(57)【要約】【課題】２系統の排気経路を有する排気タービン発電システムにおけるタービン仕事を向上させること。【解決手段】排気タービン発電システムは、各気筒が第１排気開口部及び第２排気開口部を有する内燃機関と、内燃機関からの排気ガスでタービンを回転させることにより発電を行う排気タービン発電機と、第１排気開口部とタービンの入口部との間を接続する第１排気管と、タービンを介さずに、第２排気開口部とタービンの下流のタービン下流排気管との間を接続する第２排気管と、を備える。第１排気管の容積は、第２排気管の容積より小さい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒が第１排気開口部及び第２排気開口部を有する内燃機関と、
前記内燃機関からの排気ガスでタービンを回転させることにより発電を行う排気タービン発電機と、
前記第１排気開口部と前記タービンの入口部との間を接続する第１排気管と、
前記タービンを介さずに、前記第２排気開口部と前記タービンの下流のタービン下流排気管との間を接続する第２排気管と
を備え、
前記第１排気管の容積は、前記第２排気管の容積より小さい
排気タービン発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の排気タービン発電システムであって、
同じ気筒につながる前記第１排気管と前記第２排気管を比べたとき、前記第１排気管は、前記第２排気管よりも短い
排気タービン発電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の排気タービン発電システムであって、
前記各気筒において、前記第１排気開口部と前記第２排気開口部のうち前記第１排気開口部の方が前記タービンの前記入口部の近くに配置されている
排気タービン発電システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の排気タービン発電システムであって、
前記内燃機関から前記タービンに向かう方向は、第１方向であり、
前記第１方向と交差する方向は第２方向であり、
前記第２排気管は、前記第１排気管よりも前記第２方向側にずれて配置されている
排気タービン発電システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排気タービン発電システムであって、
前記第１排気管の径は、前記第２排気管の径より小さい
排気タービン発電システム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排気タービン発電システムであって、
前記第１排気開口部は、前記第２排気開口部より大きい
排気タービン発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関からの排気ガスを用いて発電を行う排気タービン発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、内燃機関の排気エネルギーによって発電を行う排気タービン発電システムを開示している。その排気タービン発電システムでは、排気ガス流路が２系統に分離されている。第１の排気ガス流路は、ブローダウン流れによる排気ガスを、排気タービン発電機のタービン部に供給する。タービン部より上流側の第１の排気ガス流路には、排気エネルギーを蓄える排気レシーバが設けられている。第２の排気ガス流路は、スカベンジング流れによる排気ガスを、排気レシーバ及びタービン部をバイパスさせて流す。
【０００３】
特許文献２は、過給機付き内燃機関を開示している。その内燃機関は、過給機のタービンに通じる第１排気通路と、タービンを通らない第２排気通路と、排気通路から吸気通路に向かうＥＧＲ通路とを備える。ＥＧＲ通路は、タービン上流の第１排気通路に接続された第１ＥＧＲ通路と、第２排気通路に接続された第２ＥＧＲ通路とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１４４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気タービン発電システムにおいてタービン仕事を増やすためには、タービンの膨張比を高めることが重要である。そのためには、タービン入口のガス圧力を高めることが必要である。しかしながら、上記の特許文献１に開示されている排気タービン発電システムでは、タービン部より上流側の第１の排気ガス流路に、所定の容積を有する排気レシーバが設けられている。そのような排気レシーバが存在すると、ブローダウン流れによる排気ガスの圧力が上昇しにくい、つまり、タービン入口のガス圧力が上昇しにくい。その結果、タービン仕事が減少してしまう。
【０００６】
本発明の１つの目的は、２系統の排気経路を有する排気タービン発電システムにおけるタービン仕事を向上させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、排気タービン発電システムを提供する。
排気タービン発電システムは、
各気筒が第１排気開口部及び第２排気開口部を有する内燃機関と、
内燃機関からの排気ガスでタービンを回転させることにより発電を行う排気タービン発電機と、
第１排気開口部とタービンの入口部との間を接続する第１排気管と、
タービンを介さずに、第２排気開口部とタービンの下流のタービン下流排気管との間を接続する第２排気管と
を備える。
第１排気管の容積は、第２排気管の容積より小さい。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、更に次の特徴を有する。
同じ気筒につながる第１排気管と第２排気管を比べたとき、第１排気管は、第２排気管よりも短い。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、更に次の特徴を有する。
各気筒において、第１排気開口部と第２排気開口部のうち第１排気開口部の方がタービンの入口部の近くに配置されている。
【００１０】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、更に次の特徴を有する。
内燃機関からタービンに向かう方向は、第１方向である。
第１方向と交差する方向は第２方向である。
第２排気管は、第１排気管よりも第２方向側にずれて配置されている。
【００１１】
第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、更に次の特徴を有する。
第１排気管の径は、第２排気管の径より小さい。
【００１２】
第６の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、更に次の特徴を有する。
第１排気開口部は、第２排気開口部より大きい。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明に係る排気タービン発電システムでは、排気経路が２系統に分けられている。第１排気管は、排気ガスを排気タービン発電機のタービンに導くために用いられる。一方、第２排気管は、排気ガスをタービンを通さずに排出するために用いられる。そして、第１排気管の容積は、第２排気管の容積より小さい。排気ガスをタービンに導くための第１排気管の容積が比較的小さいため、タービン入口のガス圧力が上昇しやすくなり、また、当該ガス圧力の上昇幅も大きくなる。すなわち、排気ガスのエネルギーを有効にタービンに導き、タービン入力仕事を増加させることが可能となる。その結果、タービンの膨張比が高まり、排気タービン発電システムにおけるタービン仕事が向上する。
【００１４】
第２の発明に係る排気タービン発電システムでは、第１排気管は、第２排気管よりも短い。これにより、第１排気管の容積を小さくしやすくなる。
【００１５】
第３の発明に係る排気タービン発電システムでは、各気筒において、第１排気開口部と第２排気開口部のうち第１排気開口部の方がタービンの入口部の近くに配置されている。このような配置により、第１排気管を短くしやすくなる。つまり、第１排気管の容積を小さくしやすくなる。
【００１６】
第４の発明に係る排気タービン発電システムでは、第２排気管は、タービンに向かう第１方向と交差する第２方向側にずれて配置されている。つまり、第２排気管は、タービンに向かう最短経路を迂回している。よって、タービンに向かう最短経路のスペースに第１排気管を配置することができ、それにより第１排気管を短くすることができる。つまり、第１排気管の容積を小さくしやすくなる。
【００１７】
第５の発明に係る排気タービン発電システムでは、第１排気管の径は、第２排気管の径より小さい。これにより、第１排気管の容積を小さくしやすくなる。
【００１８】
第６の発明に係る排気タービン発電システムでは、第１排気開口部は、第２排気開口部より大きい。第１排気開口部が大きくなることにより、排気弁がリフトした直後のカーテンエリアの面積が大きくなる。これにより、排気行程初期に第１排気管に流出する排気ガス量が増加し、第１排気管におけるガス圧力が増加する。その結果、タービン仕事が増加する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排気タービン発電システムの構成例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る排気タービン発電システムにおける弁制御を示すグラフ図である。
【図３】一般的な排気圧力の変化を説明するためのグラフ図である。
【図４】タービン入力仕事の排気容積に対する依存性を示すグラフ図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る排気タービン発電システムの特徴を示す概略図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る排気タービン発電システムの構成の例を示す概略図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る排気タービン発電システムの構成の他の例を示す概略図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る排気タービン発電システムの特徴を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る排気タービン発電システムの特徴を説明するための側面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る排気タービン発電システムの特徴を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
１．第１の実施の形態
１−１．基本構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る排気タービン発電システム１の構成例を示す概略図である。排気タービン発電システム１は、主な構成として、内燃機関１０（エンジン）、排気タービン発電機５０、電気装置７０、及び制御装置１００を備えている。
【００２２】
内燃機関１０は、燃焼が行われる気筒１１（燃焼室）を有している。図１には代表として１つの気筒１１だけが示されているが、気筒１１の数は任意である。気筒１１内には、ピストン（図示されない）が上下往復運動可能なように設けられている。ピストンが上下往復運動することにより、吸気及び排気が行われる。
【００２３】
吸気管２０（吸気ポート）は、気筒１１に吸気ガスを供給するために設けられている。吸気管２０の気筒１１に対する開口部は、吸気開口部２１である。つまり、吸気管２０は、吸気開口部２１において気筒１１につながっている。その吸気開口部２１には、吸気弁（図示されない）が開閉可能に設けられている。吸気弁の開閉を制御することにより、気筒１１への吸気ガスの供給が制御される。また、吸気管２０の途中には、吸気量を調節するためのスロットルバルブ２５が配置されている。
【００２４】
排気管３０（排気ポート）は、気筒１１から排気ガスを排出するために設けられている。排気管３０の気筒１１に対する開口部は、排気開口部３１である。つまり、排気管３０は、排気開口部３１において気筒１１につながっている。その排気開口部３１には、排気弁（図示されない）が開閉可能に設けられている。排気弁の開閉を制御することにより、気筒１１からの排気ガスの排出が制御される。
【００２５】
排気タービン発電機５０は、一部の排気管３０とつながっており、内燃機関１０からの排気ガスを用いて発電を行う。より詳細には、排気タービン発電機５０は、タービン５１と、タービン５１の出力軸に接続された発電機５２とを有している。タービン５１のガス入口とガス出口は、それぞれ、タービン入口部５１Ｉとタービン出口部５１Ｅである。内燃機関１０からの排気ガスはタービン入口部５１Ｉを通してタービン５１に供給され、それによりタービン５１が回転する。そして、タービン５１が回転することにより、発電機５２が駆動され、発電を行う。このように、排気タービン発電機５０は、内燃機関１０からの排気エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００２６】
タービン５１のタービン出口部５１Ｅは、タービン下流排気管６０に接続されている。タービン５１を通った排気ガスは、タービン出口部５１Ｅからタービン下流排気管６０に流れる。タービン下流排気管６０の途中には、排気ガス浄化用の触媒８０が配置されている。
【００２７】
電気装置７０は、排気タービン発電機５０によって生成された電力を使用する。より詳細には、電気装置７０は、インバータ７１、スイッチ７２、バッテリ７３、及び電気負荷７４を含んでいる。排気タービン発電機５０によって生成された電力は、インバータ７１によって変換され、バッテリ７３あるいは電気負荷７４に供給される。バッテリ７３への供給と電気負荷７４への供給は、スイッチ７２によって切り替え可能である。また、スイッチ７２を切り替えることによって、バッテリ７３から放電される電力を電気負荷７４に供給することも可能である。例えばハイブリッド車の場合、電気負荷７４は、車両駆動用モータを含む。
【００２８】
制御装置１００は、内燃機関１０及び電気装置７０の運転を制御する。典型的には、制御装置１００は、プロセッサ、記憶装置、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。制御装置１００は、スロットルバルブ２５の開度、吸気弁及び排気弁の開閉タイミング、燃料噴射等を制御することにより、内燃機関１０の運転を制御する。また、制御装置１００は、インバータ７１及びスイッチ７２を制御することにより、バッテリ７３の充放電及び電気負荷７４への電力供給を制御する。
【００２９】
１−２．２系統の排気経路
本実施の形態では、排気経路は２系統に分離されている。より詳細には、図１に示されるように、排気管３０は、第１排気管３０Ａ（主排気管）と第２排気管３０Ｂ（副排気管）とに分けられている。第１排気管３０Ａは、第１排気開口部３１Ａにおいて気筒１１につながっている。一方、第２排気管３０Ｂは、第２排気開口部３１Ｂにおいて気筒１１につながっている。つまり、気筒１１は、第１排気開口部３１Ａと第２排気開口部３１Ｂを有している。
【００３０】
第１排気管３０Ａは、排気ガスを排気タービン発電機５０のタービン５１に導くために用いられる。そのために、第１排気管３０Ａは、第１排気開口部３１Ａとタービン入口部５１Ｉとの間を接続するように配置されている。
【００３１】
一方、第２排気管３０Ｂは、排気ガスをタービン５１を通さずに排出するために用いられる。そのために、第２排気管３０Ｂは、タービン５１を介さずに、第２排気開口部３１Ｂとタービン下流排気管６０との間を接続するように配置されている。つまり、第２排気管３０Ｂは、タービン５１を通らないバイパス排気経路を構成している。図１に示されるように、第２排気管３０Ｂは、バイパス接続点６１においてタービン下流排気管６０につながっている。そのバイパス接続点６１は、タービン５１よりも下流で、且つ、触媒８０よりも上流に位置している。
【００３２】
図２は、本実施の形態における弁制御を示すグラフ図である。横軸はクランク角を表し、縦軸は各弁のリフト量を表している。説明のため、第１排気開口部３１Ａに設けられた排気弁を「第１排気弁」と呼び、第２排気開口部３１Ｂに設けられた排気弁を「第２排気弁」と呼ぶ。
【００３３】
第１排気弁は、通常のタイミングで開閉する、つまり、排気下死点付近で開き、排気上死点付近で閉じる。第１排気弁が開く前、内燃機関１０の燃焼・膨張行程において、気筒１１内の温度及び圧力は高まっている。よって、第１排気弁が開いた直後、高温高圧の排気ガスが音速に近い高速度で排出される。このような排気行程初期の排気流れは、「ブローダウン流れ」と呼ばれる。高温高圧のブローダウン流れが、第１排気管３０Ａを通してタービン５１に導かれるため、タービン５１の駆動効率が高くなる。
【００３４】
第２排気弁の開閉タイミングは、第１排気弁の開閉タイミングのそれぞれよりも後である。具体的には、第２排気弁は、第１排気弁によるブローダウンが終了する付近で開き、排気上死点付近で閉じる。尚、第２排気弁の最大リフト量は、第１排気弁の最大リフト量よりも小さい。
【００３５】
１−３．タービン仕事の向上
図３は、一般的な排気圧力の変化を説明するためのグラフ図である。横軸はクランク角を表し、縦軸は圧力あるいは排気弁のリフト量を表している。排気弁がリフトした直後、弁リフト量は少なく、ガスが流出する開口面積は小さい。また、ガス流れは音速で律速される。よって、排気弁がリフトした直後、排気管に流れ込む排気ガス量は限られる。その後、弁リフト量が増加するにつれ、排気ガスは徐々に流出していく。従って、図３に示されるように、排気行程初期の段階では、排気圧力はゆっくりと上昇することになる。排気圧力がゆっくりと上昇するという傾向は、排気管の容積が大きくなるにつれて、更に顕著になる。
【００３６】
図１で示された本実施の形態の構成について同じことを考える。図３中の排気弁のリフト量は、本実施の形態における第１排気開口部３１Ａ側の第１排気弁のリフト量（図２参照）に相当する。第１排気弁がリフトした直後、第１排気管３０Ａに流れ込む排気ガス量は限られる。このとき、第１排気管３０Ａの容積が大きいと、第１排気管３０Ａにおける排気圧力はゆっくり上昇することになる。その場合、タービン５１のタービン入口部５１Ｉのガス圧力もゆっくり上昇することになる。
【００３７】
排気タービン発電システム１においてタービン仕事を増やすためには、タービン５１の膨張比を高めることが重要である。そのためには、タービン５１のタービン入口部５１Ｉのガス圧力を高めることが必要である。しかしながら、上述の通り、第１排気管３０Ａの容積が大きい場合、排気行程初期において排気圧力が上昇しにくくなり、タービン入口部５１Ｉのガス圧力も上昇しにくくなる。
【００３８】
図４は、タービン入力仕事の排気容積に対する依存性を示すグラフ図である。横軸は排気容積／１気筒容積を表しており、縦軸はタービン入力仕事を表している。ここで、排気容積とは、第１排気管３０Ａの容積であり、第１排気開口部３１Ａからタービン入口部５１Ｉまでの容積である。１気筒容積は、１つの気筒１１の容積である。図４から、排気容積が大きくなるにつれ、タービン入力仕事が減少することが分かる。
【００３９】
以上に説明したように、排気ガスのエネルギーを有効にタービン５１に導き、タービン仕事を増加させるためには、第１排気管３０Ａの容積をできるだけ小さくすることが好ましい。本実施の形態に係る排気タービン発電システム１は、この観点に基づいて設計されている。
【００４０】
図５は、本実施の形態に係る排気タービン発電システム１の特徴を示す概略図である。図５において、電気装置７０や制御装置１００の図示は省略されている。第１排気管３０Ａの容積ＶＡは、第１排気開口部３１Ａからタービン入口部５１Ｉまでの容積である。第２排気管３０Ｂの容積ＶＢは、第２排気開口部３１Ｂからバイパス接続点６１までの容積である。本実施の形態によれば、第１排気管３０Ａの容積ＶＡは、第２排気管３０Ｂの容積ＶＢより小さい。例えば、図５に示されるように、同じ気筒１１につながる第１排気管３０Ａと第２排気管３０Ｂを比べたとき、第１排気管３０Ａの長さは、第２排気管３０Ｂの長さよりも短い。あるいは、第１排気管３０Ａの径（流路断面積）は、第２排気管３０Ｂの径よりも小さい。
【００４１】
このように、本実施の形態に係る排気タービン発電システム１によれば、排気ガスをタービン５１に導くための第１排気管３０Ａの容積ＶＡが比較的小さい。そのため、タービン入口部５１Ｉのガス圧力が上昇しやすくなり、また、当該ガス圧力の上昇幅も大きくなる。すなわち、排気ガス（特に、排気行程初期のブローダウン流れ）のエネルギーを有効にタービン５１に導き、タービン入力仕事を増加させることが可能となる（図４参照）。その結果、タービン５１の膨張比が高まり、排気タービン発電システム１におけるタービン仕事が向上する。
【００４２】
また、本実施の形態に係る排気タービン発電システム１では、タービン５１を通らない第２排気管３０Ｂの容積ＶＢは比較的大きい。第２排気管３０Ｂが太くなることにより、管路圧損が小さくなり、気筒１１から排気ガスを押し出すのに必要な力が小さくなる。すなわち、本実施の形態によれば、ポンピングロスを低減することが可能となる。
【００４３】
２．第２の実施の形態
図６及び図７は、本発明の第２の実施の形態に係る排気タービン発電システム１の構成例を概略的に示している。図６及び図７において、電気装置７０や制御装置１００の図示は省略されている。また、上記の第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
【００４４】
図６及び図７には、複数の気筒１１−ｉ（ｉ＝１〜４）が示されている。各々の気筒１１−ｉの第１排気開口部３１Ａ及び第２排気開口部３１Ｂには、それぞれ、第１排気管３０Ａ−ｉ及び第２排気管３０Ｂ−ｉがつながっている。複数の気筒１１−ｉ（ｉ＝１〜４）のそれぞれから延びる複数の第１排気管３０Ａ−ｉは、合流点３３Ａにおいて合流した後、タービン入口部５１Ｉにつながっている。また、複数の気筒１１−ｉ（ｉ＝１〜４）のそれぞれから延びる複数の第２排気管３０Ｂ−ｉは、合流点３３Ｂにおいて合流した後、タービン下流排気管６０上のバイパス接続点６１につながっている。
【００４５】
本実施の形態によれば、各々の気筒１１−ｉにおける第１排気開口部３１Ａと第２排気開口部３１Ｂの配置が、タービン入口部５１Ｉとの相対的距離を考慮して決定されている。より詳細には、各々の気筒１１−ｉにおいて、第１排気開口部３１Ａと第２排気開口部３１Ｂのうち第１排気開口部３１Ａの方がタービン入口部５１Ｉの近くに配置されている。言い換えれば、第１排気開口部３１Ａと第２排気開口部３１Ｂのうちタービン入口部５１Ｉにより近い方が、排気ガスをタービン５１に導くための第１排気開口部３１Ａとして用いられている。図６及び図７において、第１排気開口部３１Ａにはハッチングが付されている。
【００４６】
例として、気筒１１−２を考える。図６に示される配置例では、気筒１１−２の２つの排気開口部３１のうち左側の方がタービン入口部５１Ｉに近く、右側の方がタービン入口部５１Ｉから遠い。よって、左側の排気開口部３１が第１排気開口部３１Ａとして用いられ、右側の排気開口部３１が第２排気開口部３１Ｂとして用いられる。一方、図７に示される配置例では、気筒１１−２の２つの排気開口部３１のうち右側の方がタービン入口部５１Ｉに近く、左側の方がタービン入口部５１Ｉから遠い。よって、右側の排気開口部３１が第１排気開口部３１Ａとして用いられ、左側の排気開口部３１が第２排気開口部３１Ｂとして用いられる。
【００４７】
このような排気開口部３１の配置により、第１排気管３０Ａを短くしやすくなる。つまり、第１排気管３０Ａの容積ＶＡを小さくしやすくなる。
【００４８】
３．第３の実施の形態
図８及び図９は、それぞれ、本発明の第３の実施の形態に係る排気タービン発電システム１の特徴を説明するための断面図及び側面図である。既出の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。
【００４９】
図８及び図９において、内燃機関１０からタービン５１に向かう方向は、Ｘ方向である。第１排気管３０Ａは、Ｘ方向において最短距離でタービン５１につながるように延びている。また、複数の気筒１１−ｉのそれぞれから延びる複数の第１排気管３０Ａ−ｉは、合流点３３Ａにおいて合流している（図６、図７参照）。そのような第１排気管３０Ａに関する構造を避けるために、第２排気管３０Ｂは、Ｘ方向と交差するＺ方向に迂回している。つまり、第２排気管３０Ｂは、第１排気管３０ＡよりもＺ方向側にずれて配置されている。
【００５０】
図８及び図９に示される例では、Ｚ方向は上方向であり、第２排気管３０Ｂは第１排気管３０Ａよりも上方向にずれて配置されている。つまり、第１排気管３０Ａと第２排気管３０Ｂは、上下２段に分かれている。下段の第１排気管３０Ａは、最短距離でタービン５１につながっている。一方、上段の第２排気管３０Ｂは、第１排気管３０Ａを避けるようにＺ方向に引き伸ばされた後、タービン下流排気管６０につながっている。
【００５１】
このように第２排気管３０Ｂを迂回させることにより、タービン５１に向かう最短経路のスペースが空く。そのスペースに第１排気管３０Ａを配置することができるため、第１排気管３０Ａを短くしやすくなる。つまり、第１排気管３０Ａの容積ＶＡを小さくしやすくなる。
【００５２】
４．第４の実施の形態
上述の通り、第１排気弁がリフトした直後、弁リフト量は少なく、ガスが流出する開口面積は小さい。また、ガス流れは音速で律速される。よって、第１排気弁がリフトした直後、第１排気管３０Ａに流れ込む排気ガス量は限られる。この排気ガス量を少しでも増加させるため、本発明の第４の実施の形態では、第１排気開口部３１Ａができるだけ大きく形成される。
【００５３】
図１０は、第４の実施の形態の特徴を説明するための概略図である。既出の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。本実施の形態によれば、第１排気開口部３１Ａの面積ができるだけ大きくなるようにレイアウトが行われる。但し、レイアウトには制限がある。例えば、気筒１１（シリンダボア）の径は、排気量及び気筒数により決まってしまう。また、一般に、排気開口部３１よりも吸気開口部２１を大きくする必要がある。そこで、本実施の形態では、第２排気開口部３１Ｂをより小さくすることにより、第１排気開口部３１Ａを大きくする。すなわち、第１排気開口部３１Ａの面積は、第２排気開口部３１Ｂの面積よりも大きい。
【００５４】
第１排気開口部３１Ａが大きくなることにより、第１排気弁がリフトした直後のカーテンエリアの面積が大きくなる。これにより、排気行程初期に流出する排気ガス量が増加し、第１排気管３０Ａにおけるガス圧力が増加する。すなわち、ブローダウン流れによるガス圧力の上昇幅が大きくなり、タービン仕事が増加する。
【００５５】
５．第５の実施の形態
矛盾しない限りにおいて、上述の第１〜第４の実施の形態のうちいくつかを組み合わせることも可能である。例えば、図６及び図７に示される複数の気筒１１−ｉの各々において、第１排気開口部３１Ａは第２排気開口部３１Ｂより大きくてもよい。それにより、複合的な効果が得られる。
【符号の説明】
【００５６】
１    排気タービン発電システム
１０    内燃機関
１１、１１−１、１１−２、１１−３、１１−４    気筒
２０    吸気管
２１    吸気開口部
２５    スロットルバルブ
３０    排気管
３０Ａ、３０Ａ−１、３０Ａ−２、３０Ａ−３、３０Ａ−４  第１排気管
３０Ｂ、３０Ｂ−１、３０Ｂ−２、３０Ｂ−３、３０Ｂ−４  第２排気管
３１    排気開口部
３１Ａ  第１排気開口部
３１Ｂ  第２排気開口部
３３Ａ  合流点
３３Ｂ  合流点
５０    排気タービン発電機
５１    タービン
５１Ｉ  タービン入口部
５１Ｅ  タービン出口部
５２    発電機
６０    タービン下流排気管
６１    バイパス接続点
７０    電気装置
７１    インバータ
７２    スイッチ
７３    バッテリ
７４    電気負荷
８０    触媒
１００    制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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