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Der Ford Model A mit Holzvergaser

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Ford Model A mit Holzgasgenerator

2016, also 10 Jahre nach dem Umbau des Opel Kadett war es Zeit für ein "richtiges" Holzgasauto, d.h. historisch korrekt und leistungsmässig auf dem letzten Stand.

Als Holzgasgenerator wurde ein Fabrikat von Kaiser gewählt, wie nachfolgend erläutert.

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Kaiser Holzvergaser

Alois Kaiser, Zug, ist bis heute bekannt für seine Holzgasgeneratoren. Diese bestanden aus dem zylindrischen Gaserzeuger, sowie einem gleich grossen zylindrischem Filter mit integriertem Rohrkühler.

Die Anlagen wurden in grossen Stückzahlen an Autos, Traktoren und LKW montiert.
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Kaiser Holzvergaser

Dieser spezielle Vergasertyp war für grosse PKW und kleine Omnibusse vorgesehen. Der erhoffte Erfolg war ihm jedoch nicht beschieden, da er für die meisten Autos zu hecklastig und für einen LKW zuwenig leistungsfähig war.

Diese Einheit war in ihrer ganzen formvollendeten Schönheit an einem grossen PKW montiert.
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Kaiser Holzgasgenerator an PKW montiert

An einem grossen PKW kam die Anlage gut zur Geltung und konnte vom Fahrzeug auch verkraftet werden, zumindest mit einer verstärkten Hinterradfederung.
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Montagevarianten

Dieser frühe Kaiser-Generator wurde hingegen mit einem Sulzer- Zyklonfilter sowie einem Kühler und Prallblechabscheider unbekannter Herkunft an ein Auto montiert.

Auf diese Weise wurde das zusätzliche Anbaugewicht vorne und hinten verteilt.
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Auswahl des Generators

Glücklicherweise verfügte ich über einen Kessel in einem sehr guten Originalzustand (die beiden oben abgebildeten Kessel kamen erst später zur Sammlung). Dieser Generator sollte an den Ford angepasst werden.
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Ford Model A
Anlieferung Ford

Dieser Ford Model A, Typ Fordor (Viertürer) ist Modell 1928. Das Fahrzeug und sein Nachfolger, der Typ B, sowie unzählige Meili, Bührer etc. mit demselben untödlichen Ford 3.3 Liter Langsamläufer waren ideale Umbauobjekte.

Wegen dem grossvolumigen, auf ca. 40 PS gedrosselten Motor ist mit Holzgas- bzw. Braunkohlebetrieb annähernd dieselbe Leistung möglich, wie mit Benzinbetrieb.

Umbau Reserverad

Wegen der rückseitigen Montage des Reserverades ist die Stossstange zweigeteilt.

Dies erleichtert den Anbau des Holzgasgenerators enorm, auch wegen der massiven Reserveradhalterung.

Das Reserverad wurde mittels in USA erhältlichem Umbausatz seitlich in den linken Vorderradkotflügel integriert.
 
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Anpassen des Generators

Hier wird die erste Anprobe gemacht. Sieht nicht übel aus, aber natürlich passen weder Montagehalter noch Rohrflanschen.
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Umbau Herd

Die Vergasungstechnologie aus den 1940er Jahren gilt bis heute als sehr fortschrittlich. Es gab aber viele Patentstreitigkeiten. So setzte Kaiser auf eine zentrale Luftzuführung von unten und kleidete den Herd mit Schamotte aus.

Das zentrale Düsenrohr - mitten durch die bis zu 1400 Grad heisse Herdzone geführt - wurde nur durch die einströmende Luft gekühlt; das System war entsprechend anfällig. 
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Umbau Herd

Daher beschloss ich, den Herd komplett neu zu konstruieren und alle Vorteile der verschiedenen Systeme zu vereinen.

Dazu wurde die Schamotte aus dem Herd entfernt.

Das frei werdende Loch im Generatorboden wollte ich dazu verwenden, den Rost über eine Nabe von aussen rütteln zu können.


Umbau Herd

Der Herd nach dem Entfernen der Schamotte. Der Trichter ist nun wesentlich zu gross. Dadurch kann aber ein zweiter, kleinerer Herd eingesetzt werden.​

Der Hohlraum dient der Luftzuführung, ohne dass Zuführrohre eingebaut werden müssten (siehe Skizze oben). Die Ansaugluft wird dadurch gleich noch vorgewärmt bzw. kühlt den inneren Herdtrichter.


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Umbau Herd

Mit einer passenden Reduktion wird aus dem - ursprünglich für einen grösseren Motor vorgesehenen - Holzvergaser gleich ein Mehrstoffvergaser für Holz, Braunkohle und Torf.​

Durch den Wegfall des zentralen Düsenrohres ist die originale Herdeinschnürung gross genug für den Braunkohlebetrieb eines 3.3 Liter Langsamläufers. 

Leistung auf Holzgasbetrieb

Gastemperatur vor Ansaugkollektor: 40 °C
Hubraum: 3.3 Liter 
Drehzahl: 2200 'Min
Füllgrad: 75%
Gasmenge: 187.3 m³/h
Holzgas Anteil: 89.2 m³/h (L = 2.1)
Holzgas Heizwert: 4800 kJ/m³
Thermische Leistung: 118.9 kW
mech. Wirkungsgrad: 25%
mech. Leistung: 29.7 kW bzw. 40.4 PS

Verbrauch an Hartholz
35.7 kg pro Stunde
unter konstant Vollast, bzw.
35.7 kg pro 100 km
bei Ø 50 km/h unter Ø 50% Last

Quervergleich zu Benzin 
1 Liter Benzin = ca. 3 kg Hartholz
35.7 kg Hartholz : 3 = 11.9 Liter Benzin / 100 km
(stimmt mit den Werksangaben überein)

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Anbau Holzvergaser

Der Gasgenerator, Kernstück der gesamten Anlage, wird hinten am Chassis und an der Reserveradhalterung angebaut. Wegen dem Gewicht ist es wichtig, diesen so nahe wie möglich an die Hinterachse zu platzieren. 

Ein Auto wie der Ford A mit seinem sehr kurzen Überhang und der starren Federung ist gut für den Umbau geeignet, entsprechend viele solcher Autos wurden während dem Krieg erfolgreich mit Gasgeneratoren betrieben.
Anbau Holzvergaser

Nebst der Ansaugklappe ist jetzt auch ein Gussrost von Imbert verbaut, anstelle des geschweissten Originals.

Der Rost kann über eine Nabe am Kesselboden von aussen gerüttelt werden. Die Lösung ähnelt der von Wisco, anstelle des unbeliebten Imbert-Rütteldorns, und bot sich nach der Entfernung der zentralen Luftzuführung an. So werden die besten Technologien nach 70 Jahren vereint.
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Rüttlervorrichtung

Zum Gangschalthebel und der Handbremse gesellt sich der Rüttlerhebel. Damit wird via Nabe der Rost im Gasgenerator gerüttelt.

Je nach Anzeige der beiden originalen Vakuummeter (rechts vom Schalthebel) ist es erforderlich, die sich in der Reduktionszone aufbauende Asche zu entfernen, sodass der Unterdruck nicht zu stark ansteigt. Dies würde zu Leistungsverlust führen. Und dafür ist eben der Rüttler da, so hat eine allfällige Beifahrerin oder ein Beifahrer immer was zu tun. Natürlich kann der Rüttler auch vom Fahrer betätigt werden.

Wegen der heutzutage hervorragenden Strassenqualität muss der Rüttler mehr Arbeit als früher leisten, bzw. diejenige der fehlenden Schlaglöcher übernehmen.

Zyklonabscheider

Die kompakte Bauart des Kaiser Generators hat den Nachteil, dass der Gasaustritt sehr weit unten am Kessel erfolgt. Bei Imbert ist der Austritt am oberen Bereich des Kessels, so wird bereits vor der Filtrierung sehr viel Staub abgeschieden. 

Um dies zu kompensieren, sowie um auch mit der stark staubenden Braunkohle fahren zu können, wird direkt nach dem Gasgenerator ein Zyklonfilter geschaltet.

Aufmerksame Leser wissen, dass Imbert dies teilweise ebenfalls machte- die Erfahrung zeigt jedoch, dass wegen der langen Bauart der meiste Staub schon innerhalb des Imbert Gasgenerators abgeschieden wird und somit der Zyklonfilter nicht viel zu tun hat.
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Ansicht des hinteren Rohbaus
Hier zeigt sich, warum statt eines Imbert Gasgenerators ein Kaiser gewählt wurde- er passt einfach hervorragend zum Design des Ford A. Wegen der niedrigen Bauart ist zudem die Befüllung einfacher, und es gibt keine Sichtbehinderung durch die Heckscheibe.

Vom Zyklon aus führt ein Rohr das Gas nach vorne zum Prallblechabscheider und von da aus zum Gaskühler. Die Rohrführung unter dem Auto erfordert einen Ablasshahn wegen möglichem Kondenswasser. Aber sie verschandelt das Auto nicht so wie die - früher empfohlene - Rohrführung über das Dach, bei welcher das Kondenswasser ohne Ablasshahn direkt in den Absitzbehälter fliesst. Und natürlich war der Umbau einfacher als mit einer verdeckten Verlegung unter dem Auto entlang.

Die Erfahrung zeigt jedoch, dass im noch heissen Rohrstück zwischen Zyklon und Prallblechabscheider wenig bis gar kein Kondenswasser anfällt (je nach Taupunkt und Temperatur) und lediglich beim Reinigen Wasser abgelassen werden muss.

Die leichte Absenkung des Hecks, sowie das dynamische Verhalten der zusätzlichen gefederten Masse wird mit einer Gummihohlfeder kompensiert, welche die quer eingebaute Blattfeder unterstützt.

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Komplettierung hinterer Anbau

Verzinken ist was Tolles, bedeutet aber auch immer Verzug. Dies musste ich schmerzlich erfahren, als ich dachte, ich könne "mal schnell" die verzinkten und lackierten Teile montieren. Schlussendlich dauerte es Stunden, bis alles gerichtet war und wieder passte. Der Generatorkessel selber ist natürlich nicht verzinkt. 

Man beachte den Kondensatbehälter rechts.


Oben rechts sieht man den Kondensatbehälter. Der Kaiser Holzvergaser ist als sogenannter Monorator ausgelegt. D.h. er verkraftet auch sehr feuchtes Holz, das er vortrocknen kann. Der Monorator wurde zufällig erfunden, durch den Wunsch nach einen niedrigen Gaserzeuger für eine bessere Sicht nach hinten. Dabei wurde entdeckt, dass diese Form des Vorratsbehälters weitaus mehr Feuchtigkeit abscheiden kann, als der Standard Generator links.
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Monorator Bauweise

Die Erwärmung / Verdampfung erfolgt nur in der Mitte, sodass lediglich ein Teil des Brennstoffes getrocknet und verkohlt wird. Die feuchtheissen Gase steigen mittig auf und werden durch den aussenrum kühleren Brennstoffvorrat abgekühlt, sodass Feuchtigkeit an der Generatorwand kondensiert und über eine Ablaufrinne zu einem Behälter abgeleitet wird.
 
Ein Teil des Kraftstoffs arbeitet somit als Flächenkondensator mit einer sehr grossen Oberfläche. Die von der Feuchtigkeit befreiten Gase werden dann zur Mitte hin angesaugt und durch den Herd in die Reduktionszone geleitet.

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Tankholz Reserve

Wenn ein anständiger Aktionsradius erreicht werden soll, muss irgendwo Reserveholz mitgeführt werden. Das Dach ist hoch und mit Vinyl verkleidet, einen Kofferraum gibt es nicht. So werden für 2 x 10-12 kg Holz links und rechts vom Gasgenerator Sackhalter montiert.

Zusammen mit den 40-45 kg im Gasgenerator ergibt sich im reinen Holzgasbetrieb eine Reichweite von 150 bis 170 km.

Mit zwei zusätzlichen Säcken auf dem Rücksitz steigt die Reichweite auf gut 200 km.

Mit Braunkohle statt Holz steigt die Reichweite um ca. 1/3 (höheres Schüttgewicht und höherer Heizwert). 
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Ford Model A Holzvergaser
Ford Model A Wood Gas Generator
Komplettierung hinterer Anbau

Langsam nimmt die Arbeit Formen an, mit dem Aussehen bin ich sehr zufrieden. Vielen Dank an dieser Stelle der GALVASWISS AG in Wellhausen und der MANGANIELLO AG in Hüttwilen!
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Filter und Gaskühler

Bei der Imbert PUK Anlage waren Prallblech- Abscheider, Kühler und Feinfilter in einer sehr breiten Blechkonstruktion zusammen gefasst.

Diese eigentlich für LKW entwickelte Konstruktion musste vor den Vorderrädern verbaut werden, wie im Bild links ersichtlich. Egal wie dieses Monstrum verbaut wird, optisch und bezüglich Platzbedarf ist dies keine gute Lösung.

Es musste eine optisch bessere Lösung her bei gleicher technischer Funktion. Dies wird dadurch erreicht, dass die beiden Filter in sogenannt aufgelöster Bauweise untergebracht werden. Das heisst, der Feinfilter wird separat von Prallblech- Abscheider / Gaskühler untergebracht.​
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Prallblech- Abscheider und Gaskühler

Das Austrittsrohr des Gaskühlers führt am rechten Radkasten entlang zum Feinfilter, ohne Modifikationen am Fahrzeug oder Konzessionen an den Wendekreis. Die Stossstange ist nach wie vor der Abschluss des Fahrzeuges.

Ich wollte so weit als möglich Originalbauteile aus dem zweiten Weltkrieg verwenden. So setzte ich auf einen passenden, wenn auch stark verbeulten und verrosteten Abscheider. Nach drei Abenden Arbeit mit Trennscheibe, Spenglerhammer und Schweissgerät war dieser wieder in einem passablen Zustand und er hat genau die richtigen Dimensionen. Der Verschlussdeckel seitlich links ist sogar gegossen.
Einbau Feinfilter

Bei der aufgelösten Bauweise, bzw. bei fahrzeugspezifisch angepassten Systemen wurde für den Prallblechabscheider meist eine Standardkonstruktion gewählt, der Feinfilter hingegen wurde je nach Platzverhältnissen positioniert und passend gebaut.

Nach reiflicher Überlegung platzierte ich den Feinfilter unter dem rechten vorderen Kotflügel, sodass sich eine ziemlich aufwendige Konstruktion ergab. Die einwandfreie Funktion dieses Filters ist jedoch sehr wichtig, sodass sich der hohe Aufwand durch den störungsfreien Betrieb bezahlt macht.​
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Einbau Feinfilter

Für die Konstruktion wurden Originalverschlüsse verwendet. Verzinkt und lackiert fügt sich der Filter harmonisch und unauffällig in das Fahrzeug ein.

Mit Ausnahme des Feinfiltergehäuses wurden für den kompletten Umbau praktisch ausschliesslich Originalbauteile verwendet.

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Höhere Verdichtung

Eigentlich wollte ich den Motor auf einen originalen 7:1 Holzgas- Zylinderkopf Typ B von Ford Köln umrüsten. Dieser Plan scheiterte aber an den horrenden Preisvorstellungen eines deutschen Händlers.

Stattdesssen montierte ich einen 7:1 Winfield Zylinderkopf aus Aluminium, ein originaler Nachguss eines in den 1930er Jahren erhältlichen Tuningkopfes.

Mit Benzinbetrieb und einem Fallstromvergaser ergäbe diese Modifikation etwa 60 anstatt 40 PS. Bei Holzgasbetrieb wird auf diese Weise der Leistungsverlust von ca. 30% kompensiert. D.h. der Motor erbringt auf Holzgas dieselben 40 PS Leistung, wie ursprünglich mit Benzin (siehe auch Auszug aus der Leistungsberechnung weiter oben)
Umbau Ansaugtrakt

In Deutschland wurde üblicherweise ein Hilfsvergaser am Ansaugkollektor angebaut, oder z.B. der Solex Holzgasmischer war optional mit integriertem Hilfsvergaser erhältlich. So konnte das Fahrzeug mit Benzin z.B. umgeparkt oder bei schlechtem Gas mit Benzin gestartet werden.

Um wahlweise mit Benzin oder Holzgas mit jeweils voller Leistung fahren zu können, behält das Fahrzeug den originalen Benzin-Vergaser, wie damals in der Schweiz und in Frankreich üblich (in Frankreich erhielt man pro Monat 40 Liter Benzin für kommerzielle Fahrten).

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Umbau Ansaugtrakt

Der Motor in diesem Fahrzeug ist leicht nach hinten geneigt. Der originale Holzgas-Ansaugkollektor von Ford Köln gleicht den Winkelfehler aus, sodass Mischventil und Vergaser in der Vertikalen bzw. Horizontalen angeordnet sind.

Der Vergaserflansch wurde vom ursprünglichen Ansaugtrakt abgetrennt und unten an den Holzgas-Ansaugkollektor angebracht.

Je nach Betriebszustand wird entweder der Gasmischer oder der Vergaser mit dem Gaspedal bedient. Das jeweils nicht benötigte Gestänge wird mit geschlossener Klappe an eine federbelastete Aufhängung fixiert, sodass keine Falschluft einströmen kann.
Ansaugventilator

Um den Herd anzufachen, ist ein Ventilator erforderlich. Dass der Ford Model A positiv geerdet ist, macht den Einbau von fremden elektrischen Geräten nicht einfach.

Die Lösung war in einem originalen Ventilator aus den 40er Jahren gefunden, bei dem der Elektromotor vom Gehäuse isoliert ist. So kann dieser in einem positiv geerdeten Fahrzeug betrieben werden, ohne dass das Gehäuse gegen das Fahrzeug isoliert werden müsste.

Das Rohr führt unter dem vorderen linken Kotflügel ins Freie, sodass die Gasprobe auf der Fahrerseite gemacht werden kann.
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Gaskühler und Ventilator

Montage von Kühler und Ventilator. Dass durch 6 Volt Leitungen ganz andere Ströme fliessen als bei 12 Volt, musste ich schmerzlich erfahren (Finger am heissen Kabel...), jedenfalls benötigt der Ventilator ein separates Kabel mit grösserem Querschnitt direkt von der Batterie, abgesichert mit 40 Ampère.


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Der kleine grosse Henry

Henry Ford war ein kleiner, drahtiger Mann, der sich nicht besonders um Kundenwünsche scherte- bzw. erst dann, als der Umsatz einbrach, und auch dann nur unter massivem Druck.

Der 28er Fordor bietet einem Fahrer über 1.65 Grösse kaum Platz. Bremsen ist bei eingelegtem 1. Gang nicht möglich, da man das Knie nicht so weit anheben kann, um den Fuss aufs Bremspedal zu bekommen. Die vordere Sitzbank ist fest mit der Carosserie verschraubt und vernagelt.

Die Lösung: Sitzbank lösen und um 10 cm nach hinten versetzen und den Schalthebel um 10 cm nach rechts biegen. Dank dem grosszügig ausgelegten Fond ist dies glücklicherweise mit keinen Nachteilen verbunden- ausser mit viel zusätzlicher Arbeit.
6/12 Volt Umschalter

Beim Starten des Motors mit Holzgas ist es wichtig, dass dieser zügig dreht um einen Rückstau im Herd zu vermeiden, welcher zu einem Gasloch führen würde. 

Die alten Schriften empfehlen daher dringend, die 6V Bordnetze auf 12V umzurüsten oder eben einen 6/12 Volt Umschalter einzubauen, wie hier zu sehen. Dies erfordert allerdings zwei 6V Batterien.

Das Bordnetz verbleibt bei 6 Volt, lediglich der Anlasser wird mit den temporär in Serie geschalteten 6V Batterien gestartet. Anstelle des originalen mechanischen Fusschalters, mit dem der Anlasser direkt betätigt wurde, ist am gleichen Ort ein elektrischer Druckschalter aus Bakelit verbaut (der hell glänzenden Knopf über dem Bremspedal). 
Werkzeugkiste

Der mit Stauraum nicht eben gesegnete Ford erhält unter dem hinteren Fussboden eine Werkzeugkiste, um Platz für einen Wagenheber und Utensilien aller Art zu schaffen.

Ford bot gegen Aufpreis eine heute noch erhältliche Werkzeugkiste an, aber diese wird vor die Vorderachse unterhalb des Kühlers montiert- dort, wo nun der Prallblechabscheider des Holzvergasers platziert ist.
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Ford Model A Wood Gas Generator
Ford Model A Holzgasauto
Jungfernfahrt auf Holzgas, 26.06.2016

Nachdem der etwas widerspenstige Ventilator gebändigt war, konnte um 10.45 angefeuert und um 10.55 Uhr losgefahren werden. Die Leistung ist auf Anhieb enorm, das Fahrzeug beschleunigt locker und mit Reserve auf 80 km/h. Das Startverhalten an Steigungen und Ampeln ist hervoragend.

Die Füllung des Kessels beträgt 40 kg mit ausgesiebten, groben Hartholz-Qualischnitzeln und knapp 45 kg mit Eschenholz- Klötzchen.

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Ford Model A Wood Gas Generator
Ford Model A Holzvergaser
Jungfernfahrt auf Holzgas, 26.06.2016

Die groben Hartholz-Qualischnitzel bewähren sich sehr gut und damit steht ein Treibstoff zur Verfügung, der nicht mit grossem Aufwand aufbereitet werden muss.

Der Scheiterhaufen auf dem Foto läuft also nicht Gefahr, verschwelt zu werden...

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Feuertaufe an der 10. Oldtimer Classic Hittnau, 3. September 2016 

ca. 40 Minuten Holzgasbetrieb im Corso
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Oldtimermesse St. Gallen, 30. Oktober 2016

ca. 100 km Fahrt auf Holzgas:
Hüttwilen - Weinfelden - Amriswil - St. Gallen - Wil auf Hauptstrassen

Der gerechnete Verbrauch von 35.7 kg / 100 km stimmt mit der Praxis überein, für die Strecke wurden 3 Säcke Holz à 10-11 kg verbraucht.