发动机燃料生成的总能量中约30%的能量随尾气排入空气中造成能量损失，发动机尾气具有高温、高压、高速的特点，蕴含有大量的热能、压能和动能，故发动机尾气中的排气能量具有很大的回收利用价值。以柴油机为基础构建的发动机废气涡轮发电系统可实现节能减排的目的。
　　本文根据发动机尾气的性质建立了排气能量计算模型，根据该模型以YND485Q型柴油发动机为基础，设计并搭建不同排气管长的柴油机废气涡轮发电系统实验台架。通过台架实验测量不同发动机工况和不同排气管长度下的实验数据并进行分析，可得出排气管长对排气状态参数与排气能量的影响，以及排气能量在排气管内的沿程损失。另外，通过数据分析可得出排气管长对动力涡轮进、排出口温差和涡轮转速的影响，对动力涡轮输出功率和能量转换效率的影响，以及对系统发电量的影响和废气涡轮发电系统发电效率的影响。研究结果表明：
　　①排气管长度相同时，排气状态参数与排气能量均随发动机工况(转速和负荷)升高而升高；相同发动机工况下，均随排气管长度增加而降低，其中排气质量流量不随排气管长变化而变化。排气温度、排气流速、排气余热能和余动能在排气管内的下降速度主要受发动机负荷影响，排气压力和余压能在排气管内的下降速度主要受发动机转速影响。排气温度、排气压力、排气质量流量和排气流速在实验中的最大值分别为1168K、99.15kPa、0.0487kg/s和65.73m/s，最小值分别为357K、6.46kPa、0.0295kg/s和22.44m/s。排气能量中余热能含量最高，余压能次之，余动能最少，排气余热能、余压能、余动能和排气总能量的最大值分别为20.72kW、4.2893kW、0.0531kW和25.06kW。
　　②相同发动机工况下，排气能量损失随排气管增长而升高；相同排气管段内，排气能量损失随发动机工况升高而升高；排气管长相同时，排气能量损失随发动机工况升高而升高。排气管段内排气能量损失最大为15.255kW，最小为0.18kW；管长为408cm时排气能量损失最大为19.16kW，管长为260cm时排气能量损失最小为5.92kW。
　　③相同发动机工况下，涡轮进、排气口温差、涡轮转速和涡轮输出功率均随排气管增长而降低；排气管长度相同时，涡轮进、排气口温差、涡轮转速和涡轮输出功率均随发动机工况升高而升高。进、排气口温度差最大为49K，最小为3K；涡轮转速最高为17820r/min，最低为3648r/min；动力涡轮输出功率最高为2.17kW，最低为0.24kW。
　　④排气管长和发动机工况对动力涡轮能量转换效率与涡轮发电系统发电效率的影响一致。相同发动机工况下，动力涡轮能量转换效率和涡轮发电系统发电效率均随排气管增长而升高；排气管长度相同时，相同转速下动力涡轮能量转换效率和涡轮发电系统发电效率均随负荷增大而降低，相同负荷下随转速升高而升高。动力涡轮能量转换效率最高为27.53%，最低为16.05%；废气涡轮发电系统发电效率最大值为6.72%，最小值为1.02%。