RU2481969C2

RU2481969C2 - Hybrid vehicle

Info

Publication number: RU2481969C2
Application number: RU2011119709A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Звонов
Original assignee: Матвеев Владимир Анатольевич; Звонов Дмитрий Александрович
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2013-05-20

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to vehicles with motor-driven wheels. Hybrid vehicle comprises onboard power supply, electric power accumulator, electronic converter of accumulator power into three-phase variable voltage, electric drive of wheels, onboard computer and control board. Onboard power supply comprises plasma chemical pulse reactor. Magnetohydrodynamic generator and catalytic accumulator are sequentially fitted at plasma output of plasma chemical reactor. Said magnetohydrodynamic generator and catalytic accumulator are connected via output voltage with electric power accumulator. Electric drive of wheels comprises three-phase supply voltage electronic switch and unit of induction motors. Stator windings of induction motors are connected via three-phase feed voltage with output of electronic converter by electronic switch. Control input of electronic switch is connected via onboard computer with vehicle control board.

EFFECT: higher efficiency.

4 cl, 3 dwg

Description

Область техники. Изобретение относится к автомобильному транспорту, конкретно к гибридным автомобилям, использующим в качестве силового привода колес электродвигатели, с электропитанием от силовых аккумуляторных батарей, с подзарядкой последних от собственного источника электроэнергии, установленного на борту электромобиля.The field of technology. The invention relates to road transport, specifically to hybrid vehicles using electric motors as a power drive of wheels, powered by power storage batteries, recharging the latter from its own source of electricity installed on board an electric vehicle.

Уровень техники. Данные экологических исследований Института проблем химической физики РАН, Института физики атмосферы РАН и экологических организаций [1] показывают, что атмосфера Земли стремительно теряет свой кислород. За последние 200 лет содержание кислорода в атмосфере сократилось с 38% до 21%. Общее количество кислорода в атмосфере ежегодно уменьшается на 10 млрд. тонн. Реактивный лайнер, перелетая за 8 часов из Европы в Америку, расходует 50-75 тонн кислорода, который производится за это же время территорией леса площадью 25-50 тыс. га. Кроме того, прогрессирующий рост количества наземных транспортных средств усугубляет проблему дефицита кислорода в атмосфере Земли, особенно в крупных городах типа Москвы и Петербурга. При этом автомобили с расходом топлива 6÷20 кг/час сжигают не менее 1.2÷4 кг/час атмосферного кислорода для окисления углеводородного топлива, создавая дефицит кислорода на пути движения автомобиля. Учитывая, что общее количество активно эксплуатируемых автомобилей в мире составляет 3500 млн. шт. при условии их работы по 8 часов/сутки, общий урон атмосфере Земли (без учета работы ТЭЦ и самолетов, сжигающих не менее 20 тонн/час атмосферного кислорода каждый) составляет (1.2÷4) л/час×8 час/сутки×3500 10⁶=(33,6÷112) млрд. т/сутки атмосферного кислорода. Единственным источником восполнения атмосферного кислорода на Земле является фотосинтез кислорода зелеными водорослями океана и растительностью на суше при поглощении ими солнечного света. Учитывая непрерывное хищническую вырубку лесопокрытых территорий (в среднем лес восстанавливается лишь на 5% вырубок), а также - лесные пожары, естественное воспроизводство атмосферного кислорода путем его фотосинтеза отстает от его потребления. Подтверждением нарастающего дефицита кислорода в атмосфере Земли является расширение за последние 2 года на 40% диаметра озонных дыр в атмосфере Земли. Согласно [2-5] это объясняется тем, что единственным природным источником озона, защищающим флору и фауну Земли от губительного УФ излучения Солнца, в атмосфере Земли является атмосферный кислород, преобразуемый в озон верхних слоях атмосферы корпускулярным излучением Солнца, и в нижних слоях - преимущественно энергией грозовых разрядов атмосферного электричества.The level of technology. Environmental research data from the Institute of Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences, the Institute of Atmospheric Physics of the Russian Academy of Sciences and environmental organizations [1] show that the Earth’s atmosphere is rapidly losing its oxygen. Over the past 200 years, the oxygen content in the atmosphere has decreased from 38% to 21%. The total amount of oxygen in the atmosphere decreases annually by 10 billion tons. A jet liner, flying in 8 hours from Europe to America, consumes 50-75 tons of oxygen, which is produced during the same time by a forest area of 25-50 thousand ha. In addition, the progressive increase in the number of land vehicles exacerbates the problem of oxygen deficiency in the Earth’s atmosphere, especially in large cities such as Moscow and St. Petersburg. At the same time, cars with a fuel consumption of 6–20 kg / hour burn at least 1.2–4 kg / hour of atmospheric oxygen to oxidize hydrocarbon fuel, creating an oxygen deficit in the way the car moves. Given that the total number of actively operated cars in the world is 3,500 million. provided that they operate for 8 hours / day, the total damage to the Earth’s atmosphere (excluding the operation of thermal power plants and airplanes burning at least 20 tons / hour of atmospheric oxygen each) is (1.2 ÷ 4) l / hour × 8 hours / day × 3500 10 ⁶ = (33.6 ÷ 112) billion tons / day of atmospheric oxygen. The only source of replenishment of atmospheric oxygen on Earth is oxygen photosynthesis by green algae of the ocean and vegetation on land when they absorb sunlight. Given the continuous predatory deforestation of forested areas (on average, only 5% of deforestation is restored), as well as forest fires, the natural reproduction of atmospheric oxygen by photosynthesis lags behind its consumption. Confirmation of the growing oxygen deficiency in the Earth’s atmosphere is the expansion over the past 2 years by 40% of the diameter of ozone holes in the Earth’s atmosphere. According to [2-5], this is explained by the fact that the only natural source of ozone that protects the Earth’s flora and fauna from the destructive UV radiation of the Sun in the Earth’s atmosphere is atmospheric oxygen, which is converted into the ozone of the upper atmosphere by the corpuscular radiation of the Sun, and mainly in the lower layers the energy of lightning discharges of atmospheric electricity.

В связи с изложенным стоит задача экономии потребления атмосферного кислорода автомобильным транспортом ради сохранения жизни на Земле. Одним из направлений такой экономии является введение счетчиков воздухопотребления и налогов на кислород, потребляемый мощными автомашинами [6] взамен транспортного налога.In connection with the foregoing, the task is to save atmospheric oxygen consumption by road for the sake of saving life on Earth. One of the areas of such savings is the introduction of air consumption meters and oxygen taxes consumed by powerful cars [6] in return for the transport tax.

Другим направлением экономии атмосферного кислорода является снижение количества потребляемого кислорода транспортными средствами, к которому относится данное изобретение. Рассмотрим известные технические решения по данному направлению развития автомобильного транспорта.Another way of saving atmospheric oxygen is to reduce the amount of oxygen consumed by vehicles to which this invention relates. Consider the well-known technical solutions in this area of the development of road transport.

Известны попытки переоборудования автомобилей [7÷13] с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) для работы на обедненной топливной смеси углеродного топлива и/или атмосферного воздуха путем подвода в камеру сгорания ДВС электромагнитного излучения в момент сжатия и поджига топливной смеси высоковольтным электрическим разрядом (попытки инициирования плазмохимической реакции топливной смеси, прим. авторов).Known attempts to re-equip cars [7 ÷ 13] with internal combustion engines (ICE) to operate on a lean fuel mixture of carbon fuel and / or atmospheric air by supplying electromagnetic radiation to the combustion chamber of the ICE at the time of compression and ignition of the fuel mixture with a high-voltage electric discharge (attempts to initiate plasma-chemical reaction of the fuel mixture, approx. authors).

Однако эти попытки инициирования плазмохимической реакции [16, 24] в камере ДВС стандартных автомобилей к сожалению и к счастью испытателей не увенчались успехом. Это связано с тем, что при проведении указанных экспериментов не были учтены требуемые значения СВЧ-энергии возбуждения (Е_возб) и значения энергии выхода плазмохимической реакции (Е_вых). Согласно [16÷21, 24÷25] для возбуждения плазмохимической реакции газовой смеси при нормальном атмосферном давлении требуется создание плотности СВЧ-энергии ΔЕ_свч=(1-10) Дж/см³. При этом согласно [14÷15] с каждого см³ газовой смеси, например атмосферного воздуха, можно снять за счет плазмохимической реакции тепловую энергию ΔЕ_вых=(10⁵-10⁷) Дж/см³. Учитывая высокие требуемые значения плотности мощности (Р_свч=Е_свч/τ_сж) СВЧ-энергии из-за короткого времени сжатия (τ_сж) газовой смеси в цилиндре ДВС, а также изменяющийся объем камеры сгорания при вращении коленчатого вала ДВС периодическое и стабильное возбуждение плазмохимической реакции в ДВС автомобиля представляет трудно разрешимую техническую задачу. Численные значения величин Е_возб и Е_вых при одном обороте коленчатого вала ДВС могут быть найдены из условий:However, these attempts to initiate a plasmochemical reaction [16, 24] in the ICE chamber of standard cars unfortunately and fortunately for the testers were unsuccessful. This is due to the fact that during these experiments were not taken into account the required driving values of the microwave energy (E _exc) and output power values plasma chemical reaction (E _out). According to [16 ÷ 21, 24 ÷ 25], in order to excite the plasma-chemical reaction of the gas mixture at normal atmospheric pressure, it is necessary to create a microwave energy density ΔЕ _microwave = (1-10) J / cm ³ . Moreover, according to [14 ÷ 15], from each cm ^{3 of a} gas mixture, for example atmospheric air, it is possible to remove thermal energy ΔЕ _out = (10 ⁵ -10 ⁷ ) J / cm ³ due to the plasma-chemical reaction. Given the high required values of power density (R _microwave = E _microwave / τ _squ ) microwave energy due to the short compression time (τ _squ ) of the gas mixture in the internal combustion engine cylinder, as well as the changing volume of the combustion chamber during rotation of the internal combustion engine crankshaft, periodic and stable excitation The plasma-chemical reaction in the internal combustion engine of a car is a difficult technical problem. The numerical values of the values of E _exc and E _out for one revolution of the ICE crankshaft can be found from the conditions:

,

где:Where:

ΔЕ_свч - плотность СВЧ-энергии для инициирования плазмохимической реакции в одном цилиндре ДВС;ΔЕ _microwave - the density of microwave energy to initiate a plasma-chemical reaction in one cylinder of the internal combustion engine;

ΔЕ_вых - плотность энергии, выделяемая в каждом цилиндре ДВС при плазмохимической реакции;ΔЕ _exit - energy density released in each cylinder of the internal combustion engine during a plasma-chemical reaction;

ΔV≥ - объем камеры сгорания ДВС;ΔV≥ is the volume of the combustion chamber of the internal combustion engine;

N - количество цилиндров в ДВС автомобиля.N is the number of cylinders in the internal combustion engine of a car.

Для минимальных значений ΔЕ_свч≥1 Дж/см³, ΔV≥150 см³, N=4 из выражений (1÷2) находим Е_возб=0,6 кДж, ΔЕ_вых=0.6×(10⁸-10¹⁰) Дж на один оборот вала ДВС. Учитывая, что один килограмм тринитротолуола (ТНТ)=4,184×10⁶ Дж [23], рассчитанное значение выходной энергии ΔЕ_вых=0.6×(10⁸-10¹⁰) Дж эквивалентно взрыву от 14 кг до 1.4 тонны ТНТ для случая возбуждения плазмохимической реакции в ДВС автомобиля.For the minimum values ΔЕ _{microwave oven} ≥1 J / cm ³ , ΔV≥150 cm ³ , N = 4 from the expressions (1 ÷ 2) we find E _exc = 0.6 kJ, ΔE _out = 0.6 × (10 ⁸ -10 ¹⁰ ) J on one revolution of the ICE shaft. Given that one kg of trinitrotoluene (TNT) = 4,184 × 10 ⁶ J [23], the calculated output energy value _O? E = 0.6 × (10 ⁸ to 10 ¹⁰⁾ J. equivalent exposure of 14 kg to 1.4 tons of TNT in the case of excitation of plasma chemical reaction in the internal combustion engine of a car.

Отсюда видна бесперспективность и опасность переоборудования существующих автомобилей [7÷13] с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) на возбуждении плазмохимической реакции СВЧ - накачкой и электрическим разрядом для повышения КПД извлечения тепловой энергии атмосферного воздуха из-за относительно большого объема камер сжатия газовой смеси в цилиндрах ДВС автомобилей и потенциально высокой плазмохимической энергии атмосферного воздуха.This shows the futility and danger of re-equipping existing cars [7 ÷ 13] with internal combustion engines (ICE) by exciting the microwave plasma-chemical reaction by pumping and electric discharge to increase the efficiency of extracting thermal energy of atmospheric air due to the relatively large volume of the gas mixture compression chambers in the cylinders ICE of cars and potentially high plasma-chemical energy of atmospheric air.

Известен электромобиль [26] без расхода атмосферного кислорода, использующий в качестве движителя электропривод вращения колес автомобиля с электропитанием от силового аккумулятора, периодически подзаряжаемого от внешней электросети по мере его разрядки и от электродвигателей вращения колес, возвращающих энергию в аккумулятор при торможении автомобиля.A known electric car [26] without the consumption of atmospheric oxygen uses an electric wheel rotation drive of a car powered by a power battery, periodically recharged from an external electrical network as it is discharged, and from wheel rotation electric motors that return energy to the battery when the car brakes.

Однако экономия атмосферного кислорода от использования электромобиля происходит только при подзарядке их аккумуляторов от электросети гидро-, ветро-, атомных и солнечных электростанций, которых на Земле пока явно недостаточно. Подзарядка электромобилей от тепловых электростанций, работающих на углеводородном топливе, из-за высокого кислородопотребления последних и низкого КПД преобразования тепловой энергии в электрическую, проблему экономии атмосферного кислорода не решает.However, atmospheric oxygen is saved from the use of an electric vehicle only when their batteries are recharged from the hydro, wind, nuclear and solar power plants, which are clearly not enough on Earth. Charging electric vehicles from thermal power plants operating on hydrocarbon fuels does not solve the problem of saving atmospheric oxygen due to the high oxygen consumption of the latter and the low efficiency of conversion of thermal energy into electrical energy.

Известен гибридный автомобиль [27] с пониженным потреблением атмосферного кислорода, содержащий последовательно соединенные бортовой источник электрической энергии, накопитель электрической энергии, электронный преобразователь электрической энергии накопителя в трехфазное переменное напряжение и электрический привод колес, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам через бортовую электронно-вычислительную машину (ЭВМ) с пультом управления автомобилем. При этом бортовой источник электрической энергии выполнен в виде высокооборотного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), на валу которого установлен генератор электрического тока. Снижение потребления атмосферного кислорода здесь происходит за счет стабильности вращения вала ДВС источника электроэнергии и отсутствия необходимости форсажа ДВС, требующего увеличенных затрат топливной смеси при движении обычных автомобилей по пересеченной местности.A well-known hybrid car [27] with reduced atmospheric oxygen consumption, containing serially connected on-board electric energy source, electric energy storage device, electronic converter electric energy converter into three-phase alternating voltage and electric wheel drive, connected via signal and control inputs / outputs via on-board electronic a computer (computer) with a car control panel. In this case, the on-board source of electric energy is made in the form of a high-speed internal combustion engine (ICE), on the shaft of which an electric current generator is installed. The reduction in atmospheric oxygen consumption here occurs due to the stability of rotation of the ICE shaft of the electric power source and the absence of the need for ICE boost, which requires increased fuel mixture consumption when moving ordinary cars over rough terrain.

Недостатком известного гибридного электромобиля являются относительно большие затраты атмосферного кислорода на окисление горючего бортового источника электроэнергии, сравнимые по весу и объему с расходом используемого углеводородного топлива в автомобильном транспорте с ДВС.A disadvantage of the known hybrid electric vehicle is the relatively high costs of atmospheric oxygen for the oxidation of a combustible onboard electric power source, comparable in weight and volume to the consumption of hydrocarbon fuel used in motor vehicles with internal combustion engines.

Постановка задачи. Задачей изобретения является снижение потребления автомобилем атмосферного кислорода.Formulation of the problem. The objective of the invention is to reduce the consumption of atmospheric oxygen by a car.

Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение КПД преобразования химической энергии топливной смеси в электрическую энергию зарядки аккумулятора и, как следствие, в механическую энергию движения гибридного автомобиля.The technical result that provides the solution to this problem is to increase the efficiency of converting the chemical energy of the fuel mixture into the electric energy of charging the battery and, as a result, into the mechanical energy of the hybrid vehicle.

Сущность изобретения. Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что гибридный автомобиль, содержащий последовательно соединенные бортовой источник электрической энергии, накопитель электрической энергии, электронный преобразователь электрической энергии накопителя в трехфазное переменное напряжение и электрический привод колес, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам через бортовую электронно-вычислительную машину (ЭВМ) с пультом управления автомобиля, согласно изобретению бортовой источник электрической энергии содержит плазмохимический реактор импульсного действия, на плазменном выходе которого последовательно установлены магнитогидродинамический (МГД) генератор и каталитический аккумулятор, соединенные по выходному напряжению с накопителем электрической энергии, электрический привод колес содержит электронный коммутатор питающего трехфазного напряжения и блок асинхронных электрических двигателей для вращения колес электромобиля, статорные обмотки которых по питающему трехфазному напряжению соединены с выходом электронного преобразователя через электронный коммутатор, управляющий вход которого через бортовую ЭВМ соединен с пультом управления автомобиля.SUMMARY OF THE INVENTION Achievement of the claimed technical result and, as a result, the solution of the problem is ensured by the fact that a hybrid car containing a serially connected on-board source of electric energy, an electric energy storage device, an electronic converter of electric energy of the storage device into a three-phase alternating voltage and an electric wheel drive connected by signal and control inputs / outputs through the on-board electronic computer (COMPUTER) with the vehicle control panel, according to The external electrical energy source contains a plasma-chemical pulsed reactor at the plasma output of which a magnetohydrodynamic (MHD) generator and a catalytic accumulator are connected in series, connected by the output voltage to the electric energy storage device, the electric wheel drive contains an electronic commutator for supplying three-phase voltage and a block of asynchronous electric motors for rotation of the wheels of an electric vehicle, the stator windings of which along the supply three-phase They are connected to the output of the electronic converter via an electronic switch, the control input of which is connected to the vehicle control panel via the on-board computer.

При этом МГД-генератор выполнен кондукционного или индукционного типа. Накопитель электрической энергии выполнен в виде химического или конденсаторного аккумулятора электрической энергии. Асинхронные электрические двигатели для вращения колес электромобиля выполнены с возможностью соединения их валов с валами вращения колес автомобиля через дифференциальную передачу или путем непосредственной установки колес на валах вращения асинхронных двигателей.In this case, the MHD generator is made of a conductive or induction type. The electrical energy storage device is in the form of a chemical or capacitor battery of electrical energy. Asynchronous electric motors for rotating the wheels of an electric vehicle are made with the possibility of connecting their shafts to the shafts of the wheels of the vehicle through a differential gear or by directly installing the wheels on the shafts of rotation of the asynchronous motors.

Доказательство решения поставленной задачи. Выполнение бортового источника электрической энергии в виде плазмохимического реактора импульсного действия, на плазменном выходе которого последовательно установлены МГД-генератор и каталитический аккумулятор, соединенные по выходному напряжению с накопителем электрической энергии, позволяет повысить коэффициент преобразования внутренней энергии топливной смеси в электрическую энергию за счет возбуждения детонационной плазмохимической реакции разложения (диссоциаций) молекул и атомов топливной смеси на составляющие заряженные частицы под комплексным воздействием электрического разряда и СВЧ- излучения. В свою очередь повышение КПД преобразования внутренней энергии топливной смеси в электрическую энергию позволяет увеличить глубину переработки топливной смеси и, как следствие, уменьшить затраты атмосферного кислорода для электропитания силовых агрегатов гибридного автомобиля и одновременно обеспечить (при использований в качестве топливной смеси составляющих газов атмосферного воздуха и/или паров воды) независимость автомобиля от АЗС и других наземных источников углеводородного топлива.Proof of the solution of the problem. The implementation of an onboard source of electrical energy in the form of a pulsed plasma chemical reactor, at the plasma output of which a MHD generator and a catalytic battery are connected in series with the output voltage and the electrical energy storage device, makes it possible to increase the coefficient of conversion of the internal energy of the fuel mixture into electrical energy due to the excitation of detonation plasma chemical reactions of decomposition (dissociation) of molecules and atoms of the fuel mixture into components of a charged e complex particles under the influence of electric discharge, and microwave radiation. In turn, increasing the efficiency of converting the internal energy of the fuel mixture into electrical energy allows increasing the depth of processing the fuel mixture and, as a result, reducing the cost of atmospheric oxygen for powering the power units of a hybrid car and at the same time providing (when using the constituent gases of atmospheric air and / or water vapor) the independence of the car from gas stations and other ground-based sources of hydrocarbon fuel.

Выполнение МГД-генератора кондукционного или индукционного типа, накопителя электрической энергии - в виде химического или конденсаторного аккумулятора электрической энергии, асинхронных электрических двигателей для вращения колес электромобиля - с возможностью соединения их валов с валами вращения колес автомобиля через дифференциальную передачу или путем непосредственной установки колес на валах вращения асинхронных двигателей позволяет оптимально использовать известную элементную базу для реализации заявленного гибридного автомобиля и дальнейшего повышения его КПД.The implementation of the MHD generator of a conductive or induction type, an electric energy storage device in the form of a chemical or capacitor battery of electric energy, asynchronous electric motors for rotating the wheels of an electric vehicle - with the possibility of connecting their shafts to the shafts of the wheels of a vehicle through a differential transmission or by directly installing the wheels on the shafts rotation of induction motors allows optimal use of the known element base for the implementation of the claimed hybrid car and further increase its efficiency.

Описание чертежей. На фиг.1 представлена функциональная схема гибридного автомобиля, на фиг.2 - функциональная схема его бортового источника электрической энергии, на фиг.3 - зависимость средней мощности возбуждения плазмохимической реакции и выходной мощности гибридного автомобиля от частоты следования энергетических импульсов бортового источника электропитания гибридного автомобиля в логарифмическом масштабе.Description of the drawings. Figure 1 presents a functional diagram of a hybrid car, figure 2 is a functional diagram of its on-board source of electric energy, figure 3 is a dependence of the average excitation power of the plasma-chemical reaction and the output power of a hybrid car on the frequency of energy pulses of the on-board power supply of a hybrid car in logarithmic scale.

Описание изобретения в статике. Гибридный автомобиль (фиг.1) содержит последовательно соединенные бортовой источник 1 электрической энергии, накопитель 2 электрической энергии, электронный преобразователь 3 электрической энергии накопителя 2 в трехфазное переменное напряжение и электрический привод колес 4, соединенные по сигнальным и управляющим входам/выходам через бортовую ЭВМ 5 с пультом 6 управления автомобилем интерфейсной линией связи 7. Электрический привод колес 4 включает электронный коммутатор 8 и блок асинхронных электрических двигателей 9 для вращения колес 4 автомобиля. Статорные обмотки двигателей 9 по питающему трехфазному напряжению соединены с выходом электронного преобразователя 3 через электронный коммутатор 8. Управляющие входы преобразователя 3 и коммутатора 8 через интерфейсную линию связи 7 и бортовую ЭВМ 5 соединены с пультом 6 управления автомобилем. Асинхронные электрические двигатели 9 для вращения колес 4 электромобиля выполнены с возможностью соединения их валов с валами вращения колес 4 автомобиля через дифференциальную передачу или путем непосредственной установки колес на валах вращения асинхронных двигателей 9. Бортовой источник 1 (фиг.2) электрической энергии выполнен по схеме плазмохимического реактора [17, 18] и содержит детонационную камеру 1.1 с обратным клапаном 1.2 подачи газовой смеси: атмосферного воздуха с влажностью не ниже 70%, дымовых газов (СО₂ - 80%) и/или паров воды. На корпусе камеры 1.1 установлены СВЧ-генератор 1.3 с выводом СВЧ-излучения в полость камеры 1.1, а также установлены электроды 1.2 разрядника 1.4. Разрядник 1.4 выполнен по схеме электрошокера с цифровым управлением по частоте поджига электроразрядной плазмы в полости камеры 1.1 и содержит последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, электронный коммутатор питающего напряжения и умножитель напряжения с удельным выходным напряжением 32 кВ/см. Вход цифроаналогового преобразователя разрядника 1.4 соединен через интерфейсную линию 7 связи - с ЭВМ 5. Электропитающие входы разрядника 1.4 и модулятора 1.5 соединены через преобразователь напряжения 1.14 с электродами накопителя 2, а их управляющие входы по частоте следования импульсов возбуждения плазмохимической реакции в камере 1.1 через интерфейсную линию связи 7 - с ЭВМ 5. Для уменьшения энергетических затрат на инициирование плазмохимической реакции в полости камеры 1.1 СВЧ-генератор 1.3 выполнен с длинной волны 1.2 см и/или 5 мм, попадающей в полосу поглощения молекул и атомов атмосферного воздуха и паров воды. На плазменном выходе камеры 1.1 последовательно установлены МГД-генератор 1.6 индукционного или кондукционного типа и каталитический аккумулятор 1.7 для непосредственного преобразования энергии истекающей плазмы в электрическую энергию. МГД-генератор 1.6 и каталитический аккумулятор 1.7 соединены по выходному напряжению с накопителем 2 электрической энергии. Каталитический аккумулятор 1.7 содержит расширительную камеру для адиабатического охлаждения плазмы с входным 1.8 и выходным 1.9 соплами. Сопло 1.8 выполнено в виде сопла Ловаля, а сопло 1.9 - в виде сопла Маха. Выход сопла 1.9 по отработанной газовой плазме соединен трубопроводом 1.10 с входом нейтрализатора 1.11 вредных выбросов. Нейтрализатор 1.11 содержит последовательно соединенные трубопроводами вентилятор, катализатор с внутренним покрытием из редкоземельных материалов и разделительный фильтр, один выход которого по недостаточно отработанной (имеющей энергетическую ценность) газовой смеси соединен через клапан 1.12 с входом камеры 1.1, а по отработанной - с выхлопной трубой 1.13 непосредственно или дополнительно к ней через сборник твердых отходов плазмохимической реакции (на фигурах не показано). Корпус каталитического аккумулятора 1.7 выполнен из немагнитного материала и снабжен с двух противоположных сторон магнитными пластинами, создающими внутри аккумулятора 1.7 постоянное магнитное поле, перпендикулярное направлению движения плазмы. Внутри корпуса аккумулятора 1.7 установлен также блок пластинчатых конденсаторов, электрические пластины которых с одноименным зарядом соединенных между собой и с электродами аккумулятора 1.7. Пластины пластинчатых конденсаторов установлены параллельно вдоль направления движения плазмы и перпендикулярно направлению магнитного поля в аккумуляторе 1.7, образуя соответствующие протоки плазмы между разноименными по заряду пластинами. Электроды каталитического аккумулятора 1.7 а также МГД-генератора 1.6 соединены через блок 1.14 преобразователей напряжений (адаптеров) и зарядных устройств с накопителем 2 электрической энергии. Накопитель 2 выполнен в виде химического или конденсаторного аккумулятора электрической энергии и соединен по питающему выходу с преобразователем 3 постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение, а по возвратному входу электрической энергии торможения автомобиля - через электронный коммутатор 8 с генераторными выходами электродвигателей 9. Для облегчения запуска бортового источника 1 электропитания после длительной стоянки автомобиля и разряде аккумуляторных батарей накопителя 2, последний снабжен электрическим разъемом 2.1 для подключения к внешней электрической сети. Для снижения энергетических затрат на возбуждение детонационной экзотермической реакции в камере 1.1 сгорания и защиты последней от перегрева источник 1 электропитания может быть выполнен со следующими параметрами: длина волны электромагнитного излучения λ=0.5 или 1.2 см, длительность СВЧ-импульса τ≤10^-7 с, энергия в импульсе Е^вх _и=1-10 Дж, диапазон регулировки частоты следования электромагнитных импульсов ΔF= от 1 до 300 Гц. Камера 1.1 сгорания (фиг.2) источника 1 выполнена шаровидной формы с внутренним диаметром, кратным λ/2. Корпус камеры 1.1 выполнен из стали и покрыт с внешней стороны слоем свинца (для исключения выхода рентгеновского излучения из полости камеры 1.1), а с внутренней - слоем термостойкого диэлектрика, например керамики или фарфора. Внутренний объем камеры 1.1 сгорания составляет единицы см³. Конкретное значение объема V камеры 1.1 определяется из условия V=Е_и ^вых/ΔЕ_уд ^плазмы, где Е_и ^вых, ΔЕ_уд ^плазмы - предельно допустимое значение энергии (Дж) детонации плазмы в камере 1.1, исключающей разрыв последней, и удельная энергия (Дж/см³) атмосферного воздуха соответственно. Для создания стримера (ионизации окиси углерода, входящей в состав атмосферного воздуха с плотностью N_CO=10⁷-10⁸ см^-3), выходное напряжение V_вых разрядника 1.4 выбрано не менее V_вых=30 кВ/см×L, где L - расстояние между электродами 1.15 в камере 1.1 сгорания.Description of the invention in statics. The hybrid car (Fig. 1) contains a serially connected on-board source of electric energy 1, an electric energy storage device 2, an electronic converter 3 of the electric energy of the storage device 2 into a three-phase alternating voltage and an electric wheel drive 4 connected by signal and control inputs / outputs via the onboard computer 5 with a remote control 6 for controlling the car with an interface communication line 7. The electric wheel drive 4 includes an electronic switch 8 and a block of asynchronous electric motors 9 for rotating the wheel with 4 cars. The stator windings of the motors 9 are connected to the output of the electronic converter 3 via the electronic switch 8 by the supplying three-phase voltage. The control inputs of the converter 3 and the switch 8 are connected to the vehicle control panel 6 through the communication interface line 7 and the on-board computer 5. Asynchronous electric motors 9 for rotating the wheels 4 of an electric vehicle are made with the possibility of connecting their shafts to the shafts of the wheels of the car 4 through differential gear or by directly installing the wheels on the shafts of rotation of the asynchronous motors 9. The on-board source 1 (figure 2) of electric energy is made according to the plasma-chemical scheme reactor [17, 18] and contains a detonation chamber 1.1 with a check valve 1.2 for supplying a gas mixture: atmospheric air with a humidity of at least 70%, flue gas (CO ₂ - 80%) and / or water vapor. A microwave generator 1.3 with a microwave output to the cavity of the chamber 1.1 is installed on the housing of the chamber 1.1, and electrodes 1.2 of the spark gap 1.4 are also installed. Arrester 1.4 is made according to the stun gun circuit with digital control over the frequency of ignition of electric discharge plasma in the chamber cavity 1.1 and contains a digital-to-analog converter, an electronic supply voltage switch, and a voltage multiplier with a specific output voltage of 32 kV / cm. The input of the digital-to-analog converter of the arrester 1.4 is connected via an interface line 7 to computer 5. The power inputs of the arrester 1.4 and modulator 1.5 are connected through the voltage converter 1.14 to the electrodes of drive 2, and their control inputs are frequency-controlled by excitation pulses of the plasma-chemical reaction in chamber 1.1 through the interface line communication 7 - with the computer 5. To reduce the energy costs of initiating a plasma-chemical reaction in the chamber cavity 1.1, the microwave generator 1.3 is made with a wavelength of 1.2 cm and / or 5 mm, falling absorption band of the molecules and air and water vapor atoms. An MHD generator 1.6 of an induction or conduction type and a catalytic accumulator 1.7 for directly converting the energy of the outflowing plasma into electrical energy are sequentially installed at the plasma output of chamber 1.1. The MHD generator 1.6 and the catalytic accumulator 1.7 are connected by the output voltage to the electric energy storage device 2. The catalytic accumulator 1.7 contains an expansion chamber for adiabatic plasma cooling with an input 1.8 and output 1.9 nozzles. Nozzle 1.8 is made in the form of a Loval nozzle, and nozzle 1.9 is in the form of a Mach nozzle. The output of the nozzle 1.9 through the exhaust gas plasma is connected by a pipe 1.10 to the input of the neutralizer 1.11 of harmful emissions. Catalyst 1.11 contains a fan, a catalyst with an internal coating of rare-earth materials, and a separation filter in series with the pipelines, one outlet of which is connected through the valve 1.12 to the inlet of the chamber 1.1 through an insufficiently exhausted (of energy value) mixture, and directly through the exhaust pipe 1.13 through the exhaust pipe or in addition to it through a collection of solid waste plasmachemical reactions (not shown in the figures). The housing of the catalytic accumulator 1.7 is made of non-magnetic material and is equipped on two opposite sides with magnetic plates that create a constant magnetic field inside the accumulator 1.7, perpendicular to the direction of plasma motion. Inside the battery case 1.7 there is also a block of plate capacitors, the electric plates of which with the same charge are connected to each other and to the electrodes of the battery 1.7. Plate capacitor plates are installed parallel to the direction of plasma motion and perpendicular to the direction of the magnetic field in the accumulator 1.7, forming the corresponding plasma ducts between the plates of opposite charge. The electrodes of the catalytic accumulator 1.7 and the MHD generator 1.6 are connected through a block 1.14 of voltage converters (adapters) and chargers with an electric energy storage 2. The drive 2 is made in the form of a chemical or capacitor battery of electrical energy and is connected via a supply output with a DC / DC converter 3 to a three-phase alternating voltage, and via a return input of the vehicle's electrical braking energy through an electronic switch 8 with generator outputs of electric motors 9. To facilitate the start of an onboard source 1 power supply after a long parking of the car and the discharge of storage batteries of drive 2, the latter is equipped with an electrical connector 2.1 for connecting to an external electrical network. To reduce the energy cost of initiating a detonation exothermic reaction in the combustion chamber 1.1 and protecting the latter from overheating, the power supply 1 can be performed with the following parameters: electromagnetic radiation wavelength λ = 0.5 or 1.2 cm, microwave pulse duration τ≤10 ^-7 s, pulse energy E ⁱⁿ _and = 1-10 J, the range of adjustment of the frequency of repetition of electromagnetic pulses ΔF = from 1 to 300 Hz. The combustion chamber 1.1 (figure 2) of the source 1 is made of spherical shape with an inner diameter that is a multiple of λ / 2. The housing of the chamber 1.1 is made of steel and coated on the outside with a layer of lead (to prevent the release of x-ray radiation from the cavity of the chamber 1.1), and on the inside with a layer of heat-resistant dielectric, such as ceramic or porcelain. The internal volume of the combustion chamber 1.1 is units cm ³ . The specific value of the volume V of chamber 1.1 is determined from the condition V = E _and ^output / ΔE _{beats of} ^plasma , where E _and ^output , ΔE _{beats of} ^plasma are the maximum allowable energy (J) of plasma detonation in chamber 1.1, which excludes the breaking of the latter, and specific energy (J / cm ³ ) atmospheric air, respectively. To create a streamer (ionization of carbon monoxide, which is part of atmospheric air with a density of N _CO = 10 ⁷ -10 ⁸ cm ^-3 ), the output voltage _{Vout of the} arrester 1.4 is selected at least _Vout = 30 kV / cm × L, where L is the distance between the electrodes 1.15 in the combustion chamber 1.1.

Описание изобретения в динамике. Гибридный автомобиль работает следующим образом. Перед первым запуском бортового источника 1 электропитания к разъему 2.1 накопителя 2 энергии подключают внешнее электропитание для зарядки его аккумуляторов. После зарядки аккумуляторов и отключения накопителя 2 от внешней электросети водитель с пульта 6 съемным ключом зажигания выдает на бортовую ЭВМ 5 сигнал включения бортового источника 1 электропитания автомобиля. При этом ЭВМ 5 по заданной в ее памяти программе включения бортового источника 1 электропитания вырабатывает в цифровой форме серию запускающих импульсов, которые выдаются с соответствующим временным сдвигом через интерфейсную линию связи 7 на разрядник 1.4 и модулятор 1.5. При этом вначале включается разрядник 1.4, повышенное напряжение которого инициирует электрический пробой газовой среды между электродами 1.15 в камере 1.1. При этом в камере 1.1 образуется стример с плотностью плазмы n_e≈10⁷ см^-3. Дальнейшее увеличение плотности плазмы производится за счет энергии ударной ионизации СВЧ-излучением генератора 1.3. При достижении плотности плазмы n_e≥10¹⁴ см^-3 и в условиях ограничения ее релаксации в камере 1.1 возникает плазмохимическая реакция детонационного типа, связанная с частичным разрушением молекулярных и атомных связей за счет собственного корпускулярного излучения плазмы. При этом плотность плазмы лавинно повышается до предельно допустимой (в камере 1.1) величины n_e≈n₀=10¹⁹÷10²¹ см^-3, где n₀ - максимально возможная плотность нейтральных частиц в нижних до 300 м слоях атмосферы. При этом согласно [14÷19] плотность выходной энергии при каждом импульсе поджига плазмы может достичь значения ΔЕ_вых=10⁵÷10⁷Дж/см³ при затратах энергии на инициирование плазмохимической реакции ΔЕ_вх=(1÷10) Дж/см³. Такая потенциальная энергия газовой смеси на выходе камеры 1.1 превышает плотность энергии тротила (ΔЕ=2×10³ Дж/см^-3) на 2-4 порядка. Для исключения разрыва камеры 1.1 при детонации плазмы необходимо снижать объем камеры 1.1 и/или снижать плотность n₀ (частичное вакуумирование) нейтральной газовой среды перед дозированной подачей ее на вход камеры 1.1. При детонации плазмы в камере 1.1 обратный клапан 1.2 закрывается, и плазма n_e выбрасывается через сопло 1.8 Ловаля в каталитический аккумулятор 1.7. Проходящая через сопло 1.6 Ловаля импульсная энергия движущейся плазмы МГД-генератором 1.6 частично преобразуется в электрическую энергию, обеспечивающую подзарядку силовых аккумуляторов накопителя 2, и частично нейтрализуется, образуя нейтральные частицы, положительные и отрицательные ионы. Остаточная энергия плазмы на выходе сопла 1.8 поступает на вход каталитического конденсатора 1.7, где происходит ее расширение (адиабатическое охлаждение) и дополнительное прямое преобразование ее энергии в электрическую энергию. Под действием силы Лоренца плазма, проходящая между токопроводящими обкладками конденсатора 1.7 перпендикулярно магнитному полю, образованному магнитными пластинами, закрепленными на корпусе конденсатора 1.7, разделяется на два разноименных по электрическому заряду потока положительных и отрицательных частиц плазмы. При этом применительно к конденсатору 1.7, представленному на фиг.2, под действием силы Лоренца на отрицательной обкладке конденсатора 1.7 накапливаются электроны и отрицательные ионы, а на положительной - положительные ионы. Разность потенциалов с конденсатора 1.7 передается через блок 1.14 преобразователей напряжений и зарядных устройств на накопитель 2 для дополнительной к МГД-генератору 1.6 подзарядки силовых аккумуляторов накопителя 2 электрической энергии. Нейтральная часть плазмы с нулевым зарядом, состоящая из химических элементов, вновь образованных в результате плазмохимической реакции, например диоксид азота, а также не прореагировавшая в камере 1.1 часть нейтральных атомов газовой смеси отсасывается из конденсатора 1.7 через сопло 1.9 Маха и трубопровод 1.10 в нейтрализатор 1.11 его насосом. В нейтрализаторе 1.11 производится очищение результатов плазмохимической реакции от вредных выбросов путем их фильтрации от твердых отходов, разложения вредных газовых выбросов с помощью микрофильтров с редкоземельными элементами на безвредные составляющие. Очищенные газы выбрасываются в выхлопную трубу, а восстановленные газовые составляющие, способные к дальнейшей переработке, через клапаны 1.12 и 1.2 возвращаются в камеру 1.1 для дальнейшей переработки. После засорения фильтров вредными выбросами плазмохимической реакции последние подлежат утилизации. Для увеличения дальности пробега автомобиля может быть предусмотрен бак накопитель фильтров и/или бак сборник твердых и жидких отходов плазмохимической реакции. Адиабатическое расширение импульсного потока плазмы в корпусе конденсатора 1.7, а также непрерывное отсасывание из него продуктов плазмохимической реакции обеспечивают сглаживание процесса преобразования энергии движения ионизированных газов в электрическую энергию каталитического конденсатора 1.7 и энергообеспечения силовых аккумуляторов накопителя 2. После зарядки накопителя 2 до номинального значения водитель автомобиля на пульте 6 включает режим движения. При этом ЭВМ 5 подает управляющий сигнал на преобразователь 3 для его подключения к силовым аккумуляторам накопителя 2 и преобразования постоянного напряжения указанных аккумуляторов в переменное трехфазное напряжение. Далее водитель включает направление движения автомобиля рычагом «вперед-назад». При этом ЭВМ 5 выдает сигнал на электронный коммутатор 8 для переключения статорных обмоток двигателей 9 в выбранное направление вращения колес 4. Затем водитель педалью скорости движения автомобиля задает через ЭВМ 5 на преобразователь 3 частоту трехфазного напряжения, пропорциональную скорости вращения колес 5. При этом трехфазное напряжение заданной частоты преобразователя 3 через электронный коммутатор 8 подается одновременно на статорные обмотки двигателей 9, передних и/или задних колес 4 в зависимости от выбранного водителем режима движения исходя из качества дороги и скоростных ограничений. Нажатие водителем на педаль тормоза обеспечивает выдачу ЭВМ 5 команд на коммутатор 3 для переключения обмоток статора двигателей 5 на обратное движение и команд на преобразователь 3 для изменения частоты напряжения, пропорциональной силе нажатия на педаль тормоза. При этом двигатели 9 переходят на режим генерации электроэнергии, а именно преобразования при торможении колес энергии инерции автомобиля в электрическую энергию. При этом электроэнергия торможения с обмоток двигателя 9 через электронный коммутатор 8 и соответствующий адаптер накопителя 2 возвращается для подзарядки силовых аккумуляторов накопителя 2, осуществляя экономию электроэнергии источника 1. В дальнейшем при длительном простое автомобиля ЭВМ 1.5 контролирует уровень зарядки аккумуляторов накопителя 2. При снижении напряжения силовых аккумуляторов накопителя 2 ниже допустимого предела ЭВМ 5 автоматически запускает источник 1 электропитания и после зарядки аккумуляторов автоматически отключает источник 1. Далее процесс использования гибридного автомобиля повторяется.Description of the invention in dynamics. Hybrid car works as follows. Before the first start of the onboard power supply 1, an external power supply is connected to the connector 2.1 of the energy storage device 2 to charge its batteries. After charging the batteries and disconnecting the drive 2 from the external power supply, the driver from the remote control 6 with a removable ignition key issues on-board computer 5 a signal to turn on the on-board power supply 1 of the vehicle. In this case, the computer 5, according to the program for turning on the on-board power supply 1, set in its memory, digitally generates a series of triggering pulses, which are issued with the corresponding time shift through the communication interface line 7 to the spark gap 1.4 and modulator 1.5. In this case, the spark gap 1.4 is first turned on, the increased voltage of which initiates an electrical breakdown of the gas medium between the electrodes 1.15 in the chamber 1.1. In the chamber 1.1 is formed with the density of the plasma streamer n _e ≈10 ⁷ cm ^-3. A further increase in the plasma density is due to the energy of impact ionization by the microwave radiation of the generator 1.3. Upon reaching a plasma density of n _e ≥10 ¹⁴ cm ^-3 and under conditions of limitation of its relaxation in chamber 1.1, a detonation-type plasma-chemical reaction occurs, associated with the partial destruction of molecular and atomic bonds due to intrinsic particle radiation of the plasma. In this case, the plasma density increases avalanche to the maximum permissible value (in chamber 1.1) of the value n _e ≈n ₀ = 10 ¹⁹ ÷ 10 ²¹ cm ^-3 , where n ₀ is the maximum possible density of neutral particles in the lower atmospheric layers up to 300 m. Moreover, according to [14 ÷ 19], the density of the output energy with each pulse of ignition of the plasma can reach ΔE _out = 10 ⁵ ÷ 10 ⁷ J / cm ³ when the energy consumption for initiating the plasma-chemical reaction ΔE _in = (1 ÷ 10) J / cm ³ . Such potential energy of the gas mixture at the outlet of chamber 1.1 exceeds the energy density of TNT (ΔЕ = 2 × 10 ³ J / cm ^-3 ) by 2-4 orders of magnitude. To avoid rupture of chamber 1.1 during plasma detonation, it is necessary to reduce the volume of chamber 1.1 and / or to reduce the density n ₀ (partial evacuation) of a neutral gas medium before dosing it to the chamber 1.1 input. When the plasma detonates in chamber 1.1, the check valve 1.2 closes, and the plasma n _{e is} ejected through the Loval nozzle 1.8 into the catalytic accumulator 1.7. The pulsed energy of the moving plasma passing through the Loval nozzle 1.6 by the MHD generator 1.6 is partially converted into electric energy, which ensures recharging of the power accumulators of drive 2, and is partially neutralized, forming neutral particles, positive and negative ions. The residual plasma energy at the nozzle exit 1.8 is fed to the input of the catalytic condenser 1.7, where it expands (adiabatic cooling) and additional direct conversion of its energy into electrical energy occurs. Under the action of the Lorentz force, the plasma passing between the conductive plates of the capacitor 1.7 perpendicular to the magnetic field formed by magnetic plates mounted on the body of the capacitor 1.7 is divided into two flows of positive and negative plasma particles unlike in the electric charge. In this case, in relation to the capacitor 1.7, shown in figure 2, under the action of the Lorentz force on the negative lining of the capacitor 1.7, electrons and negative ions accumulate, and on the positive - positive ions. The potential difference from capacitor 1.7 is transmitted through block 1.14 of voltage converters and chargers to drive 2 for additional charging of power accumulators of electric energy storage 2 to the MHD generator 1.6. The neutral part of the plasma with zero charge, consisting of chemical elements newly formed as a result of a plasma-chemical reaction, for example, nitrogen dioxide, and also some of the neutral atoms of the gas mixture that did not react in chamber 1.1, is sucked out of condenser 1.7 through Mach nozzle 1.9 and pipeline 1.10 into neutralizer 1.11 the pump. In the catalyst 1.11, the results of the plasma-chemical reaction are cleaned from harmful emissions by filtering them from solid waste, decomposition of harmful gas emissions using microfilters with rare earth elements into harmless components. The purified gases are emitted into the exhaust pipe, and the recovered gas components capable of further processing are returned to valves 1.1 for further processing through valves 1.12 and 1.2. After clogging the filters with harmful emissions of the plasma-chemical reaction, the latter must be disposed of. To increase the range of the vehicle, a filter storage tank and / or a tank for collecting solid and liquid wastes of a plasma-chemical reaction can be provided. The adiabatic expansion of the pulsed plasma flow in the capacitor housing 1.7, as well as the continuous suction of plasma-chemical reaction products from it, smooth the process of converting the movement energy of ionized gases into electrical energy of the catalytic capacitor 1.7 and supplying power to the storage batteries of drive 2. After charging drive 2 to the nominal value, the car driver will Remote 6 turns on the driving mode. In this case, the computer 5 supplies a control signal to the converter 3 for connecting it to the power accumulators of the drive 2 and converting the DC voltage of these batteries into an alternating three-phase voltage. Next, the driver includes the direction of movement of the car lever "back and forth". In this case, the computer 5 gives a signal to the electronic switch 8 to switch the stator windings of the engines 9 to the selected direction of rotation of the wheels 4. Then the driver sets the frequency of the three-phase voltage proportional to the speed of rotation of the wheels 5 through the computer 5 to the converter 3, while the three-phase voltage of the given frequency of the converter 3 through the electronic switch 8 is fed simultaneously to the stator windings of the engines 9, front and / or rear wheels 4, depending on the mode selected by the driver Vision based on the quality of the road, and speed limits. Pressing the brake pedal by the driver provides the computer 5 commands to the switch 3 to switch the stator windings of the motors 5 to reverse movement and commands to the converter 3 to change the voltage frequency proportional to the force of pressing the brake pedal. In this case, the engines 9 switch to the electric power generation mode, namely, conversions when braking the wheels of the inertia energy of the car into electrical energy. In this case, the braking energy from the motor windings 9 through the electronic switch 8 and the corresponding drive adapter 2 is returned to recharge the power batteries of the drive 2, saving the energy of the source 1. In the future, when the vehicle is idle for a long time, computer 1.5 controls the charge level of the batteries of drive 2. When the voltage of the power supply decreases accumulator battery 2 below the permissible limit, the computer 5 automatically starts the power supply 1 and after charging the batteries automatically off Source 1. The process of using a hybrid car is repeated.

Коэффициент полезного действия (КПД) источника 1 электрической энергии гибридного автомобиля с камерой 1.1, внутренний объемом которой составляет V_1.1=1 см³, может быть рассчитан в первом приближении из выраженияThe efficiency (efficiency) of the source 1 of electric energy of a hybrid car with a camera 1.1, the internal volume of which is V _1.1 = 1 cm ³ , can be calculated as a first approximation from the expression

где:Where:

- Е^{атм.газ} _{топлива}=(10⁵÷10⁷) Дж/см³ - удельная энергия выхода при плазмохимической реакции атмосферного воздуха [14÷15];- E ^atm.gas _fuel = (10 ⁵ ÷ 10 ⁷ ) J / cm ³ - specific energy output during the plasma-chemical reaction of atmospheric air [14 ÷ 15];

- Е² _потери - потери энергии в источнике 1;- E ² _loss - energy loss in source 1;

- Е¹² _{возбуждения} =1 Дж/см³ - требуемая удельная энергия возбуждения плазмохимической реакции в камере 1.1 источника 1 электрической энергии [17];- E ¹² _excitation = 1 J / cm ³ - the required specific excitation energy of the plasma-chemical reaction in the chamber 1.1 of the source 1 of electric energy [17];

- η_1.6, η_1.7, η₂, η_1.4, η_1.5, η_1.3 - коэффициент полезного действия МГД-генератора 1.6, каталитического аккумулятора 1.7, накопителя энергии 2, разрядника 1.4, модулятора 1.5 и СВЧ-генератора 1.3 по преобразованию соответствующего им вида энергии,- η _1.6 , η _1.7 , η ₂ , η _1.4 , η _1.5 , η _1.3 - the efficiency of the MHD generator 1.6, catalytic accumulator 1.7, energy storage 2, discharger 1.4, modulator 1.5 and microwave generator 1.3 according to the conversion corresponding to them energy

Для пессимистических оценок коэффициента полезного действия (КПД¹ _мин) источника 1 выберем наихудшие значения указанных параметров, известные из уровня техники, а именно Е^{атм.газ} _{топлива}=10⁵ Дж/см³, η_1.6=0.3, η_1.7=0.6, η₂=0.7, η_1.4=0.1, η_1.5=0,7, η_1.3=0.01. Тогда, подставляя выбранные значения параметров в выражения (1÷2), получим минимальное значение КПД¹ _мин=0.7. При Е^{атм.газ} _{топлива}=10⁷ Дж/см³ и тех же значениях КПД элементов 12÷14 максимальное значение KПД²=КПД²мах может превышать значение 0,9. Реальное КПД источника 1 может быть несколько ниже расчетных значений, поскольку доля кинетической энергии детонационной волны в общем потоке энергии, излучаемой разогретой плазмой, может составлять не более 80%. Высокое значение КПД¹ бортового источника 1 электропитания связано с превышением на 5-7 порядков удельной энергии выхода результатов плазмохимической реакции газов атмосферного воздуха по сравнению с энергией на возбуждение этой реакции.For pessimistic estimates of the coefficient of performance (efficiency ¹ _min ) of source 1, we choose the worst values of these parameters known from the prior art, namely, E ^{atm gas} _fuel = 10 ⁵ J / cm ³ , η _1.6 = 0.3, η _1.7 = 0.6, η ₂ = 0.7, η _1.4 = 0.1, η _1.5 = 0.7, η _1.3 = 0.01. Then, substituting the selected parameter values in the expressions (1 ÷ 2), we obtain the minimum value of the efficiency ¹ _min = 0.7. When E ^atm.gas _fuel = 10 ⁷ J / cm ³ and the same values of the efficiency of the elements 12 ÷ 14 the maximum value of KPD ² = efficiency ² max can exceed the value of 0.9. The actual efficiency of source 1 can be slightly lower than the calculated values, since the fraction of the kinetic energy of the detonation wave in the total energy flux emitted by the heated plasma can be no more than 80%. The high value of the efficiency ^{1 of the} on-board power supply source 1 is due to the 5–7 orders of magnitude excess of the specific energy of the output of the results of the plasma-chemical reaction of atmospheric air gases compared with the energy to excite this reaction.

Промышленная применимость. Предлагаемый гибридный автомобиль с плазмохимическим источником энергии может быть использован в качестве индивидуального, пассажирского и грузового транспорта, обеспечивающего снижение потребление кислорода не менее чем на порядок по сравнению с транспортом аналогичной мощности, работающим на бензине, горючем газе и дизельном топливе. В качестве топлива в нем могут использоваться негорючие в нормальном состоянии газы, например дымовые газы (СО₂ - 80%), атмосферный воздух (азот, кислород, окись и двуокись углерода, пары воды и др.) и/или пары воды (Н₂О), являющиеся преимущественно источником кинетической энергии, выделяющейся при плазмохимической реакции взрывного типа. При этом с атомов кислорода, азота, паров воды и других газов, составляющих атмосферный воздух, слетают верхние электронные оболочки, образуются ионы и другие активные частицы, с кумулятивным выбросом энергии частичного ядерного распада атомов [10, 11, 14, 15, 24]. Экспресс-оценка средних значений входной Р_вх и выходной Р_вых мощности гибридного автомобиля в зависимости от частоты поджигающих импульсов представлена на фиг.3 в логарифмическом масштабе. Из энергетических зависимостей, представленных на фиг.3, видно, что источник 1 при частоте F следования импульсов генератора 1.5 и разрядника 1.4 для поджига атмосферного воздуха в камере 1.1 сгорания, равной F=5, может обеспечить мощность тяги автомобиля не менее 250 л.с. При этом средний расход атмосферного кислорода (О₂) на час движения гибридного автомобиля не превышает 25 грамм. Для сравнения малолитражный автомобиль с расходом бензина 6 кг/час для окисления этого количества бензина потребляет в час не менее 1.2 кг кислорода.Industrial applicability. The proposed hybrid vehicle with a plasma-chemical energy source can be used as an individual, passenger, and freight vehicle, which provides a reduction in oxygen consumption by at least an order of magnitude compared to vehicles of a similar capacity running on gasoline, combustible gas, and diesel fuel. Normally non-combustible gases can be used as fuel in it, for example flue gases (СО ₂ - 80%), atmospheric air (nitrogen, oxygen, carbon monoxide and carbon dioxide, water vapor, etc.) and / or water vapor (Н ₂ O), which are mainly a source of kinetic energy released during the explosive-type plasma-chemical reaction. In this case, the upper electron shells fly off the oxygen, nitrogen, water vapor and other gases that make up the atmospheric air, ions and other active particles are formed, with a cumulative release of the energy of the partial nuclear decay of atoms [10, 11, 14, 15, 24]. Rapid assessment of mean values _Rin input P and the output power P _O of the hybrid vehicle according to the frequency set fire pulse is shown in Figure 3 in a logarithmic scale. From the energy dependencies presented in Fig. 3, it can be seen that source 1 at a pulse repetition rate F of the generator 1.5 and the spark gap 1.4 for igniting atmospheric air in the combustion chamber 1.1 equal to F = 5 can provide the vehicle with a traction power of at least 250 hp . At the same time, the average consumption of atmospheric oxygen (O ₂ ) per hour of movement of a hybrid car does not exceed 25 grams. For comparison, a small car with a consumption of gasoline of 6 kg / hour for the oxidation of this amount of gasoline consumes at least 1.2 kg of oxygen per hour.

Отсюда видна перспективность использования гибридных автомобилей с бортовым плазмохимическим источником энергии, не требующим дорогостоящего углеродного топлива и снижающим расход атмосферного кислорода не менее чем в 48 раз по сравнению с известными автомобилями аналогичной мощности.This shows the promise of using hybrid cars with an on-board plasma-chemical energy source that does not require expensive carbon fuel and reduces atmospheric oxygen consumption by at least 48 times compared with known cars of similar power.

Источники информацииInformation sources

1. Амирханова Н.А., Минченкова Н.Х., Сабуров И.С. Дефицит кислорода в атмосфере. «Экология», http://zonaeco.ru/, март, 2011.1. Amirkhanova N.A., Minchenkova N.Kh., Saburov I.S. Oxygen deficiency in the atmosphere. "Ecology", http://zonaeco.ru/, March, 2011.

2. Звонов А.А., Ратова Е.Н. Лазерная электростанция. RU 2076470, МПК: H05F 7/0, 1997.2. Zvonov A.A., Ratova E.N. Laser power station. RU 2076470, IPC: H05F 7/0, 1997.

3. Звонов А.А., Тарасенко В.Ф. Лазерная антенна. RU 2081488, МПК: H01Q 13/20, 1997.3. Zvonov A.A., Tarasenko V.F. Laser antenna RU 2081488, IPC: H01Q 13/20, 1997.

4. Герман Дж. Р., Гольберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981.4. Herman J. R., Golberg R. A. The sun, weather, climate. - L .: Gidrometeoizdat, 1981.

5. Справочник по системотехнике. Под ред. Р.Макола. М.: Советское радио, 1970, с.59.5. Handbook of systems engineering. Ed. R. Macola. M .: Soviet Radio, 1970, p. 59.

6. Матвеев В.А., Звонов А.А. Расчетно-платежная система учета и оплаты использования воздухопотребляющего оборудования. RU 95148, G06F 17/60, 2010.6. Matveev V.A., Zvonov A.A. Settlement and payment system for accounting and payment for the use of air-consuming equipment. RU 95148, G06F 17/60, 2010.

7. Ивченко В.И. и др. Способ обработки топлива двигателей внутреннего сгорания. МПК: F02M 27/00, F02B 51/00, 1984.7. Ivchenko V.I. et al. Method for processing fuel of internal combustion engines. IPC: F02M 27/00, F02B 51/00, 1984.

8. Андреев Е.И. и др. Способ подготовки топливно-воздушной смеси и устройство для его осуществления. RU 2229619, МПК: F02M 27/00, F02B 51/00, 2004.8. Andreev E.I. and others. A method of preparing a fuel-air mixture and a device for its implementation. RU 2229619, IPC: F02M 27/00, F02B 51/00, 2004.

9. Андреев Е.И. и др. Устройство для обработки воздуха топливно-воздушной смеси. RU 2229619, МПК: F02M 27/00, F02B 51/00, 2004.9. Andreev E.I. and other device for processing air fuel-air mixture. RU 2229619, IPC: F02M 27/00, F02B 51/00, 2004.

10. Whittaker D.G.M. Method of energising a working fluid and deriving useful work. GB 2241746, МПК: F02B 43/10; F02B 51/04; F02P 9/00; F02P 23/04; F02B 1/04; F02B 3/06; F02B 43/00; F02B 51/00; F02P 9/00; F02P 23/00; F02B 1/00; F02B 3/00, 1991.10. Whittaker D.G.M. Method of energising a working fluid and deriving useful work. GB 2241746, IPC: F02B 43/10; F02B 51/04; F02P 9/00; F02P 23/04; F02B 1/04; F02B 3/06; F02B 43/00; F02B 51/00; F02P 9/00; F02P 23/00; F02B 1/00; F02B 3/00, 1991.

11. Ward M. Combustion in an internal combustion engine. GB 1515148, F02P 23/00; F02P 23/04; F02B 3/06; F02P 23/00; F02B 3/00, 1978.11. Ward M. Combustion in an internal combustion engine. GB 1515148, F02P 23/00; F02P 23/04; F02B 3/06; F02P 23/00; F02B 3/00, 1978.

12. Монич А.Е. и др. Mode of operation of an internal combustion engine. EA 4214, МПК: F02B 1/12; F02B 51/04, 2004.12. Monich A.E. et al. Mode of operation of an internal combustion engine. EA 4214, IPC: F02B 1/12; F02B 51/04, 2004.

13. Gonze Е.V. Combustion engine with multi-fuel capability. CA 1324426, 1993.13. Gonze E.V. Combustion engine with multi-fuel capability. CA 1324426, 1993.

14. Чуканов К.Б. Methods and systems for generating high energy photons or quantum energy. US 2003094911, G21B 1/00; G21K 1/00; G21B 1/00; G21K 1/00, 2003.14. Chukanov K.B. Methods and systems for generating high energy photons or quantum energy. US2003094911, G21B 1/00; G21K 1/00; G21B 1/00; G21K 1/00, 2003.

15. Чуканов К.Б. Transition of a substance to a new state through use of energizer such as RF energy. US 5537009, МПК: Н05В 41/24; H05B 41/24, 1996.15. Chukanov K.B. Transition of a substance to a new state through use of energizer such as RF energy. US 5537009, IPC: H05B 41/24; H05B 41/24, 1996.

16. Матвеев В.А., Звонов А.А. Микроволновый плазменный двигатель внутреннего сгорания. WO 2011005135, 2010.16. Matveev V.A., Zvonov A.A. Microwave Plasma Internal Combustion Engine. WO 2011005135, 2010.

17. Матвеев В.А., Звонов А.А. Газовый реактор. RU 2408418, МПК: Н02К 44/08; Н05Н 1/24, 2011.17. Matveev V.A., Zvonov A.A. Gas reactor. RU 2408418, IPC: Н02К 44/08; H05H 1/24, 2011.

18. Матвеев В.А., Звонов А.А. Газовый реактор с СВЧ-возбуждением. RU 91498, МПК: Н02К 44/08; Н05Н 1/24, 2010.18. Matveev V.A., Zvonov A.A. Microwave excitation gas reactor. RU 91498, IPC: Н02К 44/08; H05H 1/24, 2010.

19. Матвеев В.А., Звонов А.А. Электрореактивный плазменный двигатель импульсного действия. МПК: F02P 23/08, RU 91385, 2010.19. Matveev V.A., Zvonov A.A. Pulsed electro-reactive plasma engine. IPC: F02P 23/08, RU 91385, 2010.

20. Звонов А.А., Басаргин О.С. Устройство для утилизации дымовых газов. WO 2010123391, МПК: B01D 53/32, F01N 3/027, 2009.20. Zvonov A.A., Basargin O.S. Flue gas recovery device. WO 2010123391, IPC: B01D 53/32, F01N 3/027, 2009.

21. Матвеев В.А., Звонов А.А. Устройство для получения энергии из дымовых газов, WO 2010128877, МПК: Н03Н 1/24, Y 0244/08, 2009.21. Matveev V.A., Zvonov A.A. Device for generating energy from flue gases, WO 2010128877, IPC: Н03Н 1/24, Y 0244/08, 2009.

22. Звонов Д.А., Звонов А.А. Устройство конструкции Звоновых для сварки и резки материалов. МПК: В23К 28/02, В23К 9/00, В23К 26/00, В23К 15/00, В23К 17/00, 1998.22. Zvonov D.A., Zvonov A.A. Design device Zvonovyh for welding and cutting materials. IPC: V23K 28/02, V23K 9/00, V23K 26/00, V23K 15/00, V23K 17/00, 1998.

23. А.С.Енохович. Краткий справочник по физике. М:. Высшая школа, 1969, с.32.23. A.S. Enokhovich. A quick reference to physics. M :. Higher School, 1969, p. 32.

24. В.М.Батенин и др. СВЧ - генераторы плазмы. Энергоатомиздат, 1988, с.28-29.24. V. M. Batenin and other microwave - plasma generators. Energoatomizdat, 1988, p. 28-29.

25. У.Хоре. Физика плазмы. Энергоатомиздат, 1986.25. U. Hore. Physics of plasma. Energoatomizdat, 1986.

26. Григорчук В.С. Электромобиль. RU 2385238, МПК: B60L 11/12, 2010.26. Grigorchuk V.S. Electric car. RU 2385238, IPC: B60L 11/12, 2010.

27. Кикути Йосиаки. Гибридное транспортное средство, способ управления гибридным транспортным средством и устройство выдачи мощности. RU 2334624, МПК: В60К 6/00, B60L 11/00, B60W 20/00, 2008.27. Kikuchi Yoshiaki. Hybrid vehicle, hybrid vehicle control method and power output device. RU 2334624, IPC: B60K 6/00, B60L 11/00, B60W 20/00, 2008.

Claims

1. A hybrid car containing a serially connected on-board source of electric energy, an electric energy storage device, an electronic converter of electric energy of a storage device into a three-phase alternating voltage and an electric wheel drive connected via signal and control inputs / outputs via an onboard electronic computer (PC) with a remote control vehicle control, characterized in that the on-board source of electrical energy contains a plasma-chemical pulsed reactor, plasma the output of which is installed in series with a magnetohydrodynamic (MHD) generator and a catalytic battery connected by the output voltage to an electric energy storage device, the electric wheel drive contains an electronic commutator for supplying three-phase voltage and a unit of asynchronous electric motors for rotating the wheels of the vehicle, the stator windings of which are connected to the supplying three-phase voltage with the output of the electronic converter through an electronic switch, the control input of which is black Without the on-board computer connected to the control panel of the car.

2. The hybrid car according to claim 1, characterized in that the MHD generator is made of a conductive or induction type, and the catalytic battery contains a housing of non-magnetic material provided with magnetic plates on two opposite outer sides, creating a constant magnetic field inside the battery perpendicular to the direction of movement plasma, a plate capacitor unit is installed inside the battery case, the plates of which are installed in parallel along the direction of plasma motion and perpendicular to the direction the magnetic field in the accumulator, forming the corresponding plasma ducts between the plates opposite in charge, connected to the corresponding electrodes of the accumulator.

3. The hybrid car according to claim 1, characterized in that the electrical energy storage device is made in the form of a chemical or capacitor battery of electrical energy.

4. The hybrid car according to claim 1, characterized in that the asynchronous electric motors for rotating the wheels of the vehicle are configured to connect their shafts to the shafts of the wheels of the car through a differential gear or by directly installing the wheels on the shafts of rotation of the asynchronous motors.