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随着我国汽车保有量的不断增加,汽车产业所消耗的能源也越来越多,与此同时所带来的环境污染也越来越严重。车用内燃机余热能回收技术,是降低燃油消耗、减少污染物排放的有效途径。由于内燃机余热能主要来源于冷却介质和排气余热能,属于中低温余热能的范畴,而有机朗肯循环(ORC)系统在利用中低温余热能方面具有独特的优势。根据某车用柴油机在额定工况的运行情况,采用Aspen Plus软件对ORC系统的关键部件进行建模分析;并根据搭建的部件模型建立了简单ORC系统、带回热器的ORC系统和抽气回热式有机朗肯循环(RORC)系统模型;结合参数灵敏度分析,对ORC系统在不同工况下的运行性能进行研究,并进一步研究了车用柴油机-ORC联合系统的运行性能。研究结果表明,简单ORC系统、带回热器的ORC系统和RORC系统的净输出功率最大值分别可达21.20kW、27.60kW和21.75kW。在上述三种ORC系统中,带回热器的ORC系统的运行性能最优。根据试验得出了车用柴油机在不同运行工况下的排气余热能的变化规律,设计了RORC系统来回收该柴油机的排气余热能。采用粒子群算法研究了在柴油机不同运行工况条件下有机工质对RORC系统运行性能的影响情况。研究结果表明,在所选的9种有机工质中,纯工质butane的热力学性能最优,但其具有较高的可燃性;综合考虑有机工质的运行性能、安全性和环保性等,纯工质R124和混合工质R416A更适用于RORC系统。基于车用柴油机在不同运行工况下排气余热能的变化规律,利用粒子群算法对简单ORC系统、带回热器的ORC系统和RORC系统进行多参数多目标优化研究。研究结果表明,当柴油机在不同工况下运行时,ORC系统的最优运行参数有差异;针对相同的柴油机运行工况,若采用不同方案的ORC系统,其最优运行参数的数值也有差异。经过对比分析可知,带回热器的ORC系统的运行性能最优。