随着汽车保有量的持续增加，车辆所消耗的能源与日俱增。大量燃油能量通过尾气、冷却系统和润滑系统耗散到大气。利用有机朗肯循环系统回收重型车用柴油机余热资源是提高发动机燃油经济性的有效途径。本文选择R123和R245fa作为系统循环工质，开展了循环模拟研究，构建了中温有机朗肯循环余热回收系统试验平台并开展了系统试验研究。本文的主要研究工作如下：以某重型车用柴油机的余热资源为回收对象，利用发动机台架试验数据，通过能量分析及□分析等手段确定柴油机在不同工况下余热能的分布。分析结果表明，柴油机排气具有非常丰富的余热资源，相比柴油机冷却水等其它余热资源柴油机排气余热能更具有回收利用价值。选择R123和R245fa作为循环模拟研究以及系统试验研究的循环工质。建立了中温有机朗肯循环系统模型，对中温有机朗肯循环系统进行热力学分析。从能量分析角度研究系统重要循环参数对系统性能的影响，仿真结果表明R123和R245fa所对应系统的循环流量范围随着蒸发压力的增大先减小后增大；对于较低的蒸发压力，两种工质所对应系统的循环效率随着循环流量的增大先增大后减小，最高循环效率点随着蒸发压力的增大向小流量区移动；对于较高的蒸发压力，两种工质所对应系统的最大循环效率点均在最小流量处。随着蒸发压力的增大，两种工质对应系统的循环效率也随之增大。在相同的蒸发压力下，R123系统具有更高的循环效率。排气温度对两种工质对应系统的循环效率曲线形状影响不大，随着排气温度的升高，循环效率曲线向大流量区域移动。结合重型车用柴油机的试验数据针对系统进行□分析，分析结果表明在不同的发动机转速下，R123系统□效率随着蒸发压力的增大逐渐增大，R245fa系统□效率随着蒸发压力的增大先增大后减小。对于两种工质对应的系统，在不同的发动机转速下，系统□效率均随着柴油机负荷的增大逐渐增大。蒸发器是提升中温有机朗肯循环系统□效率的关键，合理设计系统蒸发器将能够有效提高系统□效率。构建了以回收某重型车用柴油机排气余热能为目标的中温有机朗肯循环余热回收系统试验平台。分别采用R123和R245fa作为系统循环工质开展试验研究。试验结果表明，两种工质对应的系统均对外有效做功，R123相对于R245fa有更高的效率。两种工质对应系统的循环效率随着蒸发压力的增大而增大；在相同的蒸发压力下，较小的工质循环流量更易于获取更高的循环效率。以R123作为系统的循环工质，采用086和106两种型号的涡旋式膨胀器作为系统膨胀做功机械开展试验研究。试验结果表明，随着系统热源温度的提高，两种型号膨胀器对应系统的循环流量均向大流量区域流动，系统输出功率随之增大。在热源恒定的情况下，系统输出功率随着循环流量的增大先增大后逐渐趋于平稳。在系统循环流量恒定的情况下，适当增加系统负载有利于输出功率的提高。