有机朗肯循环系统在中低品位热能利用中具有优势，因此采用其回收柴油机尾气余热能量，并取得了初步的成果。　　首先对选定的柴油机进行了性能试验。当该柴油机负荷大于50％时，尾气余热能量的数量和品位均较高，适宜于进行余热回收。并设计了三种不同类型的有机朗肯循环系统。分别选定R123和R245fa作为备选工质，通过理论分析得到，R123的性能要比R245fa的要好。　　然后在柴油机外特性下转速为1599r/min的条件下，采用R123作为工作工质，分析了在膨胀机不同膨胀比、不同蒸发温度、不同冷凝温度、不同质量流量和蒸发器出口处不同尾气温度的条件下，有机朗肯循环系统性能的变化规律。膨胀比越大、蒸发温度越高、冷凝温度越低、质量流量越小，系统的输出功和热效率就越高。但是，应注意系统的(火用)损率不宜过大。蒸发器出口的尾气温度应选择在373～383K为宜。并比较了三种循环系统的性能。基本有机朗肯循环的输出功和热效率与过热有机朗肯循环系统相当，过热有机朗肯循环系统并不能有效地提高系统的效率，反而使系统的(火用)损率显著增大。超临界循环系统能够很好地提升循环系统的性能，但因对蒸发器的要求很高，导致系统的成本增加。　　针对柴油机的不同工况，对有机朗肯循环系统进行了深入地研究。有机朗肯循环系统使柴油机的功率平均提高了6％。系统的最佳蒸发点只与循环系统的各状态点参数和有机工质本身的热力学性质决定，与柴油机的尾气参数无关。循环系统的最佳热效率为一个恒定不变的值。柴油机尾气参数仅仅影响循环系统在最佳蒸发点时膨胀机输出功和系统的净输出功的大小。循环系统的最优蒸发压力区间恒定在1.6MPa～3.6MPa，并给出了系统的最优质量流量范围。当系统工作在最优蒸发压力和质量流量区间内时，能够有效地、理想地回收柴油机尾气余热能量。　　在柴油机外特性下转速为1599r/min的条件下，对柴油机有机朗肯循环联合系统进行了热经济性分析。采用有机朗肯循环系统回收柴油机尾气余热可以有效地降低柴油机本身的单位(火用)成本；冷凝器的单位(火用)成本很高。通过对有机工质进行预热、采用多级系统或进行余热供暖等方式，可以有效地降低冷凝器的单位(火用)成本。　　最后完成了柴油机有机朗肯循环联合系统的试验台架搭建。并设计了一套单螺杆膨胀机的润滑系统，解决了单螺杆膨胀机的润滑问题。