近年来，随着汽车数量的大量增加，使得石油消耗和环境污染日益严重。这要求广大研究学者开发新技术来降低汽车燃油消耗并减少排放。利用汽车尾气的余热对碳氢燃料进行催化重整制氢反应，将所制重整气引入内燃机参与燃烧可以实现内燃机的节能减排。本论文设计了一台用于重整制氢的反应器，建立了一套与内燃机相互匹配的基于尾气余热利用的重整制氢试验系统，并运用此系统进行了重整气改善汽油机性能的试验研究。重整反应器的设计基于前期对内燃机尾气的热学分析，通过燃料燃烧时的热平衡计算，确定反应器的规格及尺寸。随后用ANSYS和FLUENT对反应器整体和局部进行了温度场的热分析比较了不同热管和物料进出端口布置方案对换热效果的影响，从而得到最优化的重整反应器的结构。确定重整反应器的结构及尺寸之后，建立了基于内燃机尾气余热利用的燃料重整制氢试验系统。重整燃料经燃料泵先被泵入反应器，反应器中的尾气通过热管与重整燃料及催化剂进行充分的换热。尾气在热管中流动释放热量，燃料吸收热量由液态转变为气态，催化剂吸收热量并维持在一定的温度范围内。在催化剂的作用下，燃料经过重整反应最终生成重整气，主要包括氢气和一氧化碳，以及少量的甲烷和二氧化碳等物质。最后，生成的重整气通过气泵被泵入内燃机进气道与燃油混合燃烧。在内燃机试验中，通过改造汽油机排气管，在汽油机外部安装一套自制的乙醇重整装置进行试验。试验时转速设置为1800r/min，进气压力61.5kPa，通过改变过量空气系数，分别对原机和混重整气体积分数为2.5%的汽油机进行对比试验研究。实验结果表明：随着过量空气系数的增加，重整气中的H2的含量随之增加，而CO的变化则与H2呈相反的趋势。重整气的混入，缩短了火焰发展期和持续期，降低了尾气中HC的排放量，而CO和NOx的排放量则有小幅增加。