当今社会正处于一个高速发展的时期,对能源的需求量日益增加,以致能源紧缺问题变得更加严重,甚至成为限制地区发展的瓶颈。虽然我国能源储量比较丰富,但由于我国历来人口众多且社会发展迅猛,使得我国的剩余能源资源储量开始亮起警灯,因此节约能源成为当务之急。汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一,伴随着汽车工业的发展,车辆消耗的能源也与日俱增,使得车辆的节能备受关注。如果将汽车尾气余热转换为电能并用于推动汽车,将可以减少燃油消耗,从而在一定程度上节约能源。因此,发动机余热利用是解决能源问题的一个有效途径。本文主要研究采用单螺杆膨胀机有机朗肯循环系统来回收柴油机尾气余热。通过热力学分析,确定此循环系统各主要部件的规格。首先,本文以BJ493ZLQ3柴油机为例,建立柴油机仿真模型,采用厂家提供的外特性曲线进行校核。通过校核的模型可以计算出:柴油机尾气能量在外特性曲线上随转速增加而增加的规律。根据计算结果,选取柴油机标定转速作为系统的设计始点。其次,当系统采用28种纯工质时,利用朗肯循环相关原理,分析不同工质对朗肯循环效率及不可逆功损失的影响。最终确定单螺杆膨胀机有机朗肯循环系统的备选工质为环境友好型工质R245fa、R245ca、R123、R141b。再次,当采用简单有机朗肯循环模型、双循环模型、两级单螺杆膨胀机有机朗肯循环模型分别回收柴油机尾气余热时,利用热力学相关知识,分析不同模型对效率的影响规律。通过以上三个模型的分析可得出:双循环模型系统热效率最高;简单有机朗肯循环模型系统热效率最低;两级单螺杆膨胀机有机朗肯循环模型系统热效率处于中间。最后,本文针对BJ493ZLQ3柴油机,确定柴油机尾气余热利用实验台各主要部件的规格。通过系统分析,设计各主要部件的工作过程参数,据此进行系统各主要部件的加工购买。本文主要分析单螺杆膨胀机有机朗肯循环柴油机尾气余热利用系统的以下几个方面:柴油机尾气余热与转速之间的关系;朗肯循环系统工质的选择;有机朗肯循环系统方案设计及优化;确定简单单螺杆膨胀机有机朗肯循环系统各主要部件的规格。通过以上分析可得出:采用单螺杆膨胀机有机朗肯循环柴油机尾气余热利用系统不仅可有效降低柴油机燃油消耗率和尾气温度,而且还为柴油机的节能减排提供一个高效可行的技术方案。