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目前内燃机仅将30%的燃料燃烧热转化为有效功,冷却水和发动机排气带走了大部分能量,造成了能源浪费以及环境污染等问题。相比传统单级有机朗肯循环,双级有机朗肯循环（DORC）能同时回收高温烟气和低温冷却液的废热,具有更高的热力性能。但是,DORC系统更加复杂,其性能仍有待进一步的提升。因此本文以直列6缸4冲程涡轮增压柴油机中的DORC系统为研究对象,基于热力学第二定律对系统开展（?）分析,探讨影响系统性能的关键部件;利用多目标优化方法筛选合适的工质,提出工质筛选准则,为进一步提升DORC系统综合性能提供理论指导。论文的主要工作内容为:（1）DORC系统的（?）分析。基于传统（?）分析和高级（?）分析法,建立DORC系统的热力学模型,分析系统的（?）损失分布特性;运用敏感性分析法,研究系统运行参数对内部可避免（?）损失的影响规律。结果表明,高温蒸发器、低温膨胀机、第一个低温蒸发器和高温冷凝器等部件的（?）损失较大,是系统有待改进的部件;然而,低温膨胀机、高温蒸发器和高温膨胀机中的可避免（?）损失较大,具有更大的改进潜力;降低蒸发器夹点温差和提高膨胀机效率可以降低可避免（?）损失。（2）DORC系统的多目标优化。分析运行参数对系统性能的影响,确定热力性能和经济性能指标;建立DORC系统的多目标优化模型,以R245fa/R134a为循环工质,利用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）开展多目标优化研究。结果表明:最优工况下,系统（?）效率和投资回收期分别为25.82%和2.69年,相应的高温循环冷凝压力P3为695k Pa,低温循环蒸发压力P8为1890k Pa,低温循环冷凝压力P9为839k Pa。（3）DORC系统的工质对筛选。以（?）效率和投资回收期为目标函数,利用NSGA-Ⅱ算法对DORC系统选用24组候选工质对的性能进行多目标优化;利用灰色关联法建立系统综合性能模型,确定工质对的热经济性筛选准则。结果表明:临界温度可作为DORC系统工质对的热经济性筛选准则,当高温循环工质的临界温度在580-600K时,低温循环工质的临界温度在380-415K时为理想工质对;24组候选工质对中,最佳工质对为toluene/R124,其（?）效率和投资回收期分别为39.16%和1.26年。本文的研究成果,将为DORC系统部件性能的提升提供理论指导,促进其高效利用内燃机余热,同时也为工质对的筛选提供了一种新的思路。