CO2跨临界制冷循环存在最佳高压压力，对应着最大COP。但是，膨胀机循环的最佳高压压力与节流阀循环的最佳高压压力不同。CO2膨胀机循环的最佳高压压力主要受压缩机效率、膨胀机效率、气体冷却器出口温度以及蒸发温度等参数的影响。当压缩机和膨胀机的效率一定时，CO2节流阀循环的最佳高压压力比膨胀机循环的高。为了计算方便，对膨胀机循环的最佳高压压力进行了计算和数据回归，并给出了计算关联式。

对CO2滚动活塞膨胀机吸气机构主要部件的设计进行了研究。根据CO2膨胀机的吸气要求,选用易于加工的盘形凸轮机构作为吸气机构,从动件(滑阀)的运动规律为正弦加速度。在对膨胀机热力计算和弹簧设计的基础上,合理选择了吸气机构的参数。样机实验结果表明,该机构运转可靠,设计合理。

为了全面了解CO2在气体冷却器中的流动及传热特性以及为设计高效气体冷却器提供理论基础,对超临界CO2流体的性质进行了深入的研究,在三维图上分析了温度和压力对超临界CO2热物理性质的影响,并对超临界CO2流体进行了微观分析。结果表明,CO2的比热、密度、导热系数以及粘度在准临界点附近的变化非常剧烈。针对CO2比热的变化特点,得到了准临界温度的计算关联式,并给出了准临界区定义。CO2的密度、导热系数以及粘度变化最大时的温度与准临界温度相当接近。微观分析表明,超临界CO2流体分子间的作用力比较小,分子在临界区附近的聚集行为特别显著,这可以用来解释近临界区CO2物性独特的原因所在。