하강 중에서 선택된 어느 하나를 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is provided with a permanent magnet and a solenoid in the engine that the lifting motion of the piston installed inside the cylinder is converted to the rotational movement of the crankshaft through a connecting rod of the piston A control apparatus of an engine using a magnetic force that allows a lifting movement to be implemented by the magnetic force of the permanent magnet and the magnetic force caused by the current flowing through the solenoid, the control device of the engine around the center of rotation of the flywheel coupled with the crankshaft A marker installed at a predetermined position to rotate integrally with the flywheel; A marker detection sensor fixedly installed at a position spaced apart from the flywheel to detect a position of the marker; The controller is connected to the marker detection sensor to receive the position information of the marker, and includes a controller to control the operation of the solenoid according to the position information of the marker, wherein the marker detection sensor and the marker have a top dead center. When located at any one selected from the bottom dead center is disposed so as to be located in a straight line, the marker detection sensor recognizes only the marker located in a straight line to input the presence or absence information of the marker to the controller as the marker position information When the marker is recognized by the marker detection sensor, the controller determines that the piston is located at any one selected from a top dead center and a bottom dead center, thereby inducing a polarity to induce any one selected from the rising and falling of the piston. It is characterized in that the excitation current is applied to the solenoid.

이와 같은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치에서 상기 마커는 상기 플라이휠의 회전중심축을 중심으로 하여 정반대편에 위치하게 되는 제1마커와 제2마커로 이루어지고, 상기 마커검출센서는 상기 피스톤이 상사점에 위치하게 될 시 상기 제1마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제1 마커만을 인식하게 되는 제1마커검출센서와 피스톤이 하사점에 위치하게 될 시 상기 제2마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제2마커만을 인식하게 되는 제2마커검출센서로 이루어져, 상기 컨트롤러는 상기 제1마커검출센서에 의해 상기 제1마커가 인식되면 상기 피스톤이 상사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 하강을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하고, 상기 제2마커검출센서에 의해 상기 제2마커가 인식되면 상기 피스톤이 하사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 상승을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.In the control apparatus of the engine using the magnetic force according to the present invention, the marker is composed of the first marker and the second marker which is located on the opposite side with respect to the rotational center axis of the flywheel, the marker detection sensor is the piston When positioned at the top dead center, the first marker detection sensor and the piston are positioned to be in line with the first marker and recognize only the first marker located at the straight line. And a second marker detection sensor arranged to be positioned in line with the marker to recognize only the second marker positioned in a straight line. The controller is configured to recognize the first marker by the first marker detection sensor. It is determined to be located at the top dead center so that a current having a polarity that induces the lowering of the piston is applied to the solenoid, and By the second sensor when the detection marker and the second marker is recognized and it is determined that the piston is located at the bottom dead center characterized in that a current having a polarity which induces an increase in the piston to be applied to the solenoid.

이와 같은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치에서 상기 크랭크축은 다수개의 실린더 내부에 설치되는 다수개의 피스톤과 커넥팅로드를 통해 연결되는 것이고, 상기 마커와 마커검출센서는 각각의 피스톤에 대응하여 상기 플라이휠의 반경방향으로 서로 이격되어 다수개의 세트를 이루며 형성되는 것을 특징으로 한다.In the control apparatus of the engine using the magnetic force according to the present invention, the crankshaft is connected through a plurality of pistons and connecting rods installed in a plurality of cylinders, and the marker and the marker detection sensor correspond to the respective pistons. The flywheel is characterized by being formed in a plurality of sets spaced apart from each other in the radial direction.

이와 같은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치에서 상기 마커검출센서는 근접센서가 사용되고, 상기 컨트롤러는 계전기(relay)와 SCR무접점반도체 중에서 선택된 어느 하나를 사용하여 상기 솔레노이드로 인가되는 전류를 제어하게 되는 것을 특징으로 한다.In the control apparatus of the engine using the magnetic force according to the present invention, the marker detection sensor is a proximity sensor is used, the controller uses any one selected from the relay (relay) and SCR contactless semiconductor to the current applied to the solenoid It is characterized in that the control.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 영구자석의 자기력과 솔레노이드를 흐르는 전류에 의한 자기력의 상호작용에 의해 구동될 수 있도록 하는 자기력을 이용한 엔진에 있어서, 상하방향으로 S-N극성을 띠는 영구자석이 헤드(head)를 이루는 피스톤과; 상기 피스톤이 위치하게 되는 내부공간이 형성되어 상기 피스톤이 상사점과 하사점 사이를 승강운동하도록 하되, 상기 상사점과 하사점을 포함하여 상기 내부공간 둘레를 상하방향으로 감고 있는 코일형태로 이루어진 솔레노이드가 설치되어 상기 피스톤의 헤드가 상기 솔레노이드 내부에서 승강운동하도록 하고, 상기 솔레노이드에 전류가 인가되면 상기 내부공간의 상하방향으로 자기력이 형성되도록 하는 실린더 및; 상기 피스톤의 위치정보를 검출하고, 상기 피스톤의 위치정보에 따라 상기 실린더에 설치된 솔레노이드로 인가되는 전류의 극성을 제어하여 상기 솔레노이드에 의해 형성되는 상기 실린더 내부공간의 자기력 방향에 따라 상기 피스톤의 헤드를 이루는 영구자석에 부여되는 힘의 방향이 달라지면서 상기 피스톤의 승강운동을 유도하게 되는 제어장치로 이루어져, 상기 피스톤이 상사점에 위치하게 되면 상기 피스톤의 하강운동을 유도하는 극성의 전류가 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드로 인가되도록 하고, 상기 피스톤이 하사점에 위치하게 되면 상기 피스톤의 상승운동을 유도하는 극성의 전류가 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the present invention for achieving the above object, the present invention in the engine using a magnetic force to be driven by the interaction of the magnetic force of the magnetic force of the permanent magnet and the current flowing through the solenoid, in the vertical direction A piston in which a permanent magnet having an SN polarity forms a head; The inner space is formed where the piston is located so that the piston moves up and down between the top dead center and the bottom dead center, the solenoid made of a coil shape wound around the inner space in the vertical direction including the top dead center and the bottom dead center. Is installed so that the head of the piston to move up and down inside the solenoid, when the current is applied to the solenoid and the magnetic force is formed in the vertical direction of the inner space; Detects the position information of the piston, and controls the polarity of the current applied to the solenoid installed in the cylinder in accordance with the position information of the piston to adjust the head of the piston according to the magnetic force direction of the cylinder inner space formed by the solenoid. Consists of a control device that induces the lifting movement of the piston while the direction of the force applied to the permanent magnet is made different, when the piston is located at the top dead center current of the polarity to induce the downward movement of the piston When the piston is applied to the solenoid, and when the piston is located at the bottom dead center is characterized in that the current of the polarity inducing the upward movement of the piston is applied to the solenoid by the control device.

이와 같은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진에서 상기 제어장치는 상기 크랭크축과 결합되는 플라이휠의 회전중심축 둘레의 정해진 위치에 설치되어 상기 플라이휠과 일체로 회전하게 되고, 상기 플라이휠의 회전중심축을 중심으로 하여 정반대편에 위치하게 되는 제1마커와 제2마커로 이루어지게 되는 마커와; 상기 플라이휠로부터 이격된 위치에 고정설치되어 상기 마커의 위치를 검출하게 되고, 상기 피스톤이 상사점에 위치하게 될 시 상기 제1마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제1마커만을 인식하게 되는 제1마커검출센서와 피스톤이 하사점에 위치하게 될 시 상기 제2마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제2마커만을 인식하게 되는 제2마커검출센서로 이루어진 마커검출센서 및; 상기 마커검출센서와 연결되어 상기 마커의 위치정보를 입력받게 되고, 상기 마커의 위치정보에 따라 상기 솔레노이드의 작동을 제어하게 되되, 상기 제1마커검출센서에 의해 상기 제1마커가 인식되면 상기 피스톤이 상사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 하강을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하고, 상기 제2마커검출센서에 의해 상기 제2마커가 인식되면 상기 피스톤이 하사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 상승을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the engine using the magnetic force according to the present invention, the control device is installed at a predetermined position around the center of rotation of the flywheel coupled to the crankshaft to rotate integrally with the flywheel, and centered on the center of rotation of the flywheel A marker which is composed of a first marker and a second marker which are positioned opposite to each other; It is fixedly installed at a position spaced apart from the flywheel to detect the position of the marker, and when the piston is located at the top dead center, only the first marker disposed in line with the first marker and positioned in a straight line Marker consisting of a first marker detection sensor to be recognized and a second marker detection sensor disposed to be in line with the second marker when the piston is located at the bottom dead center to recognize only the second marker located in a straight line. Detection sensor; The piston is connected to the marker detection sensor to receive the position information of the marker, and controls the operation of the solenoid according to the position information of the marker. When the first marker is recognized by the first marker detection sensor, the piston It is determined that it is located at the top dead center so that a current having a polarity that induces the lowering of the piston is applied to the solenoid, and when the second marker is recognized by the second marker detection sensor, the piston is located at the bottom dead center. It is characterized in that it comprises a controller that is determined to be positioned to apply a current having a polarity to induce the rise of the piston to the solenoid.

본 발명에 의한 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치에 의하면 피스톤이 실린더 내 상사점과 하사점에 위치하게 되는 지점을 정확히 검출하여 피스톤의 하강운동 및 상승운동을 유도함으로써 피스톤의 왕복운동이 원활하고 안정되게 연속 적으로 이루어져 엔진 효율이 증대되는 효과를 가진다. 또한, 피스톤의 위치를 검출하기 위한 마커와 마커검출센서와 같은 제어장치의 구성요소가 실린더 외부에 설치되어 엔진의 타 구성요소와의 간섭이 최소화됨에 따라 마커와 마커검출센서와 같은 제어장치의 손상이 방지된다.According to the engine and its control apparatus using the magnetic force according to the present invention, the reciprocating motion of the piston is smooth and stable by inducing the downward movement and the upward movement of the piston by accurately detecting the position where the piston is located at the top dead center and the bottom dead center in the cylinder. It is made continuously so that the engine efficiency is increased. In addition, damage to control devices such as markers and marker detection sensors may occur as components of the control devices such as markers and marker detection sensors for detecting the position of the piston are installed outside the cylinder to minimize interference with other components of the engine. This is avoided.

본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치는 실린더 내부에 설치되는 피스톤의 승강운동이 커넥팅로드를 통해 크랭크축의 회전운동으로 변환되는 엔진에 영구자석과 솔레노이드가 구비되어 피스톤의 승강운동이 영구자석의 자기력과 솔레노이드를 흐르는 전류에 의한 자기력의 상호작용에 의해 구현될 수 있도록 한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치는 플라이휠의 회전중심축 둘레에 설치되는 마커와 플라이휠로부터 이격된 위치에 설치되는 마커검출센서를 구비하여 피스톤이 실린더 내 상사점과 하사점에 위치하게 되는 지점을 정확히 검출하도록 하고, 마커검출센서와 연결되는 컨트롤러에 의해 피스톤이 상사점에 위치하게 되면 피스톤의 하강을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 솔레노이드에 인가되는 한편 피스톤이 하사점에 위치하게 되면 피스톤의 상승을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 솔레노이드에 인가되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The engine and its control apparatus using the magnetic force according to the present invention is provided with a permanent magnet and a solenoid in the engine that the lifting movement of the piston installed inside the cylinder is converted to the rotational movement of the crankshaft through the connecting rod, so that the lifting movement of the piston is a permanent magnet It can be realized by the interaction of the magnetic force of the magnetic force with the current flowing through the solenoid. The engine and its control apparatus using the magnetic force according to the present invention has a marker installed around the center of rotation of the flywheel and a marker detection sensor installed at a position spaced apart from the flywheel, so that the piston is located at the top dead center and the bottom dead center of the cylinder. When the piston is located at the top dead center by the controller connected to the marker detection sensor, a polarized current is applied to the solenoid while the piston is located at the bottom dead center. The technical feature is that a current having a polarity that induces the rise of the piston is applied to the solenoid.

본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치(30)는 영구자석(22)이 피 스톤(20)에 위치되고, 솔레노이드(14)가 피스톤(20)을 둘러싸며 실린더(10)에 위치되는 구성의 엔진을 포함하여 영구자석(22)과 솔레노이드(14)가 설치되는 위치를 달리한 다양한 구성의 엔진에 적용될 수 있는 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치(30)가 영구자석(22)과 솔레노이드(14)가 설치되는 위치를 달리하는 다양한 구성의 엔진에 적용될 수 있음을 표현한 것이다.The control device 30 of the engine using the magnetic force according to the present invention is a permanent magnet 22 is located on the piston 20, the solenoid 14 is configured to surround the piston 20 located in the cylinder 10 Including the engine of the permanent magnet 22 and the solenoid 14, which can be applied to the engine of a variety of configurations with different positions, Figure 1 is a control device of the engine using a magnetic force according to the present invention The permanent magnet 22 and the solenoid 14 is an expression that can be applied to the engine of a variety of different positions.

이와 같은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치(30)는 마커(40), 마커검출센서(50), 컨트롤러(60)를 포함하여 이루어진다.The control device 30 of the engine using the magnetic force according to the present invention comprises a marker 40, a marker detection sensor 50, the controller 60.

마커(40)는 크랭크축(90)과 결합되는 플라이휠(70)의 회전중심축 둘레의 정해진 위치에 설치되는 것으로, 플라이휠(70)과 일체로 회전하게 된다.The marker 40 is installed at a predetermined position around the center of rotation of the flywheel 70 coupled to the crankshaft 90, and rotates integrally with the flywheel 70.

이와 같은 마커(40)는 플라이휠(70)의 일측 표면이 설치될 수도 있고, 플라이휠(70)의 원주면에 설치될 수도 있다.Such a marker 40 may be installed on one surface of the flywheel 70, or may be installed on the circumferential surface of the flywheel 70.

마커검출센서(50)는 플라이휠(70)로부터 이격된 위치에 고정설치되어 마커(40)의 위치를 검출하게 되는 것으로, 마커(40)가 플라이휠(70)의 일측 표면에 설치되는 경우에는 플라이휠(70)의 일측 표면으로부터 전방으로 이격된 위치에 설치되도록 하고, 마커(40)가 플라이휠(70)의 원주면에 설치되는 경우에는 플라이휠(70)의 원주면으로부터 반경방향으로 이격된 위치에 설치되도록 한다. 이와 같은 마커검출센서(50)는 마커(40)와 달리 회전되지 않게 피스톤(20), 커넥팅로드(80), 크랭크축(90), 플라이휠(70)과 같은 엔진(100)의 회전구성요소가 아닌 엔진(100)의 고정구성요소에 고정설치된다.The marker detection sensor 50 is fixed at a position spaced apart from the flywheel 70 to detect the position of the marker 40. When the marker 40 is installed on one surface of the flywheel 70, the flywheel ( To be installed at a position spaced forward from one surface of the 70, and when the marker 40 is installed on the circumferential surface of the flywheel 70 to be installed at a position radially spaced apart from the circumferential surface of the flywheel 70 do. The marker detection sensor 50 is a rotational component of the engine 100 such as the piston 20, the connecting rod 80, the crankshaft 90, the flywheel 70 is not rotated unlike the marker 40 Not fixed to the fixed component of the engine 100 is installed.

상기와 같은 마커(40)와 마커검출센서(50)는 피스톤(20)이 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 중에서 선택된 어느 하나에 위치하게 될 시 일직선상에 위치되도록 배치되는데, 마커검출센서(50)는 일직선상에 위치된 마커(40)만을 인식하여 마커(40)의 인식유무정보를 마커(40)의 위치정보로서 컨트롤러(60)로 입력하게 한다. 이를 위하여 마커검출센서(50)로는 근접센서가 사용되는 것이 바람직하다.The marker 40 and the marker detection sensor 50 as described above are disposed so that the piston 20 is located in a straight line when the piston 20 is located at any one selected from the top dead center (TDC) and the bottom dead center (BDC). The sensor 50 recognizes only the marker 40 positioned in a straight line to input the presence or absence of the recognition of the marker 40 to the controller 60 as the position information of the marker 40. For this purpose, it is preferable that a proximity sensor is used as the marker detection sensor 50.

한편, 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치(30)는 피스톤(20)이 상사점에 위치하게 될 시 서로 일직선상에 위치되도록 배치되는 하나의 마커(40)와 하나의 마커검출센서(50)가 구비되어 피스톤(20)이 상사점에 위치하게 되는 지점만을 정확하게 검출하여 피스톤(20)의 하강운동만을 제어하도록 할 수도 있으나, 보다 안정되고 원활한 피스톤(20)의 왕복운동을 도모하기 위하여 두개의 마커(40)와 두개의 마커검출센서(50)가 구비되어 피스톤(20)이 상사점에 위치하게 되는 지점과 피스톤(20)이 하사점에 위치하게 되는 지점을 각각 정확하게 검출하여 피스톤(20)의 하강운동과 상승운동이 동시에 제어될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 하나의 마커(40)와, 서로 180°의 각도를 이루어 플라이휠(70)의 회전중심축을 중심으로 정반대편에 위치하게 되는 두개의 마커검출센서(50)를 구비하여 하나의 마커검출센서(50)는 피스톤(20)이 상사점에 위치하게 되는 지점을 검출하도록 하고, 나머지 하나의 마커검출센서(50)는 피스톤(20)이 하사점에 위치하게 되는 지점을 검출하도록 할 수도 있다.On the other hand, the control device 30 of the engine using the magnetic force according to the present invention is one marker 40 and one marker detection sensor disposed so as to be located in a straight line with each other when the piston 20 is located at the top dead center ( 50 may be provided to precisely detect only the point where the piston 20 is located at the top dead center to control only the downward movement of the piston 20, but in order to achieve a more stable and smooth reciprocation of the piston 20. Two markers 40 and two marker detection sensors 50 are provided to accurately detect the point where the piston 20 is located at the top dead center and the point at which the piston 20 is located at the bottom dead center, respectively. It is desirable to allow the down and up movements of 20) to be controlled simultaneously. Of course, one marker 40 and two marker detection sensors 50 which are positioned opposite to each other about the center of rotation of the flywheel 70 at an angle of 180 ° with one marker detection sensor ( 50 may detect a point at which the piston 20 is located at the top dead center, and the other marker detection sensor 50 may detect a point at which the piston 20 is located at the bottom dead center.

이와 달리 하나의 마커검출센서(50)와, 서로 180°의 각도를 이루어 플라이휠(70)의 회전중심축을 중심으로 정반대편에 위치하게 되는 두개의 마커(40)를 구비하여 하나의 마커(40)는 피스톤(20)이 상사점에 위치하게 되는 지점의 검출을 유도하도록 하고, 나머지 하나의 마커(40)는 피스톤(20)이 하사점에 위치하게 되는 지점의 검출을 유도하도록 할 수도 있음은 물론이다.Alternatively, one marker 40 includes one marker detection sensor 50 and two markers 40 which are positioned opposite to each other about an axis of rotation of the flywheel 70 at an angle of 180 ° to each other. May induce the detection of the point where the piston 20 is located at the top dead center, and the other marker 40 may induce the detection of the point at which the piston 20 is located at the bottom dead center. to be.

한편, 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진(100)은 다수개의 실린더(10)와 이에 대응하는 다수개의 피스톤(20)이 구비되는 다기통 엔진으로 구성되어 크랭크축(90)이 다수개의 실린더(10) 내부에 설치되는 다수개의 피스톤(20)과 커넥팅로드(80)를 통해 연결될 수 있는데, 이와 같은 다기통 엔진으로서 다수개의 피스톤(20)을 구비하는 경우 마커(40)와 마커검출센서(50)는 각각의 피스톤(20)에 대응하여 플라이휠(70)의 반경방향으로 서로 이격되어 다수개의 세트를 이루며 설치될 수 있다. 이는 각각의 피스톤(20)에 대응하는 마커(40)와 마커검출센서(50)가 서로 간섭되는 것을 방지하기 위함이다.On the other hand, the engine 100 using the magnetic force according to the present invention is composed of a multi-cylinder engine is provided with a plurality of cylinders 10 and a plurality of pistons 20 corresponding thereto, the crank shaft 90 is a plurality of cylinders (10) ) Can be connected through a plurality of pistons 20 and the connecting rod 80 installed inside, such a multi-cylinder engine having a plurality of pistons 20, the marker 40 and the marker detection sensor 50 Corresponding to each piston 20 may be installed in a plurality of sets spaced apart from each other in the radial direction of the flywheel (70). This is to prevent the marker 40 and the marker detection sensor 50 corresponding to each piston 20 from interfering with each other.

컨트롤러(60)는 마커검출센서(50)와 연결되어 마커(40)의 위치정보를 입력받게 되고, 마커(40)의 위치정보에 따라 솔레노이드(14)의 작동을 제어하게 되는 것이다. 이와 같은 컨트롤러(60)는 마커검출센서(50)에 의해 마커(40)가 인식되면 피스톤(20)이 상사점과 하사점 중에서 선택된 어느 하나에 위치된 것으로 판단하여 피스톤(20)의 상승과 하강 중에서 선택된 어느 하나를 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 솔레노이드(14)로 인가하게 된다.The controller 60 is connected to the marker detection sensor 50 to receive the position information of the marker 40 and to control the operation of the solenoid 14 according to the position information of the marker 40. When the controller 40 recognizes the marker 40 by the marker detection sensor 50, the controller 60 determines that the piston 20 is located at any one selected from a top dead center and a bottom dead center to raise and lower the piston 20. A current having a polarity that induces any one selected from among them is applied to the solenoid 14.

본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진(100)은 피스톤(20)이 승강하게 되는 실린더(10)의 내부공간(12)을 둘러싸는 솔레노이드(14)에 전류가 인가되면 솔레노이드(14)의 내부 즉 실린더(10)의 내부공간에 상하방향으로 자기장이 형성되게 되는데, 이와 같이 솔레노이드(14)에 의해 형성되는 자기장의 방향은 솔레노이드(14)로 인가되는 전류의 방향에 따라 달라지게 되고, 솔레노이드(14)에 의해 형성되는 자기장의 방향에 따라 피스톤(20)은 하강운동하거나 상승운동하게 되는 것이다.In the engine 100 using the magnetic force according to the present invention, when a current is applied to the solenoid 14 surrounding the inner space 12 of the cylinder 10 in which the piston 20 is lifted, the inner of the solenoid 14, that is, the cylinder. The magnetic field is formed in the up and down direction in the inner space of the (10), the direction of the magnetic field formed by the solenoid 14 is changed depending on the direction of the current applied to the solenoid 14, the solenoid 14 According to the direction of the magnetic field formed by the piston 20 is to move down or up.

즉, 실린더(10)에 위치되는 솔레노이드(14)에 의해 형성되는 자기장의 방향에 따라 피스톤(20)에 위치되는 영구자석(22)은 하측 방향으로 힘을 부여받아 피스톤(20)이 하강운동하도록 하거나, 상측 방향으로 힘을 부여받아 피스톤(20)이 상승운동하도록 하는데, 상기와 같이 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치(30)에서는 컨트롤러(60)에 의해 피스톤(20)이 상사점에 위치하는지 하사점에 위치하는지를 정확하게 검출하여 솔레노이드(14)로 인가되는 전원의 극성을 변경시킴으로써 솔레노이드(14)로 인가되는 전류의 방향을 교번시켜 피스톤(20)의 하강운동과 피스톤(20)의 상승운동을 정확하게 제어할 수 있게 되는 것이다.That is, the permanent magnet 22 located in the piston 20 is applied downward in accordance with the direction of the magnetic field formed by the solenoid 14 positioned in the cylinder 10 so that the piston 20 moves downward. Alternatively, the piston 20 is upwardly moved by applying a force in an upward direction. As described above, in the controller 30 of the engine using the magnetic force according to the present invention, the piston 20 is top dead center by the controller 60. By accurately detecting whether it is located at the bottom dead center or by changing the polarity of the power applied to the solenoid 14, thereby alternating the direction of the current applied to the solenoid 14, thereby lowering the piston 20 and moving the piston 20. It is possible to accurately control the upward movement.

여기서, 컨트롤러(60)는 계전기(relay)와 SCR무접점반도체 중에서 선택된 어느 하나를 사용하여 솔레노이드(14)로 인가되는 전류를 제어하게 된다.Here, the controller 60 controls the current applied to the solenoid 14 by using any one selected from a relay and an SCR solid-state semiconductor.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6. On the other hand, in the drawings and detailed description showing and referring to the configuration and operation easily understood by those skilled in the art from the engine and its control apparatus using a general magnetic force is briefly or omitted. In particular, in the drawings and detailed description of the drawings, detailed descriptions and illustrations of specific technical configurations and operations of elements not directly related to technical features of the present invention are omitted, and only the technical configurations related to the present invention are briefly shown or described. It was.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 보여주기 위한 블록도이고, 도 3의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 플라이휠에 마커가 설치된 상태를 보여주기 위한 도면이며, 도 3의 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 플라이휠에 설치된 마커간의 위치관계를 보여주기 위한 도면이고, 도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 마커와 마커검출센서를 보여주기 위한 도면이며, 도 5의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진에서 피스톤이 상사점에서 하강운동하는 상태를 보여주기 위한 도면이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진에서 피스톤이 하사점에서 상승운동하는 상태를 보여주기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 다수개의 실린더 외주면에 솔레노이드가 설치된 상태를 보여주기 위한 도면이다.Figure 2 is a block diagram showing an engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 (a) is a state in which a marker is installed on the flywheel constituting the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention Figure 3 (b) is a view for showing the positional relationship between the markers installed on the flywheel constituting the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention, Figures 4 (a) and ( b) is a view showing a marker and a marker detection sensor forming a engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 5 (a) is a piston in the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention Figure 5 is a view showing a state in which the downward movement in the top dead center, Figure 5 (b) is the bottom dead center of the piston in the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention A view for showing a state in which stand upward movement, Fig. 6 is a view for showing a state in the solenoid is installed in the outer circumferential surface a plurality of cylinders constituting the engine using a magnetic force according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진(100)은 피스톤(20a)(20b)(20c), 실린더(10a)(10b)(10c), 제어장치(30)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the engine 100 using the magnetic force according to the preferred embodiment of the present invention includes a piston 20a, 20b, 20c, a cylinder 10a, 10b, 10c, and a control device 30. It is made, including.

피스톤(20a)(20b)(20c)은 상하방향으로 S-N극성을 띠는 영구자석(22)이 헤드(head)를 이루고 있다. The pistons 20a, 20b and 20c have a permanent magnet 22 having S-N polarity in the vertical direction and form a head.

실린더(10a)(10a)(10c)는 피스톤(20a)(20b)(20c)이 위치하게 되는 내부공간(12)이 형성되어 피스톤(20)이 상사점과 하사점 사이를 승강운동하도록 하는 것이다.The cylinders 10a, 10a, and 10c have an internal space 12 in which the pistons 20a, 20b, and 20c are located so that the piston 20 can move up and down between the top dead center and the bottom dead center. .

이와 같은 실린더(10a)(10b)(10c)에는 도 5와 도 6에서와 같이 상사점과 하사점을 포함하여 내부공간(12) 둘레를 상하방향으로 감고 있는 코일형태로 이루어진 솔레노이드(14)가 외주면 둘레를 따라 설치되어 있는데, 이와 같은 솔레노이드(14)에 전류가 인가되면 솔레노이드(14)의 내부인 실린더(10a)(10b)(10c)의 내부공간으로 자기장이 상하방향으로 형성됨으로써 피스톤(20)의 헤드를 이루는 영구자석(22)에 힘이 부여되어 피스톤(20)의 헤드가 솔레노이드(14) 내부에서 승강운동하게 된다.The cylinders 10a, 10b, and 10c have a solenoid 14 having a coil shape wound up and down around the inner space 12 including top dead center and bottom dead center as shown in FIGS. 5 and 6. When the current is applied to the solenoid 14, the magnetic field is formed in the inner space of the cylinders 10a, 10b, 10c of the solenoid 14, and the piston 20 Force is applied to the permanent magnets 22 forming the head of the piston 20 so that the head of the piston 20 is moved up and down inside the solenoid 14.

여기서, 본 발명의 자기력을 이용한 엔진(100)은 상기와 같이 피스톤(20)이 상하방향으로 승강운동하더라도 피스톤(20)에 위치되는 영구자석(22)이 실린더(10) 에 위치되는 솔레노이드(14)의 내부에 지속적으로 위치되도록 함으로써 솔레노이드(14)가 형성시키는 자기력에 의한 힘을 지속적으로 받게 됨에 따라 피스톤(20)의 승강운동이 원활하고 안정되게 이루어지게 되는 것이다.Here, in the engine 100 using the magnetic force of the present invention, even if the piston 20 moves up and down as described above, the solenoid 14 in which the permanent magnet 22 located in the piston 20 is located in the cylinder 10. By continuing to be positioned in the interior of the solenoid 14 is to receive a force due to the magnetic force to form a continuous lifting motion of the piston 20 is made to be smooth and stable.

제어장치(30)는 피스톤(20a)(20b)(20c)의 위치정보를 검출하고, 피스톤(20a)(20b)(20c)의 위치정보에 따라 실린더(10a)(10b)(10c)에 설치된 솔레노이드(14)로 인가되는 전류의 극성을 제어하여 솔레노이드(14)에 의해 형성되는 실린더(10a)(10b)(10c) 내부공간의 자기력 방향에 따라 피스톤(20a)(20b)(20c)의 헤드를 이루는 영구자석(22)에 부여되는 힘의 방향이 달라지면서 피스톤(20a)(20b)(20c)의 승강운동을 유도하게 되는 것이다.The controller 30 detects the positional information of the pistons 20a, 20b and 20c and is installed in the cylinders 10a, 10b and 10c according to the positional information of the pistons 20a, 20b and 20c. The heads of the pistons 20a, 20b and 20c are controlled in accordance with the direction of the magnetic force of the inner spaces of the cylinders 10a, 10b and 10c formed by the solenoid 14 by controlling the polarity of the current applied to the solenoid 14. The direction of the force applied to the permanent magnet 22 forming the will be to induce the lifting movement of the piston (20a) (20b) (20c).

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어장치(30)는 마커(40), 마커검출센서(50), 컨트롤러(60)로 이루어진다.Here, the control device 30 according to a preferred embodiment of the present invention is composed of a marker 40, a marker detection sensor 50, the controller 60.

마커(40)는 크랭크축(90)과 결합되는 플라이휠(70)의 회전중심축 둘레의 정해진 위치에 설치되어 플라이휠(70)과 일체로 회전하게 되고, 플라이휠(70)의 회전중심축을 중심으로 하여 정반대편에 위치하게 되는 제1마커(42)와 제2마커(44)로 이루어지게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진(100)은 3기통 엔진으로서 3개의 피스톤(20a)(20b)(20c)이 구비되는 구성임에 따라 각각의 피스톤(20a)(20b)(20c)이 상사점과 하사점에 위치하게 되는 지점을 검출하기 위하여 도 3의 (a)에서와 같이 3세트의 마커(42a)(42b)(42c)(44a)(44b)(44c)가 구비된다. 여기서 각 세트를 이루는 제1마커(42a)(42b)(42c)와 제2마 커(44a)(44b)(44c)의 쌍은 플라이휠(70)의 반경방향을 따라 이격된 위치에서 동심원상에 180°의 각도를 이루며 각각 배치되고, 각 세트의 마커(42a)(42b)(42c)(44a)(44b)(44c)는 플라이휠(70)의 일측면에 반경방향으로 서로 이격되어 배치되게 된다.Marker 40 is installed at a predetermined position around the center of rotation of the flywheel 70 coupled to the crankshaft 90 to rotate integrally with the flywheel 70, with the center of rotation of the flywheel 70 The first marker 42 and the second marker 44 are located on the opposite side, the engine 100 using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention is a three-cylinder engine three piston (20a) As shown in (a) of FIG. 3, in order to detect the point where the respective pistons 20a, 20b, and 20c are located at the top dead center and the bottom dead center, A set of markers 42a, 42b, 42c, 44a, 44b and 44c are provided. Here, the pair of first markers 42a, 42b, 42c and the second markers 44a, 44b, 44c constituting each set is concentrically spaced at positions spaced along the radial direction of the flywheel 70. Each of the markers 42a, 42b, 42c, 44a, 44b, and 44c is disposed at an angle of 180 ° and is spaced apart from each other in the radial direction on one side of the flywheel 70. .

이와 같이 구비되는 3세트의 마커(42a)(42b)(42c)(44a)(44b)(44c)는 도 3의 (b)에서와 같이 크랭크축(90)에 대하여 120°각도로 배치되는 각 피스톤(20a)(20b)(20c)에 대응하여 각각의 제1마커(42a)(42b)(42c)는 서로 120°의 각도를 이루며 배치되고, 이와 동시에 각각의 제2마커(44a)(44b)(44c)도 서로 120°의 각도를 이루며 배치된다. 물론 제1마커(42a)(42b)(42c)와 제2마커(44a)(44b)(44c)는 서로 180°의 각도를 이루고 있다.The three sets of markers 42a, 42b, 42c, 44a, 44b and 44c provided as described above are arranged at an angle of 120 ° with respect to the crankshaft 90 as shown in FIG. Corresponding to the pistons 20a, 20b and 20c, the respective first markers 42a, 42b and 42c are arranged at an angle of 120 ° to each other, and at the same time, the respective second markers 44a and 44b. ) 44c are also arranged at an angle of 120 ° to each other. Of course, the first markers 42a, 42b, 42c and the second markers 44a, 44b, 44c form an angle of 180 ° with each other.

마커검출센서(50)는 도 4에서와 같이 플라이휠(70)로부터 이격된 위치에 고정설치되어 마커(40)의 위치를 검출하게 되는 것으로 피스톤(20)이 상사점에 위치하게 될 시 제1마커(42)와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제1마커(42)만을 인식하게 되는 제1마커검출센서(52)와 피스톤(20)이 하사점에 위치하게 될 시 제2마커(44)와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제2마커(44)만을 인식하게 되는 제2마커검출센서(54)로 이루어지는데, 이와 같은 제1마커검출센서(52)와 제2마커검출센서(54)는 플라이휠(70)의 회전중심축을 중심으로 서로 정반대편에 위치하게 된다. The marker detection sensor 50 is fixedly installed at a position spaced apart from the flywheel 70 to detect the position of the marker 40 as shown in FIG. 4 when the piston 20 is located at the top dead center. When the first marker detection sensor 52 and the piston 20 are located at the bottom dead center, the first marker detection unit 52 is positioned so that the first marker 42 positioned in a straight line is positioned to be in line with the 42. The first marker detection sensor 52 and the second marker detection sensor 54 is disposed so as to be positioned in line with the 44 to recognize only the second marker 44 positioned in a straight line. The two marker detection sensors 54 are positioned opposite to each other about the rotational center axis of the flywheel 70.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마커검출센서(50)는 3세트로 설치 되는 마커(42a)(42b)(42c)(44a)(44b)(44c)에 대응하여 3세트의 마커검출센서(52a)(52b)(52c)(54a)(54b)(54c)로 이루어지게 된다.In addition, the marker detection sensor 50 according to the preferred embodiment of the present invention corresponds to three sets of marker detection sensors 42a, 42b, 42c, 44a, 44b, and 44c. 52a, 52b, 52c, 54a, 54b, and 54c.

컨트롤러(60)는 마커검출센서(50)와 연결되어 마커(40)의 위치정보를 입력받게 되고, 마커(40)의 위치정보에 따라 솔레노이드(14)의 작동을 제어하게 되는 것으로, 각각의 제1마커검출센서(52a)(52b)(52c)에 의해 각각의 제1마커(42a)(42b)(42c)가 인식되면 이에 대응하는 피스톤(20a)(20b)(20c)이 상사점에 위치된 것으로 판단하여 도 5의 (a)에서와 같이 해당되는 피스톤(20a)(20b)(20c)의 하강을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 해당되는 피스톤(20a)(20b)(20c)이 설치된 실린더(10a)(10b)(10c)에 형성된 솔레노이드(14)로 인가되도록 하고, 각각의 제2마커검출센서(54a)(54b)(54c)에 의해 각각의 제2마커(44a)(44b)(44c)가 인식되면 이에 대응하는 피스톤(20a)(20b)(20c)이 하사점에 위치된 것으로 판단하여 도 5의 (b)에서와 같이 해당되는 피스톤(20a)(20b)(20c)의 상승을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 해당되는 피스톤(20a)(20b)(20c)이 설치된 실린더(10a)(10b)(10c)에 형성된 솔레노이드(14)로 인가되도록 한다.The controller 60 is connected to the marker detection sensor 50 to receive the position information of the marker 40, and controls the operation of the solenoid 14 according to the position information of the marker 40. When each of the first markers 42a, 42b, 42c is recognized by the one marker detection sensors 52a, 52b, 52c, the corresponding pistons 20a, 20b, 20c are positioned at the top dead center. As shown in (a) of FIG. 5, the pistons 20a, 20b, and 20c corresponding to currents having polarities that induce the lowering of the corresponding pistons 20a, 20b, and 20c are installed. Each of the second markers 44a and 44b is applied to the solenoids 14 formed in the cylinders 10a, 10b and 10c, and each of the second marker detection sensors 54a, 54b and 54c is applied. When 44c is recognized, it is determined that the corresponding piston 20a, 20b, 20c is located at the bottom dead center, and as shown in (b) of FIG. 5, the corresponding piston 20a, 20b, 20c With polarity leading to an increase Current is to be applied to the corresponding piston (20a) (20b) (20c) is installed, the cylinder (10a), (10b), the solenoid (14) formed in (10c).

상기와 같이 구성되는 본 발명의 자기력을 이용한 엔진(100)은 마커(30)와 마커검출센서(40)에 의해 피스톤(20)이 상사점과 하사점에 위치하게 되는 지점을 정확하게 검출하여 반복적으로 실린더(10)에 설치된 솔레노이드(14)로 인가되는 전류의 극성을 교번시킴으로써 피스톤(20)의 왕복운동이 원활하고 안정되게 연속적으 로 이루어질 수 있게 되는 것이다.The engine 100 using the magnetic force of the present invention configured as described above repeatedly detects the point where the piston 20 is located at the top dead center and the bottom dead center by the marker 30 and the marker detection sensor 40 repeatedly. By alternating the polarity of the electric current applied to the solenoid 14 installed in the cylinder 10, the reciprocating motion of the piston 20 can be made continuously and smoothly and stably.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진 및 그의 제어장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, the engine using a magnetic force and a control apparatus thereof according to the embodiment of the present invention have been shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely described, for example, without departing from the spirit of the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that various changes and modifications are possible.

도 1은 본 발명에 따른 자기력을 이용한 엔진의 제어장치을 보여주기 위한 블록도;1 is a block diagram for showing a control apparatus of an engine using a magnetic force according to the present invention;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 보여주기 위한 블록도;2 is a block diagram for showing an engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 플라이휠에 마커가 설치된 상태를 보여주기 위한 도면;Figure 3 (a) is a view for showing a state in which a marker is installed on the flywheel constituting the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3의 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 플라이휠에 설치된 마커간의 위치관계를 보여주기 위한 도면;Figure 3 (b) is a view for showing the positional relationship between the markers installed on the flywheel forming the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 마커와 마커검출센서를 보여주기 위한 도면;Figure 4 (a) and (b) is a view for showing a marker and a marker detection sensor constituting the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진에서 피스톤이 상사점에서 하강운동하는 상태를 보여주기 위한 도면;Figure 5 (a) is a view for showing a state in which the piston descends at the top dead center in the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5의 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진에서 피스톤이 하사점에서 상승운동하는 상태를 보여주기 위한 도면;Figure 5 (b) is a view for showing a state in which the piston ascends at the bottom dead center in the engine using a magnetic force according to a preferred embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기력을 이용한 엔진을 이루는 다수개의 실린더 외주면에 솔레노이드가 설치된 상태를 보여주기 위한 도면이다.6 is a view showing a state in which the solenoid is installed on the outer circumferential surface of the plurality of cylinders forming the engine using a magnetic force according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 실린더 10a : 제1실린더10: cylinder 10a: first cylinder

10b : 제2실린더 10c : 제3실린더10b: 2nd cylinder 10c: 3rd cylinder

12 : 내부공간 14 : 솔레노이드12: internal space 14: solenoid

20 : 피스톤 20a : 제1피스톤20: piston 20a: first piston

20b : 제2피스톤 20c : 제3피스톤20b: second piston 20c: third piston

22 : 영구자석 30 : 제어장치22: permanent magnet 30: control device

40 : 마커 42, 42a, 42b, 42c : 제1마커40: markers 42, 42a, 42b, 42c: first marker

44, 44a, 44b, 44c : 제2마커 50 : 마커검출센서44, 44a, 44b, 44c: second marker 50: marker detection sensor

52, 52a, 52b, 52c : 제1마커검출센서52, 52a, 52b, 52c: first marker detection sensor

54, 54a, 54b, 54c : 제2마커검출센서54, 54a, 54b, 54c: second marker detection sensor

60 : 컨트롤러 70 : 플라이휠60 controller 70 flywheel

80 : 커넥팅로드 90 : 크랭크축80: connecting rod 90: crankshaft

100 : 자기력을 이용한 엔진100: engine using magnetic force

Claims (6)

실린더 내부에 설치되는 피스톤의 승강운동이 커넥팅로드를 통해 크랭크축의 회전운동으로 변환되는 엔진에 영구자석과 솔레노이드가 구비되어 상기 피스톤의 승강운동이 상기 영구자석의 자기력과 상기 솔레노이드를 흐르는 전류에 의한 자기력의 상호작용에 의해 구현될 수 있도록 하는 자기력을 이용한 엔진의 제어장치에 있어서,Permanent magnets and solenoids are provided in the engine, in which the lifting motion of the piston installed inside the cylinder is converted to the rotational motion of the crankshaft through the connecting rod, so that the lifting motion of the piston is caused by the magnetic force of the permanent magnet and the current flowing through the solenoid. In the control device of the engine using a magnetic force to be implemented by the interaction of, 상기 크랭크축과 결합되는 플라이휠의 회전중심축 둘레의 정해진 위치에 설치되어 상기 플라이휠과 일체로 회전하게 되는 마커와;A marker installed at a predetermined position around a center of rotation of the flywheel coupled to the crankshaft to rotate integrally with the flywheel; 상기 플라이휠로부터 이격된 위치에 고정설치되어 상기 마커의 위치를 검출하게 되는 마커검출센서 및;A marker detection sensor fixedly installed at a position spaced apart from the flywheel to detect a position of the marker; 상기 마커검출센서와 연결되어 상기 마커의 위치정보를 입력받게 되고, 상기 마커의 위치정보에 따라 상기 솔레노이드의 작동을 제어하게 되는 컨트롤러를 포함하여,And a controller connected to the marker detection sensor to receive position information of the marker and to control the operation of the solenoid according to the position information of the marker. 상기 마커검출센서와 마커는 상기 피스톤이 상사점과 하사점 중에서 선택된 어느 하나에 위치하게 될 시 일직선상에 위치되도록 배치되고,The marker detection sensor and the marker are arranged to be located in a straight line when the piston is located at any one selected from the top dead center and the bottom dead center. 상기 마커검출센서는 일직선상에 위치된 마커만을 인식하여 상기 마커의 인식유무정보를 마커의 위치정보로서 상기 컨트롤러로 입력하게 되며,The marker detection sensor recognizes only the markers located in a straight line, and inputs whether the marker is recognized or not as the position information of the marker to the controller. 상기 컨트롤러는 상기 마커검출센서에 의해 상기 마커가 인식되면 상기 피스톤이 상사점과 하사점 중에서 선택된 어느 하나에 위치된 것으로 판단하여 상기 피 스톤의 상승과 하강 중에서 선택된 어느 하나를 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 엔진의 제어장치.The controller determines that the piston is located at any one selected from the top dead center and the bottom dead center when the marker is recognized by the marker detection sensor, and has a polarity that induces any one selected from the rising and falling of the piston. Control device for an engine using a magnetic force, characterized in that the electric current is applied to the solenoid. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마커는 상기 플라이휠의 회전중심축을 중심으로 하여 정반대편에 위치하게 되는 제1마커와 제2마커로 이루어지고,The marker is composed of a first marker and a second marker which is located on the opposite side with respect to the rotation center axis of the flywheel, 상기 마커검출센서는 상기 피스톤이 상사점에 위치하게 될 시 상기 제1마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제1마커만을 인식하게 되는 제1마커검출센서와 피스톤이 하사점에 위치하게 될 시 상기 제2마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제2마커만을 인식하게 되는 제2마커검출센서로 이루어져,The marker detection sensor is disposed so that when the piston is located at the top dead center, the first marker detection sensor and the piston are located at the bottom dead center to recognize only the first marker located in a straight line. When positioned, it is made of a second marker detection sensor is arranged to be located in a straight line with the second marker to recognize only the second marker located in a straight line, 상기 컨트롤러는 상기 제1마커검출센서에 의해 상기 제1마커가 인식되면 상기 피스톤이 상사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 하강을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하고, 상기 제2마커검출센서에 의해 상기 제2마커가 인식되면 상기 피스톤이 하사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 상승을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 엔진의 제어장치.The controller determines that the piston is located at the top dead center when the first marker is recognized by the first marker detection sensor so that a current having a polarity that induces the piston to descend is applied to the solenoid. When the second marker is recognized by the second marker detection sensor, it is determined that the piston is located at the bottom dead center so that a current having a polarity that induces the piston to rise is applied to the solenoid. Control device of the used engine. 제 1항 또는 제2항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 크랭크축은 다수개의 실린더 내부에 설치되는 다수개의 피스톤과 커넥팅로드를 통해 연결되는 것이고,The crankshaft is connected through a plurality of pistons and connecting rods installed in the plurality of cylinders, 상기 마커와 마커검출센서는 각각의 피스톤에 대응하여 상기 플라이휠의 반경방향으로 서로 이격되어 다수개의 세트를 이루며 형성되는 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 엔진의 제어장치.The marker and the marker detection sensor is a control device of the engine using a magnetic force, characterized in that formed in a plurality of sets spaced apart from each other in the radial direction of the flywheel corresponding to each piston. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 마커검출센서는 근접센서가 사용되고,The marker detection sensor is a proximity sensor is used, 상기 컨트롤러는 계전기(relay)와 SCR무접점반도체 중에서 선택된 어느 하나를 사용하여 상기 솔레노이드로 인가되는 전류를 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 엔진의 제어장치.The controller is a control device of the engine using a magnetic force, characterized in that for controlling the current applied to the solenoid using any one selected from the relay (relay) and SCR contactless semiconductor. 영구자석의 자기력과 솔레노이드를 흐르는 전류에 의한 자기력의 상호작용에 의해 구동될 수 있도록 하는 자기력을 이용한 엔진에 있어서,In the engine using the magnetic force to be driven by the interaction of the magnetic force of the permanent magnet and the magnetic force by the current flowing through the solenoid, 상하방향으로 S-N극성을 띠는 영구자석이 헤드(head)를 이루는 피스톤과;A piston having a permanent magnet having S-N polarity in a vertical direction and forming a head; 상기 피스톤이 위치하게 되는 내부공간이 형성되어 상기 피스톤이 상사점과 하사점 사이를 승강운동하도록 하되, 상기 상사점과 하사점을 포함하여 상기 내부공간 둘레를 상하방향으로 감고 있는 코일형태로 이루어진 솔레노이드가 설치되어 상기 피스톤의 헤드가 상기 솔레노이드 내부에서 승강운동하도록 하고, 상기 솔레노이드에 전류가 인가되면 상기 내부공간의 상하방향으로 자기력이 형성되도록 하 는 실린더 및;The inner space is formed where the piston is located so that the piston moves up and down between the top dead center and the bottom dead center, the solenoid made of a coil shape wound around the inner space in the vertical direction including the top dead center and the bottom dead center. Is installed to allow the head of the piston to move up and down inside the solenoid, and when a current is applied to the solenoid, a magnetic force is formed in the vertical direction of the inner space; 상기 피스톤의 위치정보를 검출하고, 상기 피스톤의 위치정보에 따라 상기 실린더에 설치된 솔레노이드로 인가되는 전류의 극성을 제어하여 상기 솔레노이드에 의해 형성되는 상기 실린더 내부공간의 자기력 방향에 따라 상기 피스톤의 헤드를 이루는 영구자석에 부여되는 힘의 방향이 달라지면서 상기 피스톤의 승강운동을 유도하게 되는 제어장치로 이루어져,Detects the position information of the piston, and controls the polarity of the current applied to the solenoid installed in the cylinder in accordance with the position information of the piston to adjust the head of the piston according to the magnetic force direction of the cylinder inner space formed by the solenoid. Consists of a control device that induces the lifting movement of the piston while the direction of the force applied to the permanent magnet is made different, 상기 피스톤이 상사점에 위치하게 되면 상기 피스톤의 하강운동을 유도하는 극성의 전류가 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드로 인가되도록 하고,When the piston is located at the top dead center, a current of polarity inducing a downward movement of the piston is applied to the solenoid by the control device, 상기 피스톤이 하사점에 위치하게 되면 상기 피스톤의 상승운동을 유도하는 극성의 전류가 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 엔진.When the piston is located at the bottom dead center engine of the magnetic force to be applied to the solenoid by the electric current of the polarity inducing the upward movement of the piston. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어장치는 상기 크랭크축과 결합되는 플라이휠의 회전중심축 둘레의 정해진 위치에 설치되어 상기 플라이휠과 일체로 회전하게 되고, 상기 플라이휠의 회전중심축을 중심으로 하여 정반대편에 위치하게 되는 제1마커와 제2마커로 이루어지게 되는 마커와;The control device is installed at a predetermined position around the center of rotation of the flywheel coupled to the crankshaft to rotate integrally with the flywheel, the first marker is located on the opposite side with respect to the center of rotation of the flywheel; A marker which is made of a second marker; 상기 플라이휠로부터 이격된 위치에 고정설치되어 상기 마커의 위치를 검출하게 되고, 상기 피스톤이 상사점에 위치하게 될 시 상기 제1마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제1마커만을 인식하게 되는 제1마커검출센서 와 피스톤이 하사점에 위치하게 될 시 상기 제2마커와 일직선상에 위치되도록 배치되어 일직선상에 위치된 제2마커만을 인식하게 되는 제2마커검출센서로 이루어진 마커검출센서 및;It is fixedly installed at a position spaced apart from the flywheel to detect the position of the marker, and when the piston is located at the top dead center, only the first marker disposed in line with the first marker and positioned in a straight line A marker consisting of a first marker detection sensor to be recognized and a second marker detection sensor arranged to be positioned in line with the second marker when the piston is located at the bottom dead center to recognize only the second marker positioned in a straight line. Detection sensor; 상기 마커검출센서와 연결되어 상기 마커의 위치정보를 입력받게 되고, 상기 마커의 위치정보에 따라 상기 솔레노이드의 작동을 제어하게 되되, 상기 제1마커검출센서에 의해 상기 제1마커가 인식되면 상기 피스톤이 상사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 하강을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하고, 상기 제2마커검출센서에 의해 상기 제2마커가 인식되면 상기 피스톤이 하사점에 위치된 것으로 판단하여 상기 피스톤의 상승을 유도하게 되는 극성을 가진 전류가 상기 솔레노이드로 인가되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 엔진.The piston is connected to the marker detection sensor to receive the position information of the marker, and controls the operation of the solenoid according to the position information of the marker. When the first marker is recognized by the first marker detection sensor, the piston It is determined that it is located at the top dead center so that a current having a polarity that induces the lowering of the piston is applied to the solenoid, and when the second marker is recognized by the second marker detection sensor, the piston is located at the bottom dead center. And a controller configured to apply a current having a polarity, which is determined to be located, to induce a rise of the piston, to the solenoid.
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