Methanol ist ein vielversprechender erneuerbarer Energieträger. Er kann mit vertretbarem Aufwand aus Wasserstoff und CO2 hergestellt werden und bietet eine einfache Logistik mit guter volumetrischer Energiedichte für den internationalen Energiehandel. Durch die mögliche Rückgewinnung des emittierten CO2 kann eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft aufgebaut werden.
Aktuelle Forschungsprojekte zum Einsatz von Methanol konzentrieren sich auf die Bauteil- und Prozessoptimierung in SI-Brennverfahren mit Saugrohr- oder Direkteinspritzung. Dieses Projekt ist Teil eines sogenannten "Cluster of Methanol-CI Research Ideas". Ziel des Gesamtprojektes ist es, verschiedene Zündverfahren zu untersuchen, die den Einsatz von Methanol in dieselähnlichen (CI-) Motorbrennverfahren ermöglichen.
Aufgrund seiner vorteilhaften chemischen Zusammensetzung und seiner guten Verbrennungseigenschaften (höhere Oktanzahl, breitere Zündgrenzen als bei Ottokraftstoff und sehr hohe Verdampfungsenthalpie) können hohe thermische Wirkungsgrade und niedrige Schadstoffemissionen vor allem in SI-Prozessen, aber auch in CI-Verbrennungsprozessen erreicht werden.
Bei der Verwendung eines dieselmotorischen Brennverfahrens mit Methanol ergeben sich gegenüber dem benzinmotorischen Brennverfahren weitere Potenziale zur Effizienzsteigerung: Zum einen kann das geometrische Verdichtungsverhältnis weiter erhöht werden, zum anderen führt eine erhöhte Ladungsverdünnung zu geringeren Wandwärmeverlusten und Vorteilen bei den Brenngaseigenschaften. Aufgrund der molekularen Struktur des Brennstoffs verbrennt Methanol nahezu rußfrei und eignet sich daher besonders für diffusive Verbrennungsprozesse. Allerdings stellt die Zündung des Gemisches aufgrund der erforderlichen Zündenergie und der geringen Neigung zur Selbstzündung eine Herausforderung dar.
Gegenüber dem aktuellen Stand der Technik, bei dem Methanol in Dual-Fuel-Motoren über einen separaten Pilotinjektor gezündet wird, kommt hier erstmals eine Schichteinspritzung zum Einsatz, bei der Pilotkraftstoff und Methanol nacheinander durch einen einzigen Injektor eingeführt werden. Dieses Konzept adaptiert bewährte Ansätze aus der Diesel-Wasser-Schichteinspritzung zur NOₓ-Reduktion und soll nun für die Einspritzung von Pilotkraftstoff in den Methanol-Motor übertragen werden. Aufgrund des geringeren Heizwerts und üblicherweise niedrigerer Drücke muss das Injektorsystem für Methanol größere Düsenquerschnitte bereitstellen. Mit 0D/1D-Methoden werden die Spray-Lochdurchmesser so dimensioniert, dass sie sowohl dem Pilot- als auch dem Hauptbrennstoff gerecht werden.
Die aus der konstruktiven Anpassung resultierende Kraftstoffschichtung innerhalb des Injektors wird mit 3D-CFD-Berechnungen bewertet.
Ziel des Projekts ist es, die Schichteinspritzungstechnologie für Methanol zu validieren und so den Grundstein für dieselähnliche Methanol-CI-Motoren mit hohem Wirkungsgrad und niedrigen Emissionen zu legen.