摘要：随着社会对环境和能源不足的日益关注和汽车产量的飞速增加，人们对汽车的动力性、经济性、安全性以及舒适性的要求日益提升。汽车空调是影响汽车舒适性的关键装置之一，受到国内外众多汽车生产厂家、科研工作者和消费者的重视。目前汽车空调所普遍利用的R134a制冷剂面对巨大的替代压力。天然工质二氧化碳（CO_2）基于其优良的热物性和环保特性被认为是最有前景的替冷剂之一。以CO_2为制冷剂的汽车空调系统也成为当今汽车科技领域一个新的探讨热点。为避开由于新型制冷剂替代不足而引起的技术被动局面，必须加速对CO_2汽车空调系统的研发工作。尤其是加强CO_2汽车空调制约系统的研发，可为引入CAN总线技术、加速车身一体化进程，进而提升整车技术含量和档次具有极其重要与深远的作用。本论文首先介绍了CO_2汽车空调组成结构和制冷循环原理，然后阐述了其组成部件气体冷却器、蒸发器和中间换热器的数学模型，这为后续章节的仿真浅析奠定了基础。在MATLAB/Simupnk软件环境下对跨临界CO_2汽车空调的各个部件建立稳态参数模型，并由所建立的部件模型组成了跨临界CO_2汽车空调系统制冷循环仿真模型。整个模型由压缩机、气体冷却器、蒸发器、中间换热器和膨胀阀五个子系统模型组成，利用制冷剂流量、进出口焓值和压力等参数将各个部件模型有机地联系成一个整体，并在子系统模型里面合理地考虑了各个参数间的耦合联系，以而较恰当的反应了制冷循环系统的性能。通过比较所建立模型在几种典型工况下的仿真结果与美国汽车工程学会(SAE)测试工况的实验值，验证了所建立的系统模型的正确性。在上面陈述的模拟正确性得以验证的基础上，本论文又详细浅析了压缩机转速、气冷器进口空气温度以及蒸发器进口空气温度对整个系统性能的影响，以而为探讨跨临界CO_2汽车空调的各部件模型奠定了坚实的基础。随着汽车技术的飞速进展，汽车功能不断增加，随之而来的制约系统越来越复杂，相应的制约参数也越来越多，对制约系统提出了更高的要求。CO_2汽车空调系统的工作历程具有非线性和滞后性的特点，传统制约论述的制约效果不是很理想。模糊制约不依赖精确的数学模型，它所具有的专家经验适用于非线性、多目标和多参数的制约系统，能大大增加制约的自由度和精确度，制约效果非常理想，具有很强的鲁棒性。探讨表明，模糊制约非常适合汽车空调制约系统的运用。本论文针对CO_2汽车空调系统的特点，把模糊制约论述运用到CO_2汽车空调的制约系统中。以模糊制约器的角度系统探讨了压缩机转速、高压侧压力、膨胀阀开度和鼓风机转速四个主要技术参数的制约对策，详细介绍了各个参数模糊制约的实现策略，并对以上四个技术参数进行了详细的模糊制约器设计。通过压缩机转速的模糊制约，使系统在不同工况下达到所需制冷量和最佳的排气压力；通过不同工况采取不同的制约对策，以而改善了CO_2空调系统高压侧压力，使系统COP达到最大；通过制约膨胀阀开度的模糊制约来合理调节制冷剂流量，使系统高压侧压力到达目标值；通过鼓风机转速的模糊制约调节送风速度，使车室内温度在合理时间内达到设定值，最终满足乘车舒适性及经济性的要求。最后，建立了一个完整的基于MATLAB/Simupnk的CO_2汽车空调系统仿真模型。通过将仿真结果与实验的数据在MATLAB中进行比较，表明基于模糊制约的制约效果得到了很大改善。但因模糊制约规则的选取具有很大的主观臆测性，有着一定的稳态误差，后续改善工作可以将经典制约论述中的PID制约器运用到系统中组成模糊PID制约系统，以而进一步改善制约效果。关键词：二氧化碳论文汽车空调论文模糊制约论文MATLAB/Simupnk论文仿真论文
摘要4-6
ABSTRACT6-12
第1章 绪论12-16
1.1 探讨背景及作用12
1.2 二氧化碳汽车空调系统探讨近况12-15
1.2.1 国外探讨近况12-14
1.2.2 国内探讨近况14-15
1.3 本论文主要探讨内容15
1.4 本章小结15-16
第2章 跨临界CO_2 汽车空调系统结构及数学模型16-22
2.1 跨临界CO_2汽车空调系统结构16-17
2.2 跨临界CO_2制冷循环17-18
2.3 跨临界CO_2汽车空调系统数学模型18-20
2.3.1 气冷器数学模型18-19
2.3.2 蒸发器数学模型19
2.3.3 中间换热器数学模型19-20
2.4 本章小结20-22
第3章 基于SIMULINK的跨临界CO_2汽车空调系统仿真22-32
3.1 建模检测设22-23
3.2 压缩机子系统模型23-24
3.3 气冷器子系统模型24-26
3.4 蒸发器模型26-27
3.5 中间换热器模型27-29
3.6 膨胀阀模型29
3.7 跨临界CO_2空调系统总模型图29-30
3.8 本章小结30-32
第4章 模型验证及系统性能浅析32-38
4.1 实验数据与仿真结果的比较32-34
4.2 系统性能浅析34-37
4.2.1 压缩机对系统的影响34-35
4.2.2 气冷器进口空气温度对系统的影响35-36
4.2.3 蒸发器进口空气温度对系统的影响36-37
4.3 本章小结37-38
第5章 跨临界CO_2汽车空调模糊制约系统设计38-56
5.1 模糊制约系统的基本原理38-39
5.2 二氧化碳汽车空调模糊制约系统39-52
5.2.1 压缩机转速的模糊制约40-46
5.2.2 高压侧压力的模糊制约46
5.2.3 膨胀阀开度的模糊制约46-49
5.2.4 鼓风机转速的模糊制约49-52
5.3 汽车空调模糊制约系统仿真52-55
5.3.1 模糊制约器与Simupnk的连接53-54
5.3.2 系统仿真与浅析54-55
5.4 本章小结55-56
第6章 总结与展望56-58
6.1 总结56
6.2 工作展望56-58
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