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Der Ford Model A mit Holzvergaser

 

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Ford Model A mit Holzgasgenerator

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


Dieser Ford Model A, Typ Fordor Leatherback, ist Modell 1928. Das Fahrzeug und sein Nachfolger, der Typ B, sowie unzählige Traktoren mit demselben Motor waren ideale Umbauobjekte.

Mit dem grossvolumigen, gedrosselten Motor (3.3 Liter, 40 PS) ist es möglich, mit Holzgas- bzw. Braunkohlebetrieb dieselbe Leistung zu erreichen, wie mit Benzin.

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Kaiser Holzvergaser

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

Dieser spezielle Vergasertyp hier war für grosse PKW und kleine Omnibusse vorgesehen. Der erhoffte Erfolg war ihm jedoch nicht beschieden. Er war für die meisten Autos zu schwer und für einen LKW zuwenig leistungsfähig.
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Kaiser Holzgasgenerator an PKW montiert

Die Anlage passte optisch sehr gut zu einem grossen PKW. Die schwere Monoblock-Konstruktion wurde am Heck des Fahrzeugs montiert (Gasgenerator, Filter und Kühler).

Die Hinterradfederung wurde verstärkt. Ein leichtes Auto wurde durch die Hebelwirkung vorne aus den Federn gehoben, wodurch die Vorderradbremsen versagten.
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Montagevarianten

Wegen den Problemen mit den Federn und den Bremsen, wurde das zusätzliche Gewicht meistens vorne und hinten verteilt.

Dieser Generator der Marke Kaiser wurde mit einem Sulzer- Zyklonfilter montiert, sowie mit einem Kühler und Feinfilter unbekannter Herkunft.


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Umbau Herd

Die Vergasungstechnologie der 1940er Jahre gilt bis heute als sehr fortschrittlich. Es gab aber viele Patentstreitigkeiten. Darum hatten die Generatoren der Marke Kaiser eine patentierte, zentrale Luftzuführung. Der Herd war mit Schamotte ausgekleidet.

Das zentrale Düsenrohr wird mitten durch den 1400°C heissen Herd geführt. Nur die einströmende Luft kühlt das Stahlrohr; das System war entsprechend anfällig. 
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Umbau des Herds

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 Loch im Generatorboden wollte ich dazu verwenden, um den Gussrost von aussen rütteln zu können.

Der Hohlraum zwischen den Trichtern dient der Luftzuführung. Die Ansaugluft wird dadurch vorgewärmt und sie kühlt den inneren Herd.
Leistung auf Holzgasbetrieb

Gastemperatur bei Ansaugkrümmer: 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 und Ø 50% Last

Für die amerikanischen Leser:
Pro Meile werden ca. 1,20 bis 1,35 lb Hartholz verbraucht.

Vergleich zu Benzin 
1 Liter Benzin = ca. 3 kg Hartholz
35.7 kg Hartholz : 3 = 11.9 Liter Benzin / 100 km
(entspricht den Werksangaben)
Montage des Holzvergasers

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

Der Gussrost kann nun von aussen gerüttelt werden. Die Lösung ist ähnlich wie bei den Generatoren von WISCO, anstelle des unpopulären Imbert-Lösung.

Je nach Anzeige der Vakuummeter ist es erforderlich, die Asche aus der Reduktionszone zu entfernen, sodass der Unterdruck nicht zu stark ansteigt. Dies würde zu Leistungsverlust führen.

Früher wurde die Asche vor allem durch die Schlaglöcher in den Strassen entfernt. Wegen der heutzutage besseren Qualität der Strassen, muss öfters gerüttelt werden.
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Ansicht des hinteren Rohbaus
Hier zeigt sich, warum ein Gasgenerator der Marke Kaiser gewählt wurde; die Bauart passt einfach hervorragend zum Design des Ford A. Die niedrige Konstruktion erleichtert die Betankung, und es gibt keine Sichtbehinderung der Heckscheibe.

Nach dem Zyklonfilter leitet ein Rohr das Gas nach vorne zum Abscheider und von da aus zum Gaskühler. Das Rohr unter dem Auto erfordert einen Ablasshahn, um das Kondenswasser zu leeren. Aber es verschandelt das Auto nicht wie die - früher empfohlene - Rohrführung oberhalb vom Dach. Und natürlich war der Umbau einfacher als mit einer verdeckten Verlegung unter dem Auto.

​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 etwas Nettes, aber die Hitze verformte die Bauteile. Dies musste ich schmerzlich erfahren... Ich dachte, ich könnte die verzinkten und lackierten Teile schnell montieren. Schlussendlich dauerte es Stunden, bis alles gerichtet war und wieder passte. 


Der Holzvergaser der Marke Kaiser 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.
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Monorator Bauweise

Die Erwärmung / Verdampfung erfolgt nur in der Mitte. Lediglich ein Teil des Brennstoffes wird getrocknet und verkohlt. Die feuchtheissen Gase steigen in der Mitte nach oben. In der äusseren Zone ist der Brennstoffvorrat kühler. Dadurch werden die Gase 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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Ford Model A Holzvergaser
Ford Model A Wood Gas Generator
Brennstoff Reserve

Bei gleicher Energiemenge wie Benzin hat Holz dreimal mehr Gewicht und sechsmal mehr Volumen. Links und rechts vom Holzgasgenerator werden Sackhalter montiert für 2 x 12 kg Holz. 
    
Zusammen mit den 40-45 kg im Gasgenerator (darf nicht komplett entleert werden) ergibt sich im reinen Holzgasbetrieb eine Reichweite von ca. 150 km. 
  
Mit zwei zusätzlichen Säcken auf dem Rücksitz steigt die Reichweite auf ca. 200 km. Nicht schlecht, verglichen mit heutigen Elektroautos. 
  
Mit Braunkohle statt Holz steigt die Reichweite um ca. 1/3 (höheres Schüttgewicht und höherer Heizwert). 

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Filter und Gaskühler

Abscheider, Kühler und Feinfilter sind bei der Imbert Anlage in eine sehr breite Konstruktion integriert.

Diese eigentlich für LKW entwickelte Konstruktion musste vor den Vorderrädern verbaut werden, wie im Bild links ersichtlich. 
  
Eine optisch bessere Lösung bei gleicher technischer Funktion wird dadurch erreicht, dass die beiden Filter in sogenannt aufgelöster Bauweise untergebracht werden. Das heisst, der Feinfilter wird separat von Abscheider und vom Gaskühler untergebracht.​
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Abscheider und Gaskühler

Das Austrittsrohr des Gaskühlers führt am rechten Kotflügel entlang zum Feinfilter, ohne Modifikationen am Fahrzeug oder Konzessionen an den Wendekreis. Die Stossstange ist nach wie vor der Abschluss des Fahrzeuges.
    
Ich wollte möglichst Originalbauteile aus dem zweiten Weltkrieg verwenden. So verwendete ich einen passenden, wenn auch stark verbeulten und verrosteten Abscheider. Nach drei Abenden Arbeit mit Trennscheibe, Hammer und Schweissgerät war dieser wieder in einem passablen Zustand und er hat genau die richtigen Dimensionen. Der seitliche Deckel ist sogar aus Gusseisen gefertigt.
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Einbau Feinfilter

Nach reiflicher Überlegung platzierte ich den Feinfilter unter dem rechten vorderen Kotflügel. Eine ziemlich aufwendige Konstruktion war dazu erforderlich. Die einwandfreie Funktion dieses Filters ist jedoch sehr wichtig, sodass sich der Aufwand durch den störungsfreien Betrieb bezahlt macht.​
   
Verzinkt und lackiert, fügt sich der Filter harmonisch und unauffällig in das Fahrzeug ein. Die beiden Deckel stammen von Originalbauteilen.
   
Mit Ausnahme dieses Filtergehäuses wurden für den kompletten Umbau Originalbauteile verwendet.

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Umbau Ansaugkrümmer

In Deutschland wurde meistens ein Hilfsvergaser montiert, oder der Holzgasmischer war mit integriertem Hilfsvergaser erhältlich. So konnte das Fahrzeug kurzzeitig mit Benzin betrieben werden. Bei schlechtem Gas wurde auch oft mit Benzin gestartet und dann auf Holzgasbetrieb umgestellt.

Um wahlweise mit Benzin oder Holzgas mit jeweils voller Leistung fahren zu können, behält das Fahrzeug den originalen Benzin-Vergaser. Dies war damals in der Schweiz und in Frankreich üblich, weil man in diesen Ländern manchmal flüssige Kraftstoffe erhielt.

Die Motorverdichtung wurde erhöht. Mit Benzinbetrieb ergibt diese Modifikation etwa 60 anstatt 40 PS. Auf diese Weise wird der Leistungsverlust von ca. 30% kompensiert. D.h. der Motor hat dieselben 40 PS Leistung mit Holzgas, wie original im Benzinbetrieb.
Ventilator

Um den Gasgenerator anzufeuern, ist ein Ventilator erforderlich. Der Ford Model A ist positiv geerdet. Dies macht den Einbau von zusätzlichen elektrischen Geräten nicht einfach.
  
Die Lösung: Ein originalen Ventilator aus den 1940er Jahren, bei dem der Elektromotor vom Gehäuse isoliert ist. Dieser kann in einem positiv geerdeten Fahrzeug betrieben werden, ohne dass das Gehäuse gegen das Fahrzeug isoliert werden müsste.
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Das Rohr führt unter dem vorderen linken Kotflügel ins Freie. Auf diese Weise kann auf der Fahrerseite geprüft werden, ob das Gas brennbar ist und somit der Motor gestartet werden kann.
6-12 Volt Umschalter

Beim Starten des Motors mit Holzgas ist es wichtig, dass dieser zügig dreht, um zu verhindern, dass im Holzgasgenerator das gefürchtete Gasloch entsteht. 

Die alten Betriebsanleitungen empfehlen daher dringend, von 6V auf 12V umzurüsten, oder 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 Schalters, mit dem der Anlasser per Fuss direkt betätigt wurde, ist am gleichen Ort ein elektrischer Bakelit- Druckschalter verbaut (der hell glänzenden Knopf beim Bremspedal). 
Werkzeugkiste

Der Ford Model A ist mit Stauraum nicht wirklich gesegnet. Unter dem hinteren Fussboden wird eine Werkzeugkiste montiert, um Platz zu schaffen für Werkzeuge und einen Wagenheber.

Ford bot eine Werkzeugkiste an (heute noch erhältlich). Aber diese wird vor den Kühler montiert - dort, wo jetzt der Abscheider des Holzgasgenerators befestigt ist.
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Ford Model A Wood Gas Generator
Ford Model A Holzgasauto
Jungfernfahrt auf Holzgas, 26.06.2016

Um 10.45 wurde angefeuert, nach 10 Minuten konnte ich losfahren. Die Leistung ist enorm, das Fahrzeug beschleunigt mit Reserve auf 80 km/h (50 mls). Das Startverhalten an Steigungen und Ampeln ist hervorragend.

Die Füllkapazität des Gasgenerators beträgt 40 kg mit Hartholz - Schnitzeln und ca. 45 kg mit Eschenholzklötzchen.

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

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

Der Scheiterhaufen auf dem Foto ist also nicht in 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.

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240 Kilometer im reinen Holzgasbetrieb​

April 2017: Mit dem vollbesetzten Auto fuhren wir 240 km im reinem Holzgasbetrieb. Die Kraft des Holzvergasers ist erstaunlich, ein Trip zur Küssaburg war kein Problem. 

Für die Strecke von 240 km wurden ca. 90 kg Hartholz verbraucht.

Im Jahr 2017 fuhr ich rund 1200 km im Holzgasmodus. Dafür wurden rund 450 kg Hartholz verbraucht.