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Der Ford Model A mit Holzvergaser

 

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. 
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240 km mit Holzgas
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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.


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Kaiser Holzvergaser

Alois Kaiser 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. Er war für die meisten Autos zu schwer und für einen LKW zuwenig leistungsfähig.

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

Die Anlage passte sehr gut zu einem grossen PKW. Die schwere Monoblock-Konstruktion wurde am Heck des Fahrzeugs montiert. 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

Meistens wurde das zusätzliche Gewicht vorne und hinten verteilt.

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


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Auswahl des Generators

Glücklicherweise verfügte ich über einen Holzgasgenerator 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
Ankunft des Ford

Dieser Ford Model A, Typ Fordor (Viertürer) 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.

Umbau Reserverad

Wegen der rückseitigen Montage des Reserverades ist die Stossstange zweigeteilt.

Dadurch wird die Montage des Holzgasgenerators enorm erleichtert. Die massive Reserveradhalterung ist der obere Aufnahmepunkt des Generators.

Das Reserverad wurde seitlich in den linken Vorderradkotflügel integriert.
 
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Anpassen des Generators

Sieht nicht übel aus, aber natürlich müssen die Rohre und Flanschen angepasst werden.
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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 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.


Umbau des Herds

Der Herd nach dem Entfernen der Schamotte. Der Trichter ist nun wesentlich zu gross. Deshalb muss ein zweiter, kleinerer Trichter montiert werden.​

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


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Umbau des Herds

Ein variabler Mehrstoffvergaser für Holz, Braunkohle und Torf entsteht. Der Herddurchmesser wird je nach Brennstoff verändert. Dies ist möglich durch eine entfernbare Reduktion. 


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)
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Montage des Holzvergasers

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.

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.

So werden die besten Technologien nach 70 Jahren kombiniert.
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Rüttlerhebel

Neben dem Gangschalthebel und der Handbremse befindet sich nun ein sogenannter Rüttlerhebel. Damit wird der Gussrost im Gasgenerator gerüttelt.

Je nach Anzeige der beiden originalen Vakuummeter (rechts vom Schalthebel) 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 entfernt. Wegen der heutzutage besseren Qualität der Strassen, muss der Rüttlerhebel öfters betätigt werden.
Zyklonfilter

Die kompakte Bauart des Kaiser Generators hat einen Nachteil: Der Gas-Ausgang ist tiefer als bei der Konstruktion von Imbert. Bei Imbert wird dadurch bereits vor der Filtrierung sehr viel Staub abgeschieden. 

Als Kompensation wird direkt nach dem Gasgenerator ein Zyklonfilter geschaltet. So kann der Generator auch mit Braunkohle betrieben werden, welche viel Staub erzeugt.

Aufmerksame Leser wissen, dass Imbert teilweise ebenfalls Zyklonfilter verwendete. Dies war allerdings wegen der typischen Imbert Bauart nicht notwendig.
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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 Generatorkessel selber ist natürlich nicht verzinkt. 

Man beachte den Kondensatbehälter rechts.


Oben rechts sieht man den Kondensatbehälter. 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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Brennstoff Reserve

Für einen vertretbaren Aktionsradius ist Reserveholz erforderlich. Bei gleicher Energiemenge wie Benzin hat Holz dreimal mehr Gewicht und sechsmal mehr Volumen. Das Dach ist hoch und mit Vinyl verkleidet, einen Kofferraum gibt es nicht. 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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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

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. Egal wie man dieses Monstrum montiert: optisch und bezüglich Platzbedarf ist dies keine gute Lösung.

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.
Einbau Feinfilter

In aufgelöster Bauweise wurden die Anbauteile dem Fahrzeug angepasst, anstatt umgekehrt. Als Abscheider wurde meist eine Standardkonstruktion verwendet. Der Feinfilter hingegen wurde je nach Platzverhältnissen passend gebaut.

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.​
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Einbau Feinfilter

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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Höhere Verdichtung

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

Stattdessen montierte ich einen 7:1 Winfield Zylinderkopf aus Aluminium, wie er in den 1930er Jahren erhältlich war.

Mit Benzinbetrieb und einem Fallstromvergaser, 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 (siehe auch Auszug aus der Leistungsberechnung weiter oben)
Umbau Ansaugkrümmer

In Deutschland wurde üblicherweise ein Hilfsvergaser am Ansaugkrümmer montiert, oder z.B. der Solex Holzgasmischer war optional 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 (für kommerzielle Fahrten waren in Frankreich pro Monat 40 Liter Benzin erhältlich).

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Umbau Ansaugkrümmer

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

Der Vergaserflansch wurde vom ursprünglichen Ansaugtrakt abgetrennt und unten an den Holzgas-Ansaugkrümmer angelötet.

Je nach Betriebszustand wird entweder der Gasmischer oder der Vergaser mit dem Gaspedal bedient. Das andere Gestänge wird an eine federbelastete Aufhängung fixiert, sodass keine Falschluft einströmen kann.
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.
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Gaskühler und Ventilator

Montage von Kühler und Ventilator. Ich machte die schmerzliche Erfahrung, dass bei 6 Volt doppelt soviel Ampère, wie bei 12 Volt fliessen (Finger am heissen Kabel...), jedenfalls benötigt der Ventilator ein separates Kabel mit grösserem Querschnitt direkt von der Batterie, gesichert mit 40 Ampère.

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Der kleine grosse Henry

Henry Ford war ein kleiner, drahtiger Mann. Er interessierte sich nicht besonders für Kundenwünsche - bzw. erst dann, als der Umsatz einbrach. Was für ihn gut war, das musste auch für seine Kunden gut sein.

Der 28er Fordor ist schlichtweg nicht gebaut für einen Fahrer, der grösser ist als 165 cm. Bremsen ist bei eingelegtem 1. Gang nicht möglich, da man wegen dem Lenkrad das Knie nicht genügend anheben kann. Die vordere Sitzbank ist fest mit der Carrosserie verschraubt und vernagelt.

Die Lösung: Sitzbank lösen und um 10 cm nach hinten versetzen und den Getriebeschalthebel um 10 cm nach rechts biegen. Dank dem grosszügigen hinteren Sitzraum ergibt diese Modifikation keine Nachteile (ausser viel zusätzliche Arbeit).
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. Das Startverhalten an Steigungen und Ampeln ist hervorragend.

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

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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. 
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240 Kilometer im reinen Holzgasbetrieb​

Für diese Strecke wurden ca. 90 kg Hartholz verbraucht.