A Study on Knocking Characteristics of a 300 kW Class CNG Engine for CHP

열병합 발전용 300 kW급 천연가스 엔진의 노킹 특성 연구

Among the various prime movers for combined heat and power (CHP) system, the CNG engine is the most commonly used power generation equipment of which power is less than 1MW. The 300 kW class CNG engine for CHP can meet stringent emission regulations with the adoption of stoichiometric air-fuel ratio control and three way catalyst. As the thermal efficiency of the stoichiometric ratio engine is lower than that of lean burn engine, it is necessary to operate the stoichiometric engine at its minimum spark advance for the best torque (MBT). However, knock control should be introduced for the engine under high intake air temperature conditions because MBT operating conditions are generally very close to those of knock occurrence. In this study, engine performances and knocking characteristics were experimentally investigated for the CNG engine that needs to be operated at higher intake air temperature conditions than normal conditions.

열병합발전용으로 사용되는 여러 가지 원동기 중 천연가스 엔진은 1 MW 이하의 발전용량을 갖는 원동기로 가장 널리 사용되고 있다. 이론공연비 연소방식과 삼원촉매를 채택한 300 kW급 천연가스 엔진은 강화된 배기규제를 만족시킬 수 있지만 이론공연비 연소방식은 희박 연소방식에 비해 효율이 대체적으로 낮기 때문에 최적 점화시기(MBT) 제어가 필요하다. 그러나 MBT 운전조건은 노킹이 발생되기 쉬워 높은 흡기온도 조건에서 운전되는 엔진에 대해서는 노킹제어가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 높은 흡기온도가 요구되는 열병합발전용 천연가스엔진을 대상으로 흡기온도에 따른 엔진성능과 노킹특성에 대하여 실험한 결과를 제시하였다.