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Der Ford Model A mit Holzvergaser (FIVA 079460)

2016 - 10 Jahre nach der Umrüstung des Opel Kadett - war es Zeit für ein "richtiges" Holzgasauto, d.h. historisch korrekt, FIVA zertifiziert und leistungsmässig auf dem letzten Stand. Dieser Ford Model A, Typ Fordor Leatherback, ist Modell 1929. 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.

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.

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.

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.

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.

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. 

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)

Siehe auch Baupläne / Links

Montage des Holzvergasers

 

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

 

Der Gussrost kann nun vom Cockpit aus gerüttelt werden. Die Lösung ist ähnlich wie beim WISCO Generator, anstelle des unpopulären Imbert-Lösung mit dem berüchtigten "Rütteldorn".

 

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.

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 Absenkung des Hecks, sowie das dynamische Verhalten der zusätzlichen gefederten Masse wurde zuerst mit einer Gummihohlfeder kompensiert. 2019 wurden stattdessen die stärkere Blattfeder des Lieferwagens sowie ein Panhard-Stab verbaut.

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. 

Monorator

 

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.

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.

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). 

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.​

Ford Model A Holzvergaser Kühler
Ford Model A Gaskühler und Filter

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

 

Den Feinfilter verbaute ich 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.

Umbau Ansaugkrümmer

 

In Deutschland wurde oft ein Hilfsvergaser montiert, oder der (Solex-) Holzgasmischer war mit integriertem Hilfsvergaser erhältlich. So konnte das Fahrzeug notfalls 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. 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.

Testlauf nach Revision

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 originaler 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.
​  
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.

Ryan Overdrive

 

2020 verbaute ich einen Ryan Overdrive Baujahr 1991. Der Ford hat nun insgesamt 6 Gänge und lässt sich viel besser und schonender fahren.

Ryan Overdrive Model A

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.  

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...

240 Kilometer im reinen Holzgasbetrieb​

 

April 2017: Mit dem vollbesetzten Auto fuhren wir 240 km im reinem Holzgasbetrie zur Tannenmühle und zurück. Die Kraft des Holzvergasers ist erstaunlich, ein Abstecher 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. 

Bis heute fahre ich mit dem Ford regelmässig und mit grossem Vergnügen auf Holzgasbetrieb. Ich fuhr z.B. mehrfach auf die Schwägalp und über den Brünig.

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