汽車空調制冷系統(tǒng)設計帶開題報告.zip

汽車空調制冷系統(tǒng)設計帶開題報告.zip,汽車空調,制冷系統(tǒng),設計,開題,報告 任務書 論文(設計)題目：汽車空調制冷系統(tǒng)設計 工作日期：2016年12月12日 ~ 2017年05月19日 1.選題依據: 按照空調壓縮機的驅動方式，汽車空調可分為非獨立式（主機驅動）和獨立式（輔助發(fā)動機驅動）?，F(xiàn)代汽車的空調幾乎都采用非獨立式空調，是利用汽車的主發(fā)動機驅動壓縮機運轉。獨立式汽車空調是采用獨立于主發(fā)動機的輔助發(fā)動機驅動空調壓縮機運轉，國外的大型卡車基本采用此類汽車空調。 2.論文要求(設計參數): 對空調系統(tǒng)的硬件電路和軟件系統(tǒng)進行設計。建立汽車空調風機轉速和壓縮機關閉和開啟控制的制模塊，使用簡化車內溫度熱力學模型在Matlab/Simulink軟件環(huán)境下對車室 內溫度進行仿真計算，以檢驗控制效果。 3.個人工作重點: （1）完成空調控制系統(tǒng)進行硬件電路和軟件程序流程圖設計 （2）建立汽車車內溫度的控制策略 （3）建立車內溫度模糊控制器 （4）使用Matlab/Simulink仿真軟件對車內溫度進行仿真計算 4.時間安排及應完成的工作: 第1周：理解設計任務 第2周：查閱相關文獻，英文文獻不少于5篇第3周：閱讀文獻，撰寫開題報告 第4周：進行開題報告答辯。完成外文資料的翻譯。 第5周：冷卻模塊設計 第6周：冷卻模塊設計 第7周：空調冷卻系統(tǒng)設計第8周：空調冷卻系統(tǒng)設計第9周：空調冷卻系統(tǒng)設計 第10周：空調冷卻模塊設計，準備4月10日-14日之間的中期檢查，要求有ppt. 第11周：空調冷卻模塊設計 第12周：空調冷卻模塊設計第13周：空調冷卻模塊設計 第14周：整理設計資料。撰寫設計說明書第15周：總結設計準備答辯 5.應閱讀的基本文獻: [1]Zadeh L A.Outline of a New Approach to Analysis Complex Systems and Decision Processes.IEEEE Transon systems,Man,and Cybernetics ，1973.SMC3:28~44. [2]羅海福，毛義梅，張晶.一種參數自適應模糊 PID 控制器的設計與仿真[J].自動化與儀器儀表，2011.3:10~12. [3]王化祥，孫金剛，陳磊.一種新型模糊 PID 調節(jié)器的設計[J].自動化儀表，2010:8~10.76 [4]S.Z.He，S.Tan，P.Z.Wang.Fuzzy self-tuning PID controllers,Fuzzy Sets&Syst.，1993:37~46. [5]P.O.Fanger.Thermal comfort analysis and application in environmental engineering.McGraw- Hill，1970. [6]Development of a fuzzy controller for an automotive HVAC system.Mitsubishi TechnicalInformation，2002. [7]Moderate thermal environments-Determination of the PMV and PPD indices andspecification of the conditions for thermal comfort.ISO 7730. [8]Recommended Practice for a Serial Control and Communication Vehicle Network.SAEJ1939-2001. 指導教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2016年12月16日 教學指導分委會意見： 同意 簽字：XX 2016年12月17日 學院公章 進度檢查表 第 -4 周 工作進展情況 理解設計任務，了解設計的工作原理和理論知識。進一步理解設計任務 。注意文獻要查比較新的。閱讀的文獻要進行整理和歸類。 2017年01月03日 指導教師意見 進一步理解設計任務。注意文獻要查比較新的。閱讀的文獻要進行整理和歸類。 指導教師(簽字)：XX 2016年12月19日 第 -3 周 工作進展情況 查閱相關的文獻，完成老師布置的任務，其中英文文獻不少于五篇。盡快上網把設計的完成情況填上！必須按照開題報告要求填寫！ 2017年01月03日 指導教師意見 盡快上網把設計的完成情況填上！必須按照設置的節(jié)點要求填寫！ 指導教師(簽字)：XX 2017年01月01日 第 -2 周 工作進展情況 閱讀文獻，撰寫開題報告。要認真按照開題報告的要求填寫，包括格式字體 段落要求，做好之后打印開題報告。 2017年01月03日 指導教師意見 盡快上網把設計的完成情況填上！必須按照設置的節(jié)點要求填寫！ 指導教師(簽字)：XX 2017年01月01日 第 -1 周 工作進展情況 撰寫ppt，進行開題報告答辯。完成外文資料的翻譯，完成文獻的整合 和綜述。 2017年01月03日 指導教師意見 利用本周和假期完成外文翻譯，要求字數是2000漢字以上。 指導教師(簽字)：XX 2017年01月07日 第 1 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成外文資料的翻譯， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年03月22日 第 2 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年03月22日 第 3 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年03月22日 第 4 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年04月18日 第 5 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年04月18日 第 6 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年04月18日 第 7 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年04月18日 第 8 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計， 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年05月23日 第 9 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計 寫好畢業(yè)論文和外文翻譯 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年05月23日 第 10 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計 寫好畢業(yè)論文和外文翻譯 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年05月23日 第 11 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計 寫好畢業(yè)論文和外文翻譯 準備答辯 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年05月23日 第 12 周 工作進展情況 撰寫ppt 進行汽車空調冷卻系統(tǒng)的設計完成汽車空調壓縮機的設計 寫好畢業(yè)論文和外文翻譯 準備答辯 2017年06月16日 指導教師意見 嚴格按照計劃要求進行，并且及時上網填寫完成情況，否則無法掌握你的進度！ 指導教師(簽字)：XX 2017年05月23日 過程管理評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹 3 0 遵守紀律 自覺遵守學校有關規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師,接受指導 3 0 開題報告 內容詳實，符合規(guī)范要求 5 0 任務完成 按時、圓滿完成各項工作任務 4 0 過程管理評分合計 0 過程管 理評語 指導教師簽字:XX 日期:null 指導教師評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 0 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 0 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 0 指導教師評分合計 0 指導教 師評語 指導教師簽字:XX 日期:null 評閱人評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 0 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 0 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 0 評閱人評分合計 0 評閱人 評語 一、選題依據 1. 研究領域 車輛工程-汽車部件設計 2．論文（設計）工作的理論意義和應用價值 隨著汽車空調的普及人們對于汽車的舒適度日益提高，汽車空調系統(tǒng)能夠對車內空氣的溫度.濕度.清潔度.風量和風向進行調節(jié)，在空調系統(tǒng)中，冷卻系統(tǒng)尤為重要， 我們現(xiàn)在采用的冷卻系統(tǒng)多為傳統(tǒng)型。 本次研究主要對象壓縮機，壓縮機作為空調制冷的心臟，它是使制冷劑在系統(tǒng)內循環(huán)的動力源。 3．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 汽車空調作為提高汽車乘坐舒適性的一種重要部件已被廣大汽車制造企業(yè)及消費者所認可，至 2013 年 8 月止，在國內，國產轎車空調裝置率已接近 100%，在其它車型上的裝置率也在逐年提高，汽車空調汽裝置已成為汽車中具有舉足輕重的功能部件。目前，大部分汽車空調和發(fā)動機冷卻系統(tǒng)仍屬于傳統(tǒng)的被動系統(tǒng)，只能有限地調節(jié)發(fā)動機和汽車的熱分布狀態(tài)。但隨著電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展，電控零部件技術成熟，冷卻系統(tǒng)的智能化和自動化成為可能。 汽車空調的未來是美好的。未來動力車將成為主流，目前自帶空調的汽車一般在濕度控制功能，空氣通過冷卻除濕后再被加熱到一定的溫度，以控制車窗除霧并保證乘客舒適性。這一點在新的系統(tǒng)沒計中可能會遇到挑戰(zhàn)，例如在電動汽車中使用熱泵型窄調供暖，能夠提高能源利用率，但要同時實現(xiàn)濕度和溫度的控制卻很困難。未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)必須與汽車開發(fā)同步，以適應新的變化：如發(fā)動機效率提高(余熱量減少)、電氣化、混合驅動動力及其它新型零部件使用后導致空調系統(tǒng)特性的變化。 目前國外汽車空調非常有潛力的壓縮機—數碼渦旋式壓縮機，數碼渦旋式壓縮機突出的優(yōu)點是具有“軸向柔性”這一獨特的性能，這可使定渦旋盤在軸向上有少量位移，使定渦旋盤與動渦旋盤之間始終用最佳力共同加載，實現(xiàn)無級的能量調節(jié)，非常適合汽車空調使用。數碼渦旋壓縮機工作原理是：壓縮機容量是通過渦旋盤的周期性嚙合與脫開來改變的。當外部電磁閥關閉時，數碼渦旋象標準型壓縮機一樣工作，容量達到 100％。當外部電磁閥打開時，兩個渦旋盤稍微脫離。此時壓機無制冷劑被壓縮，從而無容量輸出。所以在一個 10 秒鐘的循環(huán)中，如果渦旋盤加載 2 秒鐘，卸載 8 秒鐘，其平均容量就是 20％。加載時間占循環(huán)周期的比例可以在 10％一 100％輸出容量的范圍內任意改變。當數碼渦旋壓縮機在車上的安裝工藝及驅動等問題解決后，將是汽車空調最有前途的壓縮機。 目前,我國的汽車空調還處在發(fā)展階段，與發(fā)達國家相比,汽車空調產品的檔次和自動化程度有待進一步提高。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的日益提高， 汽車開始走進千家萬戶。人們在一貫追求汽車安全性、可靠性的同時，如今也更加注重對舒適性的要求。因而，空調系統(tǒng)作為現(xiàn)代轎車基本配備，也成為了必然。 未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)必須與汽車開發(fā)同步，以適應新的變化 ：如發(fā)動機效率提高、電氣化、混合驅動動力及其它新型零部件使用后導致空調系統(tǒng)特性的變化， 汽車動力的更新和新技術的應用，對汽車空調系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)，也給許多新技術的應用創(chuàng)造了機會。對于新一代的環(huán)保型汽車,如電動、混合動力、燃料電池和其它的低排放車輛,由于本身動力遠小于傳統(tǒng)動力車輛,能夠提給空調系統(tǒng)的動力極為有 限。擁有一套節(jié)能高效、性能可靠的空調系統(tǒng)對開拓市場至關重要。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 （1）汽車空調制冷系統(tǒng)設計的概述和設計方案 （2）汽車空調制冷模塊主要零件的設計和材料的選擇 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）查閱資料，了解做研究課題的研究意義、研究概況和發(fā)展趨勢。 （2）汽車空調制冷系統(tǒng)的概述以及方案的確定，冷卻主模塊熱負荷的計算劫主要零件的設計。 （3）汽車冷卻模塊結構設計和材料選擇 3.本論文（設計）預期取得的成果 通過學習和查閱資料掌握汽車空調系統(tǒng)的工作原理，特別是冷卻系統(tǒng)的工作原理和零件機構的設計，設計出更節(jié)能的空調冷卻系統(tǒng)。 （1）完成 10000 字左右的畢業(yè)論文； （2）完成 2000 字左右的外文文獻翻譯； （3）使用 CATIA 建模和三維設計； （4）繪制 3 張 A0 圖紙。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數） 本設計是基于與乘用車轎車相配套的冷卻模塊設計，通過對現(xiàn)有乘用轎車上的冷卻模塊的結構形式、工作參數和功能作用進行對比分析，再查閱相關書籍和文獻， 完成乘用車冷卻模塊的設計。最終使冷凝器在滿足使用性能的前提下更加緊湊、輕量化。成本更低、散熱性能更好。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：理解設計任務 第 2 周：查閱相關文獻，英文文獻不少于 5 篇 第 3 周：閱讀文獻，撰寫開題報告 第 4 周：撰寫 ppt，進行開題報告答辯。完成外文資料的翻譯。第 5 周：冷卻模塊設計 第 6 周：冷卻模塊設計 第 7 周：空調冷卻系統(tǒng)設計 第 8 周：空調冷卻系統(tǒng)設計 第 9 周：空調冷卻系統(tǒng)設計 第 10 周：空調冷卻模塊設計準備 4 月 10 日-14 日之間的中期檢查，要求有 ppt. 第 14 周：整理設計資料。撰寫設計說明書。 第 15 周：總結設計準備答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1]祁照崗,陳江平,陳芝久.汽車空調系統(tǒng)與發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的耦合分析[J].汽車工 程,2012,05:471-473. [2]劉向農.汽車空調制冷系統(tǒng)匹配設計[D].合肥工業(yè)大學,2012. [3]張彥麗.汽車空調系統(tǒng)性能優(yōu)化[D].上海交通大學,2013. [4]胡兵.二氧化碳汽車空調系統(tǒng)設計及研究[D].上海交通大學,2011. [5]聶曉龍.某車型冷卻系統(tǒng)的研究與分析[D].吉林大學,2012. [6]劉向農.汽車空調冷凝器的匹配設計研究[J].合肥工業(yè)大學學報(自然科學 版),2012,01:139-142. [7]徐波.汽車空調系統(tǒng)結霜分析與設計預防[A].河南省汽車工程學會.第九屆河南省汽車工程技 術研討會論文集[C].河南省汽車工程學會,2012. [8]張萍.電動車空調系統(tǒng)性能分析與實驗研究[D].上海交通大學,2014. [9]錢妍.耦合空調動力艙氣動冷卻過程分析[D].吉林大學,2012. [10]楊龍虎.汽車空調冷媒回收加注機的設計研究[D].河北工業(yè)大學,2014. [11]M. KilicO. Kaynakli An experimental investigation on interior thermal conditions and human body temperatures during cooling period in automobile Heat and Mass Transfer (2011). [12]J. H. LU Analysis of the performance of the evaporator of automotive air conditioning system International Journal of Automotive Technology（2014）. [13]J. S. Saini A New Method to Design Cam Used in Automobile Heating, Ventilating and Cooling System Journal of The Institution of Engineers (India): Series C（2012). [14]Gui-ping LinXiu-gan YuanZhi-guang Mei The feasibility study of the waste heat air-conditioning system for automobile Journal of Thermal Science (2013). [15]Eric BanksPaul N. Sharratt Automobile Air Conditioning: A Case Study of CFC Replacements The International Journal of Life Cycle As… (2014). 附：文獻綜述或報告 文獻綜述 汽車誕生距今已有 100 多年，但第一臺汽車空調裝置直到 1925 年才出現(xiàn)在美國， 當時年其汽車空調業(yè)首先出現(xiàn)利用汽車冷卻水通過加熱器供暖的方法。到 1927 年， 發(fā)展到具有加熱器、鼓風機和空氣濾清器的比較完整的供暖系統(tǒng)。1939 年，美國通用汽車公司首先在轎車上安裝機械制冷降溫的空調器，成為汽車空調的先驅。由于第二次世界大戰(zhàn)阻礙了汽車空調的發(fā)展，歐洲、日本直到 1957 年才有這種單一制冷的轎車。1964 年，美國通用汽車公司首先在凱迪拉克轎車上安裝了自動控制的汽車空調減少了駕駛員的工作量。第二次世界大戰(zhàn)后，汽車空調開始有了實質性的發(fā)展，在技術上和數量上都有了很大的提高。 隨著世界上能源緊缺形式的日趨嚴重，國家對工業(yè)產品節(jié)能、環(huán)保的要求日趨嚴格，一些符合節(jié)能、環(huán)保要求的新型汽車空調壓縮機得到人們的青睞。發(fā)展綠色制冷劑是大勢所趨，符合環(huán)保要求的新型制冷劑的應用，也將成為制冷壓縮機行業(yè)的一個熱點問題。其中二氧化碳等一些新型環(huán)保制冷劑得以應用和發(fā)展。空調壓縮機是空調系統(tǒng)的核心部件，其功能是借助外力維持制冷劑在制冷系統(tǒng)內的循環(huán)，吸入來自蒸發(fā)器的低溫、低壓的制冷器蒸汽，壓縮制冷劑蒸汽使其溫度和壓力升高，并將制冷劑蒸汽送往冷凝器，在熱量吸收和釋放過程中，實現(xiàn)熱交換。也就是說，壓縮機的能力和特征決定了制冷系統(tǒng)的能力和特征。傳統(tǒng)氟利昂系列的制冷劑產生溫室效應，破壞大氣臭氧層?；诃h(huán)保要求，在國內制冷行業(yè)中首先掀起了研制新型制冷劑的潮流，隨之而來的就是汽車空調行業(yè)。近年來，國外一些研究人員關注的熱點轉向二氧化碳作為新型制冷劑替代老式制冷劑的應用與推廣。二氧化碳將成為車用空調的新型制冷 劑。二氧化碳對產生溫室效應影響極小，作為制冷劑的二氧化碳主要來自工業(yè)廢氣， 其化學特性穩(wěn)定、不可燃、沒有腐蝕性，對人體無害。目前已有裝有二氧化碳車用空調系統(tǒng)的奔馳轎車投放市場。但是由于國內二氧化碳空調壓縮機技術尚不成熟，還沒有得到很好的應用。因此，盡快使先進技術進入市場，形成先期優(yōu)勢，是我國汽車空調企業(yè)亟待解決的問題。 目前國外汽車空調非常有潛力的壓縮機—數碼渦旋式壓縮機，數碼渦旋式壓縮機突出的優(yōu)點是具有“軸向柔性”這一獨特的性能，這可使定渦旋盤在軸向上有少量位移，使定渦旋盤與動渦旋盤之間始終用最佳力共同加載，實現(xiàn)無級的能量調節(jié)，非常適合汽車空調使用。數碼渦旋壓縮機工作原理是：壓縮機容量是通過渦旋盤的周期性嚙合與脫開來改變的。當外部電磁閥關閉時，數碼渦旋象標準型壓縮機一樣工作，容量達到 100％。當外部電磁閥打開時，兩個渦旋盤稍微脫離。此時壓機無制冷劑被壓縮，從而無容量輸出。所以在一個 10 秒鐘的循環(huán)中，如果渦旋盤加載 2 秒鐘，卸載 8 秒鐘，其平均容量就是 20％。加載時間占循環(huán)周期的比例可以在 10％一 100％輸出容量的范圍內任意改變。當數碼渦旋壓縮機在車上的安裝工藝及驅動等問題解決后，將是汽車空調最有前途的壓縮機。 目前, 我國的汽車空調還處在發(fā)展階段，與發(fā)達國家相比, 汽車空調產品的檔次和自動化程度有待進一步提高 。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的日益提高，汽車開始走進千家萬戶。人們在一貫追求汽車安全性、可靠性的同時，如今也更加注重對舒適性的要求。因而，空調系統(tǒng)作為現(xiàn)代轎車基本配備，也成為了必然。 在現(xiàn)實社會中，汽車空調系統(tǒng)作為影響汽車舒適性和安全性的主要總成之一，為汽車提供制冷、取暖、除霜、除霧、通風、空氣過濾和濕度控制功能，汽車空調系統(tǒng)設計更新已成為汽車市場競爭的主要手段之一。其中，采暖系統(tǒng)可使乘員避免過量著裝,提供舒適性和安全服務；冷氣系統(tǒng)則通過制冷、除濕來提供舒適性服務，其中制冷系統(tǒng)尤為重要，所以選擇此課題研究。 汽車空調的基本原理與通常的制冷原理基本一致。利用水的蒸發(fā)、冷凝過程，通 過外界輸入功達到制冷目的。當然一般空調的涵義乃是包括冷氣、暖氣、空氣凈化三個內容，本文僅就主要部分一一制冷這一環(huán)節(jié)加以展開。從蒸發(fā)器來的低壓制冷劑氣體被吸入壓縮機氣缸后．經壓縮變成相對高溫高壓氣體。然后進入冷凝器。經冷卻后變成相對高壓、常溫液體．再經過膨脹閾降溫降壓后成為相對低溫低壓液體，該液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱汽化后再被吸人壓縮機進行壓縮。如此不斷循環(huán)。則冷風得以源源不斷地被送入車廂，由此獲得致冷功效。預計未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)，就必須適應發(fā)動機效率的提高，電氣化、混合驅動及其它新型零部件使用能導致空調系統(tǒng)特性的新變化。 未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)必須與汽車開發(fā)同步，以適應新的變化 ：如發(fā)動機效率提高、電氣化、混合驅動動力及其它新型零部件使用后導致空調系統(tǒng)特性的變化， 汽車動力的更新和新技術的應用，對汽車空調系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)，也給許多新技術的應用創(chuàng)造了機會。對于新一代的環(huán)保型汽車,如電動、混合動力、燃料電池和其它的低排放車輛,由于本身動力遠小于傳統(tǒng)動力車輛,能夠提給空調系統(tǒng)的動力極為有 限。擁有一套節(jié)能高效、性能可靠的空調系統(tǒng)對開拓市場至關重要。一方面汽車電氣化日益加強新型的電子元件如加熱座椅、娛樂系統(tǒng)、電子導航等在汽車上的應用日漸廣泛,為了適應這些技術,汽車生產商正在擬轉向 42～48V 系統(tǒng)。采用高電壓系統(tǒng)后有可能去除皮帶驅動的系統(tǒng),如發(fā)電機、空調壓縮機、水泵及動力轉向泵等。這使在汽車空調系統(tǒng)中應用全封閉壓縮機成為可能，并且只要發(fā)動機艙內靠近儀表盤的部分在足夠的空間,就有可能用金屬管代替軟管，從而大大降低制冷劑泄漏 ；二是新的零部件技術可減少空調或采暖負荷增強車身隔熱、改進門封結構、玻璃鍍層和其它新技減少車室熱負荷，從而減少用于空調或采暖的能耗而減少溫室氣體排放。壓縮機作為汽車制冷系統(tǒng)的心臟．是推動制冷劑在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)的動力源．變排量壓縮機還起著根據復合大小調節(jié)制冷劑循環(huán)量的作用，其動力來源于汽車主發(fā)動機或輔發(fā)動 機。壓縮機的設計正朝著減少重量和體積、降低噪音和增加振動穩(wěn)定性的方向發(fā)展。目前周外壓縮機仍以斜板式、旋葉式和漩渦式壓縮機為主。為減少離合器頻繁閉合產生的嗓音和獲得更佳的控制效果，外部控制式變排量壓縮機逐漸成為世界車用空調壓縮機的主導方向．它具有結構緊湊、重量輕和節(jié)省能源的優(yōu)點。以日本電裝 DENSO 的變排量壓縮機為例。它采用了樹脂離合器．體積小，質量輕。而其中的新型控制閥能實現(xiàn)扭矩的估計和控制。另外，隨著世界各國的環(huán)保意識的不斷加強，電動壓縮機也得到了進一步的發(fā)展。它能滿足混合燃料電池車用空調的需要。DANFoSS，DENSO，ZEXEL等國際性公司已進人二氧化碳壓縮機小批量生產階段。同時在節(jié)能方面。日本電裝公司開發(fā)的～種外部電控變排量壓縮機．排量從 0—100％之間變化．壓縮機的開?？赏耆皇茈x合器控制。因而這種壓縮機取消電磁離合器，使機組重量大為減輕。 汽車產業(yè)的蓬勃發(fā)展必將帶動汽車空調產業(yè)的輝煌、發(fā)達。但是隨著技術經濟的發(fā)展和人們對生活質量的高要求，各大空調廠商和科研人員必須更加專心的投入到空調新技術的開發(fā)中來以便滿足人們的各種需求。也只有這樣也才能夠維持空調產業(yè)和汽車產業(yè)的生命源泉。汽車空調的發(fā)展總是與汽車工業(yè)的發(fā)展是同步進行的。中國汽車空調市場潛力巨大，但嚴峻的國際市場競爭，使得國內汽車空調產業(yè)依然面臨巨大的挑戰(zhàn);在產品方面，貨車及一些專用車的空調生產較少，還不能有效滿足市場需求; 在技術方面，低碳、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展大趨勢也給行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。 我做的主要是壓縮機的設計，壓縮機在制冷系中是最重要的，運用理論知識來搞創(chuàng)新，研究如何更效率 更安全 更節(jié)能。企業(yè)應積極推進汽車空調的國產化工作，與國內各大高等學校合作，鼓勵國內設計人員獨立設計開發(fā)，以期盡早掌握蒸發(fā)器、鼓風機和壓縮機的全新開發(fā)技術，使我國汽車空調盡快進入世界領先水平。 汽車空調制冷系統(tǒng)設計 摘 要 隨著人們生活水平的提高，對汽車環(huán)境舒適性的要求越來越高。汽車空調能夠調節(jié)車室內的溫度、濕度、風速、清潔度和噪音，一定程度上滿足了人們對于舒適性的要求。隨著汽車空調裝車率的不斷提高，對它進行研究具有重要意義。 本文首先簡要描述了汽車空調制冷系統(tǒng)的組成及其工作原理。分析了單級蒸汽壓縮制冷的理論循環(huán)、熱力計算以及各種實際因素對循環(huán)的影響；描述了汽車空調系統(tǒng)的設計過程，各個組成部件的選配依據，針對目前汽車空調仿真技術研究及現(xiàn)狀，借助現(xiàn)代計算機的仿真技術，利用ＭＡＴＬＡＢ中的仿真工具建立空調系統(tǒng)模型并建立簡單數學模型；以捷達普通轎車為例:分步介紹了汽車空調制冷系統(tǒng)的設計計算過程：1.轎車空調冷負荷計算；2.壓縮機的選配;3.蒸發(fā)器的設計計算；4.冷凝器的設計計算。并將計算結果與實際的捷達轎車空調系統(tǒng)進行比對。最后得出結論：用這種數學建模的方法對轎車空調系統(tǒng)進行設計計算是可行的。最后設計結果對汽車空調優(yōu)化設計及分析提供實用性參觀意義。 關鍵詞：汽車空調 制冷系設計 ABSTRACT As people living standard rise，the car environmental comfort requirement increasing high. Automotive air conditioning could adjust car indoor temperature, humidity, wind speed, cleanness and noise, to a certain extent, satisfying the people for comfort requirement. Along with the automotive air conditioning load rate rise ceaselessly, it was important to study of it. This paper first briefly describes automotive air conditioning and refrigeration system composition and working principle. Analyzed the single stage steam compressing refrigeration theory circulation, thermodynamic calculation and various practical factors on circulation influence; Describes the design process of automotive air conditioning system, component parts, aiming at the matching according to automobile air conditioner simulation technology research and the present situation, with the aid of the modern computer simulation technology, the use of MATLAB simulation tool establish air conditioning system model and simple mathematical model establishment; With the jetta ordinary car for example: step-by-step air-conditioning and refrigeration system, and introduces the design and calculation of the process: 1. The car air condition cold load calculation; 2. Compressor of single-assembly; 3. The evaporator design calculation; 4. The design and calculation of the condenser. And the calculated results and practical jetta sedan air conditioning system compares. Conclusion: in this mathematical modeling method of car air conditioning system design calculation is feasible. Final results of automotive air conditioning design optimized design and analysis provide practical visit significance. Key words: Automotive air conditioning design simulation model simulation study 2 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 1 緒論 5 1.1 本文背景與研究意義 5 1.2 汽車空調制冷系統(tǒng)概況 5 1.3 汽車空調現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 6 1.4 汽車空調制冷系統(tǒng)簡介 7 1.5 本文設計主要內容 8 2 汽車空調制冷系統(tǒng)設計 9 2.1 汽車空調系統(tǒng)總體設計 10 2.2 設計參數的確定 11 2.3 壓縮機的選配 12 2.4 冷凝器設計 13 2.5 蒸發(fā)器設計 14 3 汽車空調仿真研究 15 3.1 汽車空調系統(tǒng)仿真技術 16 3.2 系統(tǒng)仿真技術工具 17 3.3 仿真工具特點 18 3.4 汽車空調仿真模型 19 3.5 制冷循環(huán)子系統(tǒng) 20 3.6 縮機子系統(tǒng) 21 3.7 冷凝器子系統(tǒng) 22 3.8 蒸發(fā)器子系統(tǒng) 23 3.7本節(jié)小結 24 4 結論 25 參考文獻 28 附錄1:外文翻譯 29 附錄2:外文原文 30 致 謝 35 4 1 緒論 1.1空調背景與意義 隨著生活水平的提高，汽車走進千家萬戶，汽車的空調也越來越重要。國外汽車都朝著減輕質量、降低消耗和智能化發(fā)展；國內汽車空調雖然有些發(fā)展，但與國外相比有很大的差距。尤其是我國現(xiàn)階段，在汽車空調自主研發(fā)相關設計方面還遠遠落后于國外先進水平。國內汽車空調行業(yè)應積極引進先進的設計軟件，走獨立設計開發(fā)的道路，用科學的管理信息系統(tǒng)管理汽車空調的設計研發(fā)和生產銷售，盡快提高國內汽車空調的設計能力，為汽車業(yè)的發(fā)展起到促進作用。 1.2汽車空調制冷系統(tǒng)概況 1.2.1汽車空調現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 汽車空調行業(yè)應該朝著更環(huán)保、節(jié)能、高效、舒適的方向發(fā)展。由于汽車內飾技術發(fā)展較緩，必然嚴重影響空調系統(tǒng)的密封性、經濟性和可靠性，所以今后汽車空調的發(fā)展方向大都圍繞著保護環(huán)境、進步效率、節(jié)能節(jié)材、減輕重量、壓縮體積、降低振動與噪聲、操縱維修簡便、安全可靠等幾個方向展開，而且汽車空調的發(fā)展總是與汽車產業(yè)的發(fā)展是同步進行的，比如，未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)，就必須適應發(fā)動機效率的進步（余熱量減少），電氣化、混合驅動及其它新型零部件使用能導致空調系統(tǒng)特性的新變化。 作為汽車空調核心部件的壓縮機，在技術和質量上也取得了長足的進步。壓縮機的設計正朝著減少重量和體積、降低噪音和增加振動穩(wěn)定性，高效節(jié)能，向小型輕量化的方向發(fā)展。目前國外壓縮機仍以斜板式、旋葉式和漩渦式壓縮機為主,為減少離合器頻繁閉合產生的噪音和獲得更佳的控制效果，外部控制式變排量壓縮機逐漸成為世界車用空調壓縮機的主導方向，它具有結構緊湊、重量輕和節(jié)省能源的優(yōu)點。另外,隨著世界各國的環(huán)保意識的不斷加強，電動壓縮機也得到了進一步的發(fā)展,它能滿足混合燃料電池車用空調的需要。 其次要進一步降低空調裝置的整體重量和外形尺寸，必須進步各組成裝置的結構緊湊度和效率。為此各國正致力于改進各部件的結構、完善各部件的制造工藝、改進空調裝置的布局，進步空調裝置的性能。因此結構緊湊、體積小、重量輕、效率高、節(jié)省動力、噪聲低、工作可靠、啟動性能比較可靠的變排量汽車空調將會應運而生。熱交換器(蒸發(fā)器與冷凝器)材料從全銅向全鋁展，結構從管片式向管帶式發(fā)展。蒸發(fā)器主要向層疊式(板翅式)發(fā)展，冷凝器主要向多元平行流動式發(fā)展。由于提高了翅片散熱面積和熱交換效率，采取減薄管片厚度，增加管子內肋片及片子開口等措施，使熱交換器的尺寸和質量大幅度降低。熱交換器體積大、金屬材料消耗量大，其結構型式、材料性能和制造工藝不僅直接影響汽車的有效空間利用，而且直接影響系統(tǒng)的制冷性能及散熱、吸熱效果，因此國外車用空調熱交換器主要朝著如何強化換熱、降低熱阻、提高換熱效率、減輕質量、縮小體積、提高單位體積的傳熱面積的方向發(fā)展。原來較多采用管帶式，現(xiàn)在主要朝層疊式發(fā)展。為了適應HFC-134a系統(tǒng)的需要，又出現(xiàn)了擠壓管式蒸發(fā)器。冷凝器主要向平行流式結構發(fā)展，并在此結構的基礎上，改進與儲液干燥器、過冷器等部件的匹配。過冷式冷凝器把制冷劑的貯液干燥器及其出口流經的過冷器與上游的平行流式冷凝器做成一體，成為所謂的“過冷式冷凝器”，這樣不僅可以減小設備的質量和外形尺寸，而且可以確保節(jié)流結構前的制冷劑過冷度，提高制冷循環(huán)效率，還可以隨著貯液干燥器內容積的減小而減少制冷劑的充注量。 近年來隨著計算機的普及和電子技術的發(fā)展，使得空調系統(tǒng)的控制效果日益完善，空調設備的性能也越來越高，運用這種空調系統(tǒng)能進行全天候的空氣調節(jié)，集制冷、采熱、透風于一體，在人為設定的最佳溫度、濕度及風量的情況下，該系統(tǒng)可根據車內職員數目和其它情況的變化進行多檔位、多模式的調整，從而設定最佳值，使車內始終保持舒適的人工天氣環(huán)境；同時還可以進行故障自動診斷和數字顯示等功能。 未來新型動力車可能使用的空調系統(tǒng)：單用電力制冷和采暖可使電動車和燃料電池車的可行駛里程減少50%以上，以至于典型城市交通都難于適應。對于日益開拓的家用轎車市場，微型車用于空調的能量少于普通車輛，但這部分能量在小功率發(fā)動機的輸出功中占的比例卻不小。目前帶空調的汽車一般在濕度控制功能，以控制車窗除霧并保證乘客舒適性這一點在新的系統(tǒng)設計中可能會遇到挑戰(zhàn)例如在電動汽車中使用熱泵型空調供暖，能夠提高能源利用率，但要同時實現(xiàn)濕度和溫度的控制卻很困難。未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)必須與汽車開發(fā)同步，以適應新的變化：如發(fā)動機效率進步、電氣化、混合驅動動力及其它新型零部件使用后導致空調系統(tǒng)特性的變化，汽車動力的更新和新技術的應用，對汽車空調系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)，也給很多新技術的應用創(chuàng)造了機會。 對于新一代的環(huán)保型汽車,如電動、混合動力燃料電池和其它的低排放車輛,由于本身動力遠小于傳統(tǒng)動力車輛,能夠提給空調系統(tǒng)的動力極為有限。電動車和一些混合驅動車為了達到高效和減少溫室氣體排放的目的，以盡量少使用燃料來滿足動力要求。例如，一些混合驅動車在發(fā)動機模式時利用多余動力對電池充電，當電池充電完成時則切向電動模式。相應地空調系統(tǒng)的設計面臨新的挑戰(zhàn)：因為無論發(fā)動機模式和電動模式時都需要空調（或采暖）。比如豐田混合動力車為了節(jié)約燃料設計成在發(fā)動機模式和電動模式中間來回切換，只在發(fā)動機模式下開啟空調，因為空調的壓縮機由發(fā)動機通過皮帶驅動，發(fā)動機必須運行以產生熱量，在汽車臨時停車或持續(xù)減速時切換到電動模式只有在需要空調時才開啟發(fā)動機。本田的混合驅動車有一個小汽油發(fā)動機，與電動馬達并行以補充動力。本田采用獨特的“經濟模式”使發(fā)動機階段性地怠速運行，以確保車室內保持在舒適的溫度。在空調（或采暖）負荷較大時，需要保持發(fā)動機連續(xù)運轉，以確保舒適性。 擁有一套節(jié)能高效、性能可靠的空調系統(tǒng)對開拓市場至關重要。一方面汽車電氣化日益加強新型的電子元件如加熱座椅、娛樂系統(tǒng)、電子導航等在汽車上的應用日漸廣泛,為了適應這些技術,汽車生產商正在擬轉42～48V系統(tǒng)。采用高電壓系統(tǒng)后有可能向往除皮帶驅動的系統(tǒng),如發(fā)電機、空調壓縮機、水泵及動力轉向泵等。這使在汽車空調系統(tǒng)中應用全封閉壓縮機成為可能并且只要發(fā)動機艙內靠近儀表盤的部分在足夠的空間,就有可能用金屬管代替軟管從而大大降低制冷劑泄漏；二是新的零部件技術可減少空調或采熱負荷增強車身隔熱、改進門封結構、玻璃鍍層和其它新技術的應用都可減少汽車車體內室熱負荷從而減少用于空調或采熱的能耗而減少溫室氣體排放。 1.2.2汽車空調制冷系統(tǒng)簡介 汽車空調一般主要由壓縮機、電控離合器、冷凝器蒸發(fā)器膨脹閥、貯液干燥器管道、冷凝風扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統(tǒng)等組成。汽車空調分高壓管路和低壓管路。高壓側管路包括壓縮機輸出側、高壓管路、冷凝器、貯液干燥器和液體管路；低壓側管路包括蒸發(fā)器、積累器、回氣管路、壓縮機輸入側和壓縮機機油池。再加上一些必要輔助控制系統(tǒng)，這就構成了完整的汽車空調系統(tǒng)【1】。 其結構運行原理為在汽車空調中,由壓縮機工作時排出的是高溫、高壓的制冷劑蒸汽，通過高壓軟管進入冷凝器。由于高溫、高壓的制冷劑蒸汽溫度遠高于車外的空氣溫度，因此借助冷凝器風扇把冷凝器中制冷劑蒸汽的熱量吹向車外空氣中，使高溫、高壓的制冷劑蒸汽在冷凝器內逐步冷凝為較高溫度的高壓液體通過高壓軟管流入干燥儲液器，在熱力膨脹閥(或毛細管)的節(jié)流降壓和降溫作用下變成低溫低壓的液體而進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內逐步汽化而吸收蒸發(fā)器外空氣中的熱量，使流經蒸發(fā)器的車內循環(huán)空氣的溫度降低成為冷氣，通過鼓風機送入車廂內，從而降低車廂內的空氣溫度。蒸發(fā)器內汽化后的制冷劑蒸汽，由壓縮機吸入進行壓縮，又變成高溫、高壓的制冷劑蒸汽，通過高壓軟管又被壓入冷凝器這樣,完成了汽車空調的一個制冷循環(huán)。 結構簡圖如圖1-1所示。 圖1-1汽車空調制冷系統(tǒng)結構圖 ? 上面制冷劑的基本循環(huán)流程分為四個部分【1】： （1） 壓縮過程：壓縮機吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排出壓縮機。 （2） 放熱過程：高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并放出大量的熱。 （3） 節(jié)流過程：溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排出膨脹裝置。 （4） 吸熱過程：霧狀制冷劑液體進入蒸發(fā)器，因此時制冷劑沸點遠低于蒸發(fā)器內溫度，故制冷劑液體蒸發(fā)成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸汽又進入壓縮機。 由于汽車是運載工具，內部空間有限，工作環(huán)境溫度高，振動大，總的來說，由于汽車空調使用特殊性，決定著它與其他普通空調有很大區(qū)別。 在動力源的處理上，汽車空調比普通的房間空調要困難得多，至今為止，其壓縮機不是靠主發(fā)動機就是靠輔助發(fā)動機驅動，這就決定了車用空調壓縮機能采用開啟式的結構型式，帶來了軸封性能要求高、制冷劑容易泄漏的問題。當空調壓縮機由汽車主發(fā)動機驅動時，其制冷能力隨車速和負荷的變化較大，制冷劑流量的變化幅度也較大。當汽車慢速行駛或處于怠速狀態(tài)時，其制冷能力較小，難以維持穩(wěn)定的空調工況，甚至于無法正常工作。 所以當車用空調裝置消耗汽車主發(fā)動機的動力時，必須考慮其對汽車動力與操縱性能的影響，也必須考慮由于車速變化幅度大或變化頻繁，給空調系統(tǒng)制冷劑流量控制、制冷量控制、系統(tǒng)設計帶來的影響。比如，考慮到汽車空調冷凝器面積受空間尺寸限制，一般都偏小。其所處環(huán)境的溫度又比較高，尤其在低速行駛時，因而制冷劑與空氣間的傳熱溫差也比較大，制冷劑的冷凝溫度比相同外界氣溫時的普通空調要高。為汽車室內降溫迅速，冷氣送風溫度一般都比普通空調要低些，因而其制冷劑的蒸發(fā)溫度又比普通空調的低一些。這樣，就使得車用空調機組配備的動力，應比相同容量普通空調機組的大，至少要大一倍左右。 其次汽車本身結構非常緊湊，可供安裝空調設備的空間極為有限，不僅對車用空調裝置的外形、體積和質量要求較高，而且對其性能和選型也會帶來影響。例如，由于冷凝器安裝位置有限，會導致冷凝溫度較高。又如，蒸發(fā)器的總成由于受安裝空間的限制，其布置方式會五花八門，各種車型都有專門的車內蒸發(fā)器總成設計，要實現(xiàn)通用化就比較困難。 而且汽車是運動中的物體，要能適應道路顛簸等各種路況，對包括汽車空調系統(tǒng)各組成部件在內的汽車零部件振動、噪聲、安全、可靠等方面的技術要求更嚴格。為保證空調系統(tǒng)工作的可靠性，減少制冷劑的泄漏，對壓縮機的密封、制冷劑管路的連接和冷凝器防腐蝕與防擊傷等措施，都有比普通空調更高的要求。所以為保證汽車安全運行，汽車空調系統(tǒng)的控制，也應考慮能保證司機從空調系統(tǒng)運行的繁瑣操作中解放出來。 最后車用空調裝置的結構、外觀設計和布置，除必須與車身內飾和外觀協(xié)調、統(tǒng)一，保持整車的完美以外。還必須考慮其對汽車底盤、車身等結構件及汽車行駛穩(wěn)定性、安全性的影響，這是普通空調設計不會碰到的。 以上這些特點，都對車用空調系統(tǒng)各組成部件的結構、材料、工藝提出更高的要求。汽車空調技術的發(fā)展目標，都是圍繞如何滿足這些要求而展開的。 1.3 本文設計主要內容 本文設計的主要內容包括兩個方面：第一方面是汽車空調設計中設計參數選擇：1）轎車空調冷負荷計算；（2）.壓縮機的選配；(3).蒸發(fā)器的設計計算；(4).冷凝器的設計計算，對設計結果的影響;第二方面是通過以相關的理論計算為基礎，利用Matlab中的強大功能進行仿真;通過仿真和實際結果比較，分析得出汽車空調中相關設計的結果。 2 汽車空調制冷系統(tǒng)設計 2.1 汽車空調系統(tǒng)總體設計 2.1.1設計參數的確定 本文將采用捷達 2010款 1.6伙伴車為對象，它采用EA113型號發(fā)動機，發(fā)動機功率95馬力，發(fā)動機排量為1.6L，整車長4415cm,寬1674cm，高1415cm。 汽車空調制冷量確定的原則：汽車空調制冷量的計算結果無論是常規(guī)計算還是簡化計算都僅是從理論上得出的。理論計算只是設計空調系統(tǒng)前所必需進行的一項工作，實際上由于汽車的復雜性，以及制造工藝水平等的影響，實際制冷量往往與理論值有一定差距，一般在整車空調系統(tǒng)制冷性能試驗后還需要作必要的修正，最終的汽車空調制冷量其實是以已經滿足整車制冷要求的空調系統(tǒng)按照行業(yè)標準（ Q C/T 657-2000《汽車空調制冷裝置試驗方法》）經系統(tǒng)臺架試驗后得到，所以理論計算誤差對汽車空調制冷性能的影響并不起決定性作用，但如果理論計算與實際值相差不多的話，卻往往可以節(jié)約不少開發(fā)時間和成本。用簡化計算方法來計算微型汽車空調制冷量，節(jié)省了不少計算時間，提高了工作效率現(xiàn)已被運用于實際工作中【1】。 汽車空調制冷量主要取決于車室內的熱負荷。而計算汽車空調室內熱負荷首先要參照有關標準確定車室內的溫度，濕度，空調的室外干，濕球溫度值。又結合夏季普遍的氣候情況車內，外空調設計參數選擇，汽車空調車內平均溫度推薦為夏季22~28度，車內外溫差夏季一般為5~7度；室外干球溫度35度，相對濕度百分之六十，室內空氣流速小于0.2米每秒，根據人體衛(wèi)生要求，空氣中二氧化碳含量不能超過百分之零點一，換氣量每個人20米立方，車內干球溫度25度相對濕度百分之五十五，大氣壓力為1.01325*1.5帕，車的行駛速度40千米每小時，漏風量18米立方每小時。風口位置應盡量避免直吹另人感到不舒適的部位各處風口風速不宜超過2米每秒，否則會引起車內溫度場，風速場分布不均勻出現(xiàn)氣流漩渦。又由于汽車在不同的氣候條件下使用行駛，氣象參數多變，車內空間狹小，氣流組織困難，車內外熱量交換頻繁，車內溫度不均勻，不穩(wěn)定。所以汽車空調熱負荷的計算一般都是采用經驗法估算，在滿足乘員得舒適性要求下兼顧整車經濟性和安裝空間的條件下，盡可能選擇較大的制冷量。根據經驗轎車制冷裝置制冷選擇范圍如下： 表2-1轎車制冷裝置制冷量 車型 微型 輕型 中型 大型 超大型 制冷量(KW) 1.163~2.093 2.093~2.326 2.326~2.906 3.489~4.652 4.652~6.396 汽車空調送風量的確定：由于蒸發(fā)器進行熱交換需要一定的風量和風速。適當增大風量或風速，可提高熱交換效率，增加制冷量的輸出。一般風量與所載冷量有一定的比例關系。乘用車受空間和布置的限制，可參照現(xiàn)有的同排量乘用車風量與所載冷量的比例關系。若要處理全部新風，就要提高汽車空調載冷效率或冷量密度【1】?？捎孟率焦浪悖? (2-1) 式中： --蒸發(fā)器風量，單位為m3/s --空氣密度，取1.2kg/m3 --蒸發(fā)器進出口空氣的焓差，單位為KJ/kg 根據上式，只要確定了估算的制冷量，就可以估算出來送風量。于是根據上面計算的結果可以算出送風量。 2.1.2壓縮機的選配 本文采用AP105W渦旋壓縮機替代原來的壓縮機，由于壓縮機工作特性的區(qū)別，原來制冷系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其渦旋壓縮機的特點而需要進行重新匹配。下表為壓縮機的基本參數和不同轉速時壓縮機制冷量、耗功和制冷系數。 表2-1 AP105W渦旋壓縮機的基本參數 型號 AP105W 行程容積 105 相當容積 190 制冷量 2000 1.784 3000 2.545 輸入功率 2000 1.791 3000 2.494 制冷系數 2000 2.112 3000 2.223 表2-2 不同轉速時壓縮機制冷量、耗功和制冷系數 轉速 工況一 工況二 制冷量（） 功耗（） 制冷系數 制冷量（） 功耗（） 制冷系數 2000 1.784 1.791 2.112 2.502 1.772 2.615 3000 2.545 2.494 2.223 3.597 2.397 2.752 6000 4.545 5.150 1.779 6.900 4.950 2.202 工況1足冷凝溫度62℃，蒸發(fā)溫度為O℃;工況2為冷凝溫度55℃，蒸發(fā)溫度O℃。 汽車空調壓縮機的重要指標是排量和功耗。排量(cc/r)是確定其制冷能力的重要因素。 壓縮機排量的確定：蒸發(fā)器的產生的冷量來自制冷劑在其中氣化所吸收的氣化潛熱，因此制冷劑的質量流量為: (2-2) 式中: --制冷劑質量流量，單位為kg/s; --蒸發(fā)器制冷量，單位為KW; --蒸發(fā)器進口處制冷劑的干度，一般可以取0.15； --制冷劑在相應蒸發(fā)溫度下的氣化潛熱，單位為KJ/kg. 制冷劑的體積流量為： (2-3) 式中: --制冷劑體積流量，單位為m3/s； --壓縮機吸氣口處制冷劑蒸汽比體積，單位為m3/kg. 由于壓縮機結構等原因，實際體積流量要比理論體積流量要小，即輸氣系數小于1，一般取0.65~0.75. 若壓縮機的理論排量為L（單位為cm3/r）,轉速為n(單位為r/min),那么壓縮機的理論輸氣量為: （2-4） 試中： --壓縮機理論輸氣量，即理論體積流量，單位為m3/s； --壓縮機理論轉速，單位為r/min；L--壓縮機理論排量，單位為cm3/r。 從上式可見汽車空調壓縮機所能產生的制冷量除了與普通制冷壓縮機一樣與壓縮機的容積效率及工作的熱力工況有關以外，重要的是它還與轉速有密切的聯(lián)系。汽車空調壓縮機的驅動方式與一般的制冷壓縮機是不一樣的，通常是由發(fā)動機驅動。驅動方式分為直連式和獨立式，大部分小轎車和中小型面包車等功率不大的壓縮機都采用直連式驅動，即由主發(fā)動機通過皮帶輪傳動和電磁離合器帶動汽車空調壓縮機運轉，因此壓縮機的轉速就隨汽車行駛速度變化而變化，同時產生的冷量也隨之變化。所以，壓縮機轉速是汽車空調工況的一個不可忽略主要因素。這樣在進行汽車空調制冷系統(tǒng)的設計時如何確定壓縮機的汽車空調制冷系統(tǒng)匹配研究標準轉速就非常重要。目前通常采用1800r/min或2000r/min，但是實際情況并不是如此，不同類型壓縮機的情況并不相同。 又因為輸氣系數等于，故當蒸發(fā)器產生冷量確定后，壓縮機的排量僅與其轉速有關。另外，各種車型的車室內空間都有一定的范圍因此各種車型選配壓縮機的排量也有一個經驗推薦范圍。微型車空間十分緊湊，發(fā)動機功率小，推薦的壓縮機排量范圍為80~100cm3/r，中低檔乘用車，一般推薦范圍為120~150 cm3/r之間，中高乘用車普遍采用變排量壓縮機，排量一般為150~250 cm3/r之間。 壓縮機傳動比與轉速的確定：在非獨立式汽車空調中，壓縮機依賴整車動力，其轉速取決于發(fā)動機轉速及兩者間的傳動比。確定傳動比對于非獨立式空調系統(tǒng)制冷性的發(fā)揮和壓縮機工作的可靠性至關重要。壓縮機額定工況的確定必須考慮發(fā)動機與壓縮機之間的傳動方式和他們的傳動比，在匹配蒸發(fā)器冷量時，初選壓縮機排量后只要確定它應有的轉速，則該速下壓縮機所產生的實際工質流量與所需冷量相匹配就即可。汽車發(fā)動機轉速范圍比較寬，而壓縮機的額定轉速是一個數值，兩者之間需要協(xié)調。如果壓縮機排量選擇過大，使所需轉速低于1800r/min那么壓縮機將始終在低于所需轉速下工作，其結果是蒸發(fā)溫度經常降到零度以下仿開關將頻繁斷開接通壓縮機。如果壓縮機排量選擇過小，將使所需額定轉速高于2000 r/min，當發(fā)動機怠速時壓縮機將因轉速過低而導致制冷量嚴重不足，當車速很高時壓縮機轉速將超過極限。所以要恰到好處選擇計算轉速，裝有非獨立汽車空調的汽車都要提高其發(fā)動機怠速，若提高到900 r/min，此時壓縮機轉速就可以達到1200 r/min，為額定轉速的百分之七十七左右，基本上滿足汽車怠速工況時乘員對舒適度要求。 以下將在上述的壓縮機性能基礎上主要對冷凝器和蒸發(fā)器進行匹配設計。 2.1.3冷凝器設計 冷凝器的作用是將壓縮機排出的高溫高壓蒸汽冷卻并冷凝成高溫高壓的液體，同時放出大量的冷凝熱由冷卻介質帶走。在汽車上布置冷凝器較困難，散熱條件差，故要求傳熱面積大，傳熱效率高。冷凝器中放熱大體有三個階段:首先是由壓縮機排出的過熱蒸汽被冷卻到該壓力下的飽和狀態(tài)。接著，制冷劑飽和蒸汽放熱凝結成飽和液體狀態(tài)。最后，飽和液體再放熱變成過冷液體。由于自身原因汽車空調中的冷卻介質只能是室外空氣，即采用空冷式冷凝器，而空氣的換熱系數又比較小。又由于在汽車中尤其是直連式汽車空調中冷凝器的安裝空間非常有限。再加上室外冷卻介質溫度較高，因此如何解決這兩者之間的矛盾是汽車空調設計中的關鍵問題之一。 目前汽車空調中常用的三種冷凝器中，從傳熱系數，制冷劑側阻力和空氣側阻力、內容積、體積和重量等綜合性能指標看，管片式是最差的。而且由于管與片之間因震動易松動和因膨脹形成的塑變內應力降低，管片式在目前汽車空調中已很少使用。平流式冷凝器是最好的，完全滿足HFC-134a系統(tǒng)的要求，但其在我國的應用受到一定的限制。原因有:焊點多，接管焊縫的長度遠遠大于管帶式，我國的道路狀況差，因此很難滿足對冷凝器可靠性和耐久性的要求;采用的多孔矩形扁鋁材料近期難以實現(xiàn)國產化，制造工藝復雜，需要專門的生產線;設計靈活性較差:翅片間距小、翅片高度低使表面易積垢，清洗也困難;生產成本也高。所以目前國內汽車空調常采用的是管帶式冷凝器，由于對翅片間距、翅片高度的改進和不同帶寬的選擇使管帶式冷凝器的性能進一步提高。尤其近年來采用雙回路管帶式冷凝器對換熱量較大(600Ow以上)是可以有效地減小制冷劑側的流動阻力，保持需要的傳熱溫差，對提高冷凝器的傳熱性能有利;同時又能保證每一流程的制冷劑流量。汽車空調系統(tǒng)換熱器的特點是換熱量隨車速(壓縮機轉速)變化，因此選擇冷凝器的設計負荷時要考慮這一問題。我們的習慣是選擇壓縮機轉速在1800r/min或2000r/min時的負荷來設計的，但由于考慮到渦旋壓縮機的高轉速運轉性能，以下將分別以2000r/min和3000r/min時的冷凝負荷進行設計，冷凝負荷系數約為1.4，2000r/min時冷凝負荷接近6000w，3000r/min大于6000w;而兩種情況均大于6000w，因此采用雙回路管帶式冷凝器。 表2-3 管帶式冷凝器管帶參數值 結構參數 扁管寬 扁管厚 翅片厚 翅片間距 翅片高 尺寸（mm） 32 3.5 0.16 1.5 11 制冷系統(tǒng)要求的熱負荷： (2-5) 式中 --冷凝器的熱負荷，單位為kW; --蒸發(fā)器的制冷量，通常指設計工況的制冷量，單位為kW； --壓縮機消耗的指示功率，單位為kW。 也可用簡便的形式： (2-6) 式中—負荷系數。因為汽車空調冷凝器的工作條件惡劣，故一般選用=1.4左右為宜。 冷凝器傳遞的熱量：冷凝器的傳熱方程如下 （2-7） 式中： —傳熱系數； --以外表面為基準計算的傳熱面積； --制冷劑和冷卻介質的傳熱平均溫差。 由基本傳熱方程可知,設計的主要問題是換熱系數的計算，管內制冷劑側的換熱系數由下式計算: 被冷卻空氣帶走的熱量：被冷卻空氣帶走的熱量就是制冷劑釋放的熱量 （2-8） 式中: --空氣的質量流量，單位為kg/s; --空氣的比定壓熱容，單位為kJ(㎏.k); --流向和流出冷凝器的空氣溫度； --制冷劑的質量流量，kg/s; 、—流入和流出冷凝器的制冷劑比焓，單位為KJ/kg. 最后得出設計轉速為2000時的設計結果和設計轉速為3000時的設計結果。 表2-4轉速為2000時的設計結果 參數 傳熱系數K 傳熱面積F 風量V 迎風面積 迎面風速 62 10 36.04 6.44 1658 0.137 3.367 8 37.96 5.81 2072 0.123 4.668 60 10 36.01 7.44 1731 0.158 3.047 8 38.13 6.63 2164 0.141 4.273 55 10 35.28 11.34 1906 0.241 2.199 8 37.86 9.73 2383 0.207 3.203 表2-5轉速為3000時的設計結果 參數 傳熱系數K 傳熱面積F 風量V 迎風面積 迎面風速 62 10 36.04 9.53 2452 0.202 3.367 8 37.96 8.59 3065 0.182 4.668 60 10 36.01 11.00 2561 0.234 3.047 8 38.13 9.80 3201 0.208 4.273 55 10 35.28 16.76 2817 0.356 2.199 8 37.86 14.39 3522 0.305 3.203 通過以上對冷凝器設計結果的各種情況進行分析，選擇壓縮機轉速為3000r/min、冷凝溫度60℃、空氣進出口溫度差為10℃時的設計結果。 2.1.4蒸發(fā)器 蒸發(fā)器的作用是將經過節(jié)流降壓后的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器內汽化，吸收蒸發(fā)器表面的周圍空氣的熱量而降溫，風機再將冷風吹到車室內，達到降溫的目的。汽車車廂內的空間小，對空調尺寸有很大的限制，為此要求空調器（主要是 蒸發(fā)器）具有制冷效率高、尺寸小、重量輕等特點。 汽車空調蒸發(fā)器安裝在車室內，因此安裝空間相對冷凝器來說較寬敞。蒸發(fā)器是制冷空調裝置中一種主要的熱交換器設備，一般來講，在裝置穩(wěn)態(tài)運行時，制冷劑以低干度的氣液兩相狀態(tài)進入蒸發(fā)器，逐漸受熱蒸發(fā)，利用其蒸發(fā)潛熱吸收被冷卻介質的熱量而使其溫度降低，最后制冷劑以過熱氣體狀態(tài)離開蒸發(fā)器，由于蒸發(fā)器的外表面溫度低于濕空氣的干球溫度濕空氣要向外表面放熱，如果外表面溫度低于濕空氣的露點溫度，濕空氣中的部分水蒸氣將在外表面凝結，使外表面形成一層水膜，那么兩者之間要進行熱濕兩種交換過程，即既有顯熱交換又有潛熱交換。 汽車空調的蒸發(fā)器負荷也同冷凝器一樣，是隨車速改變而變化的。采用固定工況的負荷來設計也存在同樣的問題，一般來說蒸發(fā)器的設計負荷是由汽車室內冷負荷計算來確定的，但這里為了下面仿真程序的實現(xiàn)方便，所以也采用與冷凝器設計同樣的方法來進行，即根據壓縮機運行工況下負荷來設計。蒸發(fā)器采用鋁管，具體的管片參數如下表。 表2-6蒸發(fā)器管片結構參數 管外徑（mm） 管壁厚（mm） 翅片厚(mm) 翅片間距（mm） 8.0 0.5 0.16 1.6 對蒸發(fā)器設計的影響參數主要有蒸發(fā)溫度，蒸發(fā)器的進出口空氣狀態(tài)等，由于蒸發(fā)器空氣側換熱的特殊性，空氣放出的熱量包括顯熱和潛熱兩部分，即是 （2-9） 式中： --蒸發(fā)器的制冷量； —顯熱換量， --潛熱換量， --制冷劑的質量流量， 、--流入，流出蒸發(fā)器的制冷劑比焓。 其中顯熱換熱量可按這公式計算 （2-10） 式中： --顯熱換量， --空氣的質量流量， --空氣的必定壓熱容， 、--流入，流出蒸發(fā)器的空氣溫度。 蒸發(fā)器的傳熱方程為： (2-11) 式中： --傳熱系數， --以外表面為基準計算的傳熱面積， --制冷劑和冷卻介質的傳熱平均溫度。 下表為設計的計算結果 表2-7壓縮機轉速為3000的設計結果 參數 傳熱系數K 傳熱面積F 風量V 迎風面積 迎面風速 0 27 50.05 5.78 644 0.074 2.42 24 45.42 7.63 692 0.079 2.46 2 27 48.15 7.57 722 0.078 2.59 24 41.80 10.74 775 0.092 2.35 5 27 41.93 12.64 853 0.108 2.20 24 43.16 14.14 1115 0.121 2.54 蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器的空氣進口溫度、制冷劑流量對蒸發(fā)器的傳熱系數都有影響。但是設計中真正影響蒸發(fā)器換熱系數的是制冷劑的質量流速、即單位流通面積、單位時間內制冷劑的流量。所以雖然各種不同工況下的制冷劑質量流量不同，但是可以設計不同的分路數來使得各種不同工況下的質量流速大致相等，所以制冷劑質量流量對蒸發(fā)器設計中的傳熱系數影響很小，可以忽略不計，但是在系統(tǒng)的運行過程中的影響卻是需要考慮【3】。 送風溫差即進入汽車室內的空氣溫度與車室內設定溫度之差，是系統(tǒng)設計需要考慮一個參數，一般情況下送風溫差小可以提高車室內的舒適度，但溫差小就要求增大送風量，這將受到結構限制，目前結構緊湊的乘用車都采用大溫差，小送風量的辦法，但也要注意過低的蒸發(fā)溫度可能導致蒸發(fā)器表面結相。 蒸發(fā)溫度對蒸發(fā)器設計的影響與冷凝溫度對冷凝器設計的影響是相似的。當制冷循環(huán)的其它條件不變時，蒸發(fā)溫度不同會造成整個制冷循環(huán)的性能發(fā)生變化蒸發(fā)溫度降低會使循環(huán)單位制冷量減小，單位耗功增加，壓縮機吸氣比容增大，另外蒸發(fā)壓力降低會使壓縮機壓比增大壓縮機造成容積效率減小，這些都會使壓縮機的實際輸出氣量減小。這樣制冷量就會減小，通常情況壓縮機耗功會增加。所以選擇較低的蒸發(fā)溫度作為設計一參數時的負荷反而會小，同時蒸發(fā)器的傳熱溫差會增大，這時設計的蒸發(fā)器面積偏小反之，則偏大。 蒸發(fā)器的空氣進出口溫度都會對設計產生影響，這里只考慮進口溫度。空氣進口溫度的影響就主要是對蒸發(fā)器中的傳熱溫差的影響了:空氣進口溫度愈低則蒸發(fā)器的傳熱溫差就愈小，需要的傳熱面積就越大。但是空氣進口溫度不同蒸發(fā)器的傳熱系數也有較大的改變，這是由于空氣進口溫度較小時，所需的傳熱面積增加，迎風面積也增加。但空氣的進出口溫度焙差變化很小，要滿足一定的負荷空氣的流量也變化不大，所以迎面風速減小造成蒸發(fā)器的換熱系數減小。 通過前面的計算結果和分析，蒸發(fā)溫度和空氣進口溫度(包括空氣進出口溫差)的選擇應該是相互關聯(lián)的，當需要較高的舒適性要求，即較低的車室內溫度時，應選擇較低的蒸發(fā)溫度，或較小的空氣進出口溫差才能得到合理的設計結果 本文根據捷達轎車結構和特點，選擇壓縮機為300Or/min，蒸發(fā)溫度為2度，空氣進口溫度為24度的結果為最終設計結果。 3 汽車空調仿真工具和模型 3.1汽車空調系統(tǒng)仿真技術 3.1.1 系統(tǒng)仿真技術工具 應用系統(tǒng)仿真技術研究制冷空調系統(tǒng)，從所收集的資料來看，早在20世紀六十年代就已開始，其構建模型所用方法，構造系統(tǒng)模型和仿真模型的思路及算法也不斷推陳出新，而且從系統(tǒng)簡單設計，構件選型逐漸發(fā)展到更新傳統(tǒng)設計方法，模擬系統(tǒng)動態(tài)特性以及優(yōu)化分析和優(yōu)化控制系統(tǒng)運行等方面。80年代開始國際制冷界出現(xiàn)了一個熱點問題，制冷系統(tǒng)（含空調系統(tǒng)）設計方法的現(xiàn)代化如何實現(xiàn)制冷系統(tǒng)設計方法的更新，使之現(xiàn)代化，這非常需要系統(tǒng)仿真技術的介入同時采用制冷系統(tǒng)熱動力學的基本觀點，把傳統(tǒng)的集中參數計算改為分布參數計算，建立汽車空調部件的分布參數數學模型。 Simulink是ＭＡＴＬＡＢ環(huán)境下的圖形化仿真工具，是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模，仿真和分析的集成環(huán)境，支持連續(xù)，離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)仿真，也支持具有多種采樣速率的多速率系統(tǒng)仿真。 Simulink的工作原理：所有的Simulink模塊都有一個輸入向量、一個輸出向量和一個狀態(tài)向量。Simulink仿真分初始化和仿真兩個階段。初始化階段:首先，模塊的參數傳給Matlab以求出它們的值，求出的數值結果用作實際的模塊參數;然后去掉模型中的層次結構，每一個不是條件執(zhí)行的子系統(tǒng)都山子系統(tǒng)中包含的各個模塊所代替;各個模塊按照它們將被更新的順序重新排序，排序算法構造一個列表使具有直接饋通的模塊在驅動它們的模塊沒有被更新之前不被更新;最后檢查模塊之間的連接以確保每一個模塊的輸出向量的寬度與驅動的模塊輸入的寬度是相同的。初始化之后，就做好了運行仿真的準備。模型使用數值積分的方法進行仿真。提供的每一個ODE求解器(仿真方法)取決于模型提供其連續(xù)狀態(tài)的導數能力。計算導數分兩步:第一步，按照排序時確定的順序計算每一個模塊的輸出;然后在第二步，每一模塊基于當前時間、模塊的輸入和狀態(tài)計算其導數，得到的導數向量返回給求解器，求解器在下一時間使用這些導數向量計算新的狀態(tài)向量，新的狀態(tài)向量計算出來以后，個采樣數據模塊和Scope模塊也被更新。 S-函數：Simulink模塊庫中包含有很多實現(xiàn)各種功能的模塊，用戶可以直接通過模塊庫調用它們，但是在很多模塊情況下，庫中自帶的模塊不能滿足用戶的需求，這時候用戶可以希望自己設計模塊以供使用。S-函數是一種描述simulink模塊的計算機語言，是系統(tǒng)函數的簡稱。S-函數通過一種特殊的調用規(guī)則，使得用戶可以與Simulink解算器進行交互。這種交互和Simulink里自帶模塊與解算器的交互是一樣的。運用S-函數，用戶可以把自己設計的模塊與Simulink自帶模塊一起使用。S函數的的一個優(yōu)點就是可以創(chuàng)建一個通用的模塊，在模型中多次使用它，使用時只需要改變它的參數值即可，就像Simulink模塊庫中的其它模塊一樣。而且定制的S一Function模塊工作原理也與其它的模塊類似。所以山于有了simulink的擴展工具S函數使得Simulink的仿真功能更加強大，同時也使得模型的建立更加容易，各個模塊之間的聯(lián)系更加清楚。 分析一個現(xiàn)有的汽車空調系統(tǒng)或研制設計一個新的汽車空調系統(tǒng)，試驗是必不可少的環(huán)節(jié)，但如果僅僅依靠對實物系統(tǒng)進行試驗是不經濟的，不僅要進行許多重復的試驗以保證試驗結果的正確性和可靠性，還需要花費大量的人力、物力和財力；用基于計算機仿真技術的汽車空調性能分析系統(tǒng)代替實車試驗就能克服這種不足，它不需要用實車，只需采用現(xiàn)代的高速計算機和專門設計的仿真軟件便能進行這種具有一定重復性的工作，大大減少了工作的復雜性和難度，縮短了產品的研制、設計、開發(fā)的周期，節(jié)約了大量資金，而且還能夠得到與真實系統(tǒng)試驗相吻合的結果【8】。 3.1.2仿真工具特點 Simulink是集成在Mathworks公司推出的Matlab軟件中的動態(tài)系統(tǒng)仿真工具simulink可以用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)和離散時間模型，系統(tǒng)還可以是多采樣率的。它功能強大、使用簡單，同時還可以使用Matlab中各種分析工具分析仿真結果。simulink提供了一個圖形化建模的用戶界面(GUI)，可以用鼠標點擊和拖拉模塊的圖標建模。通過圖形界面，可以像用鉛筆在紙上畫模型一樣。同時Simulink提供了由Continuous、Diserete、Funetions&Tables、Math、Jonlinear、Signals&SystemsSinks，和sourees組件組成的模塊庫。這樣在模型的建立過程中就自動實現(xiàn)了前面所說的二次模型化的大部分內容，剩下的就是設置各個模塊的參數值即可，免除了以11個需要編制程序來實現(xiàn)的麻煩。另外Simulink中的模型是分級的，可以自上而下也可以自下而上的建立模型。這樣可以使建立的模型圖面清晰，便于理解模型之間的相互聯(lián)系。建立好一個仿真模型后，就可通過simulink的菜單或者在Matlab的命令窗口輸入命令對它進行仿真。Simulink仿真是交互性的，可以隨意地改變模型的參數并且馬上就可以看到改變參數后的結果。使用菜單進行仿真對于交互式工作非常方便，而命令行方式對于處理成批的仿真比較有用。仿真的結果可以用Scopes或者其它的顯示模塊，可以在運行仿真時觀察到仿真的結果。仿真的結果也可以放在Matlab的一個工作空間(worksPace)中以待進一步的處理或者可視化。Simulink還提供了實時工作環(huán)境(Real一TimeWbrkshop)能自動地直接從Simulink的模塊圖生成C語一言代碼。這將允許連續(xù)、離散時間或者混合系統(tǒng)的模型可以運行于各種計算機平臺【8】。 總的來說，Ｓimulink仿真環(huán)境主要特點為可視化，開放性，用戶可建立圖形方式的系統(tǒng)模型，與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程或差分方程建模相比，具有直觀，方便，靈活的優(yōu)點。Simulink還提供了封裝和模塊化工具，可以通過該功能定義新的模塊，實現(xiàn)了對仿真模塊庫的擴展，尤其適合用于復雜，多層次高非線性的系統(tǒng)仿真。它簡化了設計過程，減輕了設計負擔，提高了仿真的集成化和可視化程度。 3.2汽車空調仿真模型 本文從目前的實際情況出發(fā)，在實用性研究中為了滿足精度，穩(wěn)定性和快速性，可理解性的要求，利用長期積累的測試數據和經驗為基礎，對仿真模型進行較為簡化的處理，采用穩(wěn)態(tài)仿真研究更適合我國汽車空調企業(yè)的實際情況。 為了簡化汽車空調系統(tǒng)的模型，做了以下幾點建議假設：（1）工作過程中系統(tǒng)的過冷度和過熱度忽略；（2）換熱器內制冷劑的流動損失可忽略，沒有管路流動能量損失;（3)熱力膨脹閥的工作是完全理想的，即能在任何汽車空調的工作壓力下保持與壓縮機的排量相同的流量。 在整個汽車空調系統(tǒng)模型中建立中主要包括了循環(huán)計算、壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器四個子系統(tǒng)。 壓縮機模型采用穩(wěn)態(tài)模型，功率根據理論功和壓縮機的效率確定【4】： (3-1) (3-2) 式中: , --分別表示壓縮機的制冷劑流量與功率, ，，--分別為壓縮機的輸氣系數、理論功、效率, 、 、分別表示冷凝壓力、蒸發(fā)壓力、吸氣比容、多變指數。 蒸發(fā)器和冷凝器模型: 忽略蒸發(fā)器與冷凝器中制冷劑的阻力損失，制冷劑兩 相區(qū)的溫度可近似認為是一致的因此系統(tǒng)采用穩(wěn)態(tài)模型，將兩器按過熱、過相區(qū) 過冷分成幾個大塊。對于冷凝器。根據制冷劑的質量和能量守恒方程式【4】 （3-3） 在一個短時間內積分得 （3-4） （3-5） 在一個短時間內積分得 （3-6） 式中: 上標和分別表示當前時刻和上一時刻的物理量, ，，分別為制冷劑的質量、焓和質流率, 為總的熱流, 為時間, 下標，和分別表示換熱器的過熱區(qū)、兩相區(qū)和過冷區(qū)。 令， （3-7） （3-8） 當進出口流量、進口焓值已知時，冷凝器中其它參數仍然需要通過迭代才能確定把質量平衡作為迭代標準。蒸發(fā)器的計算與冷凝器是一致的，只是沒有過冷區(qū)。 3.3制冷循環(huán)子系統(tǒng) 制冷循環(huán)子系統(tǒng)實際上是一個用于對制冷循環(huán)的物性進行計算的仿真模型因為實際的系統(tǒng)在工作過程中由于外界或人為的調節(jié)造成制冷機的工作工況在變化，例如由于轉速的變化，引起制冷劑流量變化就會使得系統(tǒng)的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度發(fā)生變化，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度又反過來影響其它部件的工作，從而使系統(tǒng)會在一個新的工作條件下穩(wěn)定下來。 汽車空調制冷系統(tǒng)循環(huán)可清楚地表示在壓焓圖上，如下圖3-1所示。它主要由4個過程組成。低溫低壓時制冷劑氣體從壓縮機壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體，此過程為壓縮過程用1-2表示；制冷劑氣體由壓縮機排出后進入冷凝器，此過程為冷凝過程用線段2s-2-3表示；制冷劑通過膨脹閥節(jié)流時，其前、后焓值相等是膨脹過程，用線段3-4表示；制冷劑液體經膨脹閥降溫后進入蒸發(fā)器，吸熱制冷后從蒸發(fā)器出口被壓縮機吸入，此過程為蒸發(fā)過程線段4-l表示。離開蒸發(fā)器和進入壓縮機的制冷劑蒸汽是處于蒸發(fā)壓力下的飽和蒸汽，離開冷凝器和進入膨脹閥的液體是處于冷凝壓力下的飽和液體。制冷劑在蒸發(fā)和冷凝過程中沒有壓力損失；在各設備的連接管道中制冷劑不發(fā)生狀態(tài)變化，制冷劑的冷凝溫度等于冷卻介質溫度，蒸發(fā)溫度等于被冷卻介質的溫度。 圖3-1汽車空調制冷系統(tǒng)循環(huán)圖 在前面假設的基礎上，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度實際上就決定了對于汽車空調來說是除了壓縮機轉速以外整個制冷循壞的工作。制冷循環(huán)子系統(tǒng)模型