汽车行业的蓬勃发展消耗了大量石油资源,能源日益短缺。从目前车用发动机热平衡来看,发动机废气携带的能量约占燃料燃烧产生热量的1/3,具有很大的回收潜力。利用动力涡轮回收废气能量发电是提高发动机燃料利用率和热效率的有效途径。本文搭建了柴油机废气涡轮发电系统试验台架,通过试验采集发动机不同工况下的排气状态参数,动力涡轮空、负载时转速,系统输出电压、负载电流以及发动机油耗率和热效率等相关参数,通过试验获得的数据对废气涡轮发电系统性能进行了研究,为高效回收内燃机废气能量提供依据。论文首先研究了发电系统运行时发动机排气状态参数和废气能量的变化规律以及动力涡轮中的废气能量损失,接着通过对比动力涡轮带发电机与不带发电机时转速变化情况对其带负载能力进行了评价,并分析了发电系统废气能量回收特性及其影响因素。最后,从废气净回收能量和系统循环热效率两个角度对系统经济性进行了分析。研究结果表明,整个试验工况范围内,发动机废气总能量在10.19kW～20.35kW之间,主要表现形式为余热能,动力涡轮中的废气能量损失约占废气总能量的30%～50%,动力涡轮可用废气能量约为4.42kW～10.76kW。涡轮带发电机时转速较不带发电机时转速明显降低,涡轮带负载能力不是很强,还有较大的提升空间。动力涡轮对废气能量的回收效率最高达到了17.5%。可通过将发动机有效输出功率控制在13kW左右来实现发电机起动。发电系统最大输出电量可达84W,系统发电效率在2.3%～5.0%之间。通过对比系统发动机与原发动机的油耗率和热效率,系统发动机燃油经济性并没有明显的恶化,废气净回收能量最大值为70.97W。各工况下系统循环热效率均比原机热效率有所提升,发动机2200r/min转速下的热效率提升率达到了最高的2.6%。