现如今，传统燃油车的广泛使用使得能源消耗加剧，并带来了一系列环境污染问题。内燃机余热回收作为节能减排的重要途径之一，可以充分利用发动机排气能量。目前，发动机朗肯循环余热回收技术的关键在于如何设计出更加高效紧凑且与发动机匹配优良的余热回收系统，在保证足够效率的同时，可以充分利用排气回收更多能量。本文针对6BG332型柴油机尾气余热回收系统：
　　建立了新型紧凑高效的椭圆螺旋管蒸发器传热模型，计算并分析了蒸发压力和工质质量流量对蒸发器性能的影响。随蒸发压力、蒸发器排气出口温度升高，工质出口温度和排气利用率降低；随工质质量流量增加，排气利用率增加，蒸发器工质和排气出口温度降低。
　　根据活塞式膨胀机的工作过程与热力学分析，建立了膨胀机Matlab/Simulink模型，分析了不同结构参数、配气相位、运行参数对膨胀机输出功率、单位质量输出功、绝热效率的影响。结果表明，活塞行程对膨胀机性能的影响小于缸径；在设计时，应尽可能减小相对余隙容积系数以保证足够的膨胀机效率；进气提前角对膨胀机的影响大于排气提前角，选择进气提前角为上止点前10°、排气提前角为下止点前20°～30°为宜；膨胀机进气温度对膨胀机输出功的影响远小于蒸发压力。在不同发动机工况下，需要综合考虑功率和效率的影响合理调节运行参数，以最大程度利用排气能量。通过对膨胀机输出功率和绝热效率的分析，最终选择膨胀机结构参数为缸径、行程100mm，相对余隙容积系数0.045，进气提前角上止点前10°，进气角上止点后50°，排气提前角下止点前20°，排气角下止点后100°。
　　利用遗传算法，以系统效率和膨胀机输出功为优化目标，膨胀机转速与工质工作压力为优化变量，计算柴油机朗肯循环尾气余热回收系统的四个工况下的运行参数。结果表明，随着柴油机转速和负荷的增加，可回收功率逐渐增加，当发动机处于高速高负荷状态时，绝热效率和排气利用率相对较低。参数优化后朗肯循环热效率在13.5%以上，系统功率提高率在7.26%～7.82%之间，系统总效率最高为27.38%。