论文摘要
生物柴油作为一种生物质类的绿色替代燃料,可以有效地解决因全球性车辆柴油化引起的未来柴油供应不足的问题。餐饮业反复使用炸过多次食品的动植物油脂不仅影响食品味道,而且存在致癌危险,影响健康。论文以油炸废油为原料,主要开展了将油炸废油转酯化成生物柴油制取与精制的实验研究、生物柴油混合燃料在发动机台架上的燃烧排放研究,生物柴油发动机模型建立及应用等研究。具体的工作内容和结论如下：论文利用响应面法研究两种废煎炸油制备生物柴油实现产率最佳优化的工艺条件,以菜籽油为原料制备生物柴油作为对照实验。结果表明：反应过程三个主要影响因素的影响程度大小为：催化剂量>醇油摩尔比>温度。两种废煎炸油最佳转化率分别为87.75%、91.81%,略低于菜籽油为92.55%,脂肪酸甲酯成分均大于99%,热值在38.5～39 MJ/kg与0号柴油的热值（40.19 MJ/kg）接近,符合国家标准。针对碱催化方式酯交换反应得到的粗酯,对比不同的精炼方式,并对精制方法进行优化。结果表明：在工业生产上,以沉降法作为甲酯与甘油的分离方式,则沉降时间为30mmin为最佳；以离心法则转速应提至3千转/分。添加冰醋酸或者饱和食盐水的水洗方式较普通水洗法次数少。最适合工业生产的水洗方式为添加饱和食盐水,优化后水洗条件为：饱和食盐水4%,温度50℃,水油体积比1.5-2,水洗次数6。论文通过在CA4113Z柴油机上进行B20和0号柴油的实机试验,对比两种燃料对柴油机工作性能及排放性能的影响。结果表明：燃用B20时发动机运行性能完全可以与纯柴油时相媲美,对燃油经济性影响甚小。在（40%～80%）部分速度特性和1600r/min、 2300r/min、2600r/min负荷特性下,燃用B20的烟度和NOx排放明显较低。B20在直喷式柴油机上可以正常使用,无需对发动机结构进行改造。开发应用潜力很大。论文基于内燃机仿真软件GT-Power,建立CA4113Z柴油机循环工作的仿真计算模型,并计算出B20混合燃料的相关属性参数。运用CA4113Z柴油机模型计算不同燃料温度下B20对四缸柴油发动机性能的影响。结果表明：在不同的燃料温度下发动机燃用B20时,制动功率和制动扭矩减少最大值分别为3.84%和1.65%。