通过朗肯循环回收发动机的余热能，能有效提高发动机燃料利用效率，增加输出功并降低CO₂的排放。发动机余热回收技术实际应用的关键在于设计出高效紧凑的、与发动机良好匹配的回收系统。本文基于车用汽油机，对余热能回收系统的效率影响因素及其与发动机的相互影响规律进行了研究。根据发动机性能试验数据，对全工况范围内发动机的排气能量进行了分析。结果显示，在主要运行工况内，通过排气带走的能量约占所消耗燃料能量的25%⁴0%，排气温度为500⁷50℃，排气流量范围约为33¹50kg/h，排气能量具有较高的回收潜力。建立了开式试验系统，开展了回收系统对发动机工作性能影响的研究。加入蒸发器前后不同发动机负荷下排气背压及油耗率的对比发现：整体上排气背压和油耗都略有升高，但是升高幅度不大。其中背压最高升高0.2kPa，而油耗率最高升高2%。在对回收系统进行评价时需考虑回收系统对发动机燃油经济性的影响。基于所设计的螺旋管式蒸发器，在matlab中建立了回收系统的模型，分析了工质流量及蒸发压力对系统工作性能的影响，结果表明：对于小型车用汽油机，排气余热回收系统所允许工质流量较小，蒸发压力变化范围较窄。换热器效率主要受工质流量的影响，而朗肯循环的效率则主要取决于蒸发压力。在发动机负荷较低时，选择较小的蒸发压力可以拓宽工质流量范围，保证系统稳定运行；而在高负荷时，选择较高的蒸发压力可以提高系统效率。根据模拟结果预测，采用朗肯循环回收排气能量，能将该汽油机热效率提高3%-8%。针对R141B、R123、R245FA、R245CA四种有机工质，以循环效率、比输出功、UA数及系统输出功率为指标，研究了循环蒸发压力及膨胀入口温度对各系统性能指标的影响规律。结果表明：相同工况下，R141B的循环效率及比输出功最大，且具有较好的工况适应性。但是UA数也最大，对换热部件换热能力的要求更高。