23 derece 27 dakika… Gezegenimizin eksen eğikliği tam bu açıya sahip; yani dünyanın kendi etrafında döndüğü dikey eksen ile güneş etrafında dönerken takip ettiği yatay yörünge ekseni arasında 23 derecelik bir açı var. Bu eğik hal olmasaydı gece ve gündüz her zaman eşit olacaktı, hatta yaz ve kış yaşanmayacaktı. Gezegenimiz “yana yatık” olduğu için mevsimler oluşuyor, günler uzayıp kısalıyor… Peki bir motorun silindir kapağı bloktan bağımsız olarak yana yatık olursa ne olur?

İsveçli üretici Saab bu fikri 2000 yılında hayata geçirdi; motor bloğunu ikiye ayırarak silindir kapağını 4 derece yana “yatırdı” ve Saab Variable Compression (SVC) adını verdiği motoru yarattı. Saab bu özel makineyi milenyumun ilk Şubat ayında Cenevre Otomobil Fuarı’nda sergilerken 21. yüzyılda motor teknolojilerinde bir şeylerin değişeceğini haber veriyordu. SVC bir sonraki yıl International Engine of the Year (yılın motoru) ödülüne layık görüldü. Daha üretime geçmeden ödüllendirilen bu makine Saab tarihindeki ilk önemli inovasyon değildi, ancak sonuncusu oldu. Geçmişi yığınla yenilikle dolu olan Saab’ın yönetimi General Motors’a geçince proje rafa kaldırıldı ve hayata geçemedi. Saab’ın iflası ile beraber de kaybolup gitti…

Saab artık yok. Saab 92’den SVC motoruna kadar markanın geçmişi efsanevi fikirler ile dolu. Saab’ın kaybı, herhangi bir otomobil üreticisinin tarihe gömülmesinden daha fazla şey ifade ediyor. Saab’ın çöküşü ile otomotiv ne kaybetti?

Gökyüzünden Asfalta Yaratıcı Fikirler: Çift Devreli Fren Sistemi, Kontak Mekanizması, Çelik Barlar, Gece Paneli, Turbo ve APC Sistemi…

Saab bir uçak üreticisi olarak 2. Dünya Savaşı’nın ve Alman ilerleyişinin yarattığı gergin şartlar altında ortaya çıktı. Saab, yani Svenska Aeroplan Aktiebolaget, işgal tehdidi altında İsveç için savaş uçakları ve savunma silahları üretmek üzere 1937 yılında kuruldu. Gerçekte 2. Dünya Savaşı tüm Avrupa’da otomotiv endüstrisini krize sokmuştu; Volkswagen tesislerini yok etmiş, savaş öncesi niş otomobiller üreten Alfa Romeo’yu da bunun yerine kitlelere hitap eden bir seri üretim otomobil üreticisine dönüştürmüştü. İskandinavya’da ise tersi oldu: Savaş sona erdikten sonra uçak talebi zayıflayınca Saab faaliyetlerini farklı bir alana kaydırarak otomobil imalatına başladı ve 1947 yılında Saab 92 üretildi. Bu otomobil Saab 92001 ya da UrSaab (“Orijinal Saab”) ismi ile de bilinir.

Saab 92 - Ur Saab

Saab’ın bu ilk otomobili model koduyla da savaş uçaklarının takipçisi olma iddiasını taşıyordu; çünkü 92’den hemen önce üretilen eğitim uçağının ismi Saab 91 idi. Tamamen çelikten üretilen Saab 92, enlemesine yerleştirilmiş 2 zamanlı 2 silindirli 0.8 litrelik bir motorla donatılmıştı, önden çekişliydi ve kabin için bir güvenlik kafesine sahipti. Otomobil model kodu kadar aerodinamisi ve hafifliği ile de gerçekten uçakların takipçisiydi: Otomobilin gövde profili kanatsız bir uçağa benziyordu, bu sayede hava sürtünme katsayısı 0.32 cW’ye indirilmişti. 4 m uzunluğundaki aracın ağırlığı da 765 kg’de tutulmuştu.

Saab’ın bundan sonraki 50 yıllık tarihi ilklerle ve güvenlik odaklı teknik geliştirmeler ile doludur: 1963 yılında İsveçli üretici otomobillerinde çift devreli çapraz fren sistemi kullanmaya başladı (diagonally split brake system). O tarihe kadar otomobillerin ön fren kaliperleri ile arka fren kaliperleri için ayrı birer fren ana merkez pistonu bulunuyordu. Sistemin amacı örnek olarak ön fren kaliperlerine baskı yapan sistemde hidrolik kaçağı olduğunda arka frenlerin sorunsuz çalışmasını sağlamaktı; ancak bu sistemde ön fren sisteminde kaçak meydana geldiğinde risk artıyordu (ön frenler her zaman daha fazla baskı altında kalır ve durdurma gücü çok daha yüksektir). Saab’ın çapraz fren sisteminde ise fren ana merkezindeki çift pistonlardan biri sol ön kaliper ile sağ arka kaliperi frenliyor, diğer piston da sağ ön tekerlek ile sol arka tekerleği yavaşlatıyordu. Yani fren arızası durumunda, durdurma gücüne sahip olan ön frenlerden en az biri aktif kalıyordu.

1968 yılında Saab kontak mekanizmasını direksiyon konsolundan çıkararak orta konsola, vites kolu ile el freni arasına yerleştirdi. Bu daha ergonomikti. Ayrıca, kontak mekanizması bu sayede emniyet kemeri kilidine yakın konumlandırılıyordu, sürücü bu ikisi arasında bir bağ kuruyor ve marşa basarken emniyet kemerini de takması gerektiğini hatırlıyordu.

Far yıkama sistemi ve far silecekleri ilk kez Saab tarafından kullanıldı (1970). Soğuk iklime ait bu otomobil elektrikli ısıtmalı koltukların kullanıldığı ilk araç oldu (1971). Kapı içi çelik barlar da bir Saab inovasyonuydu (1972). Aynı yıl Saab, 8 km/h hıza kadar olan çarpmalarda zarar görmeyen esnek tamponlar kullanmaya başladı.

1977 yılında ise Saab otomobillerinde turbo kullanmaya başladı, bu bir ilk değildi, Avrupa’nın turbo ile donatılmış ilk seri üretim otomobili BMW 2002 Turbo olmuştu, ancak kullanıcı dostu ilk turbo otomobil Saab 99’dur. BMW 2002 gibi döneminin başka bir efsane aracı olan 99 ile İsveçli üretici kendi deyişiyle “turboyu icat etmedi, ama evcilleştirdi.” Otomobillerinde 1977 yılından bu yana turboyu kullanan Saab, turbo ile olan bağını böyle açıklıyor.

Daha fazla güç için motorun hacminden daha fazla hava ve yakıt ile beslenmesi prensibine dayanan turbo kullanımı aslında eskiden beri biliniyordu ancak turbo motorlar beraberinde bir dezavantaj ile geliyordu: Güç artışı için motora entegre edilen bir turboda, enerjisini egzos basıncından alan turbo türbinlerinin dönmesi ve motora besleme yapacak yeterli basınca ulaşması için motorun belirli bir devire ulaşması gerekiyordu. Bu da, bu devire kadar motorun “uyuması” ve “verimsizlik” anlamına geliyordu. Turbo yeterli basınca ulaştığında ise bir “performans patlaması” yaşanıyordu. Alt devirleri uyuyan, üst devirleri ise ani gelen çekiş gücü ile “gereğinden fazla” güçlü hissettiren böyle bir motorun günlük hayatta kullanımı zordu; ayrıca turbo beraberinde yüksek tüketimi de getiriyordu. Yani verdiği keyfe rağmen, alt devir boşlukları ve ani gelen kontrolsüz hızlanmaları ile turbo motorlar günlük kullanıma atmosferik motorlar kadar uygun değildi. Turbo ile motorun üretim maliyeti de artıyordu. Ve motorun bu ilk örneklerinde, yüksek ısı ve basınç altında çalışan bu ilave donanımın sorun çıkarma olasılığı da yüksekti.

Saab mühendislerinden Per Gillbrand turboyu Saab 99’un 2.0 litre motoruna entegre ederken şöyle demişti: “Motorlarda yağlama için yağ pompası, yakıt akışı için yakıt pompası, soğutma sıvısı dolaşımı için de devirdaim pompası var. Peki motora hava akışı için neden bir hava pompası olmasın? İşte bu da turbonun ta kendisi! Garip olan turbo değil, onun motorlarda kullanılmıyor olması…” Per Gillbrand, turbonun yarattığı kontrolsüz güç artışını engellemek için gaz pedalından ayak çekildiğinde turbo pallerini döndüren egzos basıncını azaltmak ve turboyu yavaşlatmak üzere motora bir tahliye subabı yerleştirdi, subap bugünkü wastegate mantığı ile çalışıyordu. Turbo boşluğu belki yok edilmemişti, ancak otomobil kontrol edilebilir hızlanmaları ile daha kullanıcı-dostu hale gelmişti.

Saab 99’un aşırı beslemeli 2.0 litre motoru, 145 HP’lik gücü, 8.9 saniyelik 0-100 km hızlanması ve daha önemlisi vites düşürmeye gerek bırakmayan agresif ara hızlanmaları ile zamanının önündeydi.

Saab 99 Turbo’dan sonra aşırı beslemeli motorlar konusunda uzmanlaşan Saab, buna paralel olarak endüstriye başka yenilikler de kazandırdı: APC, yani Automatic Performance Control sistemi. Saab’ın 1982 yılında H kodlu turbo motorlarında kullanmaya başladığı APC dünyanın ilk vuruntu önleme sistemiydi. APC sistemi Saab’ın nisbeten yüksek sıkıştırma oranlı turbo motorlarının düşük oktan benzin ile çalışmasına imkan vermişti. O dönemde Avrupa’da 98 ve 96 oktandan daha ucuz olarak 93 oktan benzin de satılıyordu ve Saab’ın turbo motorları bu düşük oktanlı yakıtlar ile de çalışabiliyordu. Sistemin vuruntu sensörleri, düşük oktanlı benzini algıladığında turbonun wastegate’ini açarak, yüksek egzos basıncının tahliye edilmesini sağlıyordu. Bu sayede Saab’ın turbo motorları düşük oktanlı benzine denk geldiğinde güç çıkışından feragat ederek ancak motor sağlığını koruyarak çalışmaya devam edebiliyordu.

APC ile donatılmış Saab 900 Turbo’lar bagaj kapaklarındaki APC system yazısı ile diğer turbo otomobillerden ayrılıyordu. İsveçli üretici, 1980’lerin turbo kullanan Audi ve Porsche gibi diğer üreticilerinin teknolojik olarak önüne geçmişti. İlk Saab 99 Turbo’dan 5 yıl sonra, 1983 yılında ise 100.000. turbo otomobilini bantlardan indirdi ve dünyanın en büyük turbo otomobil üreticisi durumuna geldi. Saab’ın ürettiği her 3 otomobilden 1’i turbo motor ile donatılıyordu.

Mercedes’in 1978 yılında otomotive armağan ettiği ABS sistemini kullanan ilk önden çekişli otomobil de bir Saab olmuştur (1987).

Saab 1993 yılında otomobillerinde Gece Paneli adı verilen bir donanım kullanmaya başladı. Otomobilin kokpitinde bulunan bir tuşa basıldığında hız göstergesi dışında aydınlatılmış tüm enstrümanlar kararıyor, diğer tüm göstergeler sadece sürücünün dikkati gereken özel durumlarda aydınlatılıyordu. Savaş uçaklarından alınan bu uygulama ile dikkat dağıtacak ışık kaynaklarının kapatılması ve sürüş güvenliğinin arttırılması hedeflenmişti.

Fiat ile İşbirliği, Global Otomotive Entegrasyon, Amerikan Sermayesi ve Çöküş

Bu yenilikler ve geliştirmeler bir tarafa, Saab tarihini olumsuzu yönde etkileyen ve firmanın sonunu getiren ise markanın uluslararası sermayeye açılması oldu.

1978 yılında Fiat ile yapılan anlaşma ile Saab global otomotive entegre olmaya başladı. Anlaşma ile Lancia Delta İsveç’de Saab 600 ismi ile satılmaya başlandı; 1985 yılında ise anlaşma genişledi ve Alfa Romeo 164 ve Fiat Croma’da kullanılan Tipo Quattro isimli E segmenti Fiat platformu Saab’ın kullanımına verildi, böylece Saab 9000 ortaya çıktı (Subjektif bir düşünce olarak, İsveçli üreticinin “uçuş” kökenli genlerinin bozulmaya başladığı ve firmanın sonunu başlatan hareket muhtemelen budur.)

Küresel endüstri ile asıl entegrasyonu getiren ise Amerikan General Motors oldu: Saab 1969 yılında yine İsveçli ticari bir araç üreticisi olan Scania ile birleşmiş ve Saab Scania AB ticari ünvanını almıştı. 1989’da otomobil bölümü tekrar bağımsız hale getirildi ve %50 hissesi General Motors tarafından satın alındı. Bu satınalma operasyonu aynı zamanda General Motors’a gelecek 10 yıl içerisinde Saab’ın tamamını satın alma opsiyonunu içeriyordu. 1994’de yenilenen 2. kuşak Saab 900’ün Opel Vectra altyapısını kullanmasına karar verildi. Saab 900’ün ticari başarısı ise GM’yi Saab’ın geri kalan %50’lik hissesini satın alması için ikna etti ve 2000 yılında İsveçli firma tamamen GM kontrolüne geçti. Artık sadece platformlar değil motorlar da GM’den transfer ediliyordu; Ecotec benzinli motorlar ve Fiat’ın Multijet dizelleri Saab’ların kaputu altına girdi. Saab modelleri de birer Opel türevi haline geldi.

Saab’ların özgünlüklerini yitirmesi GM altyapılarının ve motorlarının kullanılması ile sınırlı değildi: Saab’ın prestijini daha aşağıya çeken otomobil ise 2004 yılında gelen Saab 9-2X oldu. Saab 9-2X gerçekte ön yüzü ve arka stopları değiştirilmiş ikinci nesil bir Subaru Impreza’ydı. Saab ile teknik hiçbir bağı olmayan ve Japonya’da üretilen bu otomobil sadece 2 yıl yaşadı. 2005 yılındaki Saab 9-7X de aynı düşüncenin ürünüydü ve bir Chevrolet Trailblazer’den dönüştürülmüştü.

Kriz sonrası yeniden yapılandırılan General Motors, bu yapılanmanın parçası olarak 2010 yılı başında bazı markalarını kapattı, Pontiac, Hummer gibi markalar tarihe karıştı; Saab’ı ise Hollandalı spor otomobil üreticisi Spyker’a sattı ve satış sonrasında da motor ve şanzıman tedarik etmeyi kabul etti; ancak mali zorluk yaşayan ve tedarikçilerine ödeme yapamayan Saab Nisan 2011’de üretimi durdurdu. Spyker Saab’ı birkaç Çinli girişimciye satmak istedi; ancak GM, Çinliler’e teknoloji transferini engellemek için bu yapılırsa Saab üzerindeki lisanslarını çekeceğini ve motor vermeyeceğini açıkladı. Elde kalan Saab’ın iflası açıklandı.

20. yüzyılın sonunda gerçekleşen bu sermaye hareketleri gerçekte sadece Saab’ı değil, tüm İskandinav otomotivini etkilemiştir. Çünkü aynı dönemde Volvo da başka bir Amerikan şirketi olan Ford Motor Company tarafından satın alınmış ve ardından daha düşük bir bedel ile Çinli üretici Geely’ye satılmıştır.

Bir de not: Konu otomobiller olduğunda da köklerin güçlü bir geleneğe dayanması kadar, kökler ile bağların muhafaza edilmesi de önemli. Saab geçmişinden koptukça başarılarından da uzaklaştı. Saab gibi “uçuş” geleneğinden gelen ancak bu kimliğini dönüştürerek otomotivde yine çok başarılı sonuçlar elde eden diğer bir üretici de BMW olmuştur.

Rafa Atılan Hayal: Yarım Kalan Proje SVC Motoru

Saab’ın motor teknolojileri ve güvenlik anlamında otomotive büyük katkıları oldu, ancak hassas noktalarda yapılan “güvenlik” ve “verimlilik” odaklı bu geliştirmeler ve ince fikirler belki de İskandinav üreticinin büyük resmi kaçırmasına neden oldu, çünkü bugün Saab, geçmişinde yarattığı tüm bu ilerici teknolojilerden uzakta ve marka kimliği ile var ve yok arasında bir yerde duruyor.

Bu yenilikler ve projeler içerisinde belki de geleceğe yön verebilecek en yaratıcı proje ise İsveçli üreticinin 21. yüzyıla girerken geliştirdiği SVC motorudur. Motor değişken sıkıştırma oranı sağlayan çalışma karakteri ile bir “ilk”ti ve ismini de buradan alıyordu: SVC, yani Saab Variable Compression.

Saab’ın bu “farklı” motor konsepti 28 Şubat 2000 tarihinde Cenevre Otomobil Fuarı’nda ortaya çıktı. SVC 2001 yılında ise “en iyi konsept motor” kategorisinde International Engine of the Year (yılın motoru) ödülüne layık görüldü.

Motor Bloğunun İçinde: Silindir Kapağını Kaldırınca…

Saab’ın ne yaptığını anlamak ve anlatmak için önce içten yanmalı motorların çalışma prensiplerinden bahsetmek ve bunun için de silindir kapağını kaldırıp motor bloğuna inmek gerekiyor. İçten yanmalı motorların nasıl çalıştığından burada ve burada bahsetmeye çalışmıştık. Bu kez de, Otto Çevrimi, benzinli ve dizel makineler arasındaki çalışma farkları, sıkıştırma oranının sabitliği ve vuruntu üzerine eğilmek gerekiyor.

İçten yanmalı motorlarda enerji kaynağı olarak kullanılan benzin, motorin, CNG ya da LPG gibi bir fosil yakıt türevinden ısı enerjisi ve mekanik enerjisi üretmesi 4 aşamalı bir çevrim ile gerçekleşiyor: İlk aşamada hava ve fosil yakıt karışımı yanma için silindir formunda olan ve isimlerini de sahip oldukları bu geometrik şekilden alan odacıklara alınıyor. İkinci aşamada silindir içerisindeki ateşlemeye hazır bu karışım piston adı verilen parça tarafından sıkıştırılıyor. Piston, içerisinde doğrusal olarak haraket ettiği silindirler ile aynı forma sahip, her sıkıştırma işleminde silindir içerisinde üst katlara çıkan bir asansör gibi yukarı hareket ediyor ve havayı sıkıştırıyor. Sıkışan ve basınç altında kalan bu yanıcı hava yakıt karışımının ateşlenmesi ise üçüncü aşamayı oluşturuyor: Dizel motorlarda yüksek sıkıştırma ile kendiliğinden meydana gelen bu yanma, daha düşük sıkıştırma oranı ile çalışan benzinli Otto Motoru’nda ise bir ateşleme elemanı (buji) tarafından yaratılan elektrik kıvılcımı ile gerçekleşiyor. Bu ateşleme ise pistonu geriye doğru itiyor (Ateşlenen barutun tabanca mermisini ya da top güllesini namludan fırlatması gibi) Geriye çekilen piston dördüncü aşamada tekrar yükselerek bu kez yanmış egzos gazlarını silindir dışına gönderiyor. Ve çevrim en başına dönüp silindirler içerisine temiz hava ve yakıt alınması ile birinci aşamadan tekrar başlıyor…

Bu ateşleme çevrimi bir dakika içerisinde binlerce kez meydana geliyor. Havanın emilmesi ve silindirlerde ard arda gerçekleşen patlamalar motorun kendine has müziğini yani motor sesini oluşturuyor.

Burada ateşleme için hava ve yakıt karışımının hazırlanma zamanı ve şekli de yakıt besleme yöntemine ve motor tipine göre değişiklik gösteriyor. Örnek olarak direkt enjeksiyon ile çalışan dizel motorlarda silindir içerisine sadece hava alınıp sıkıştırılıyor, sıkışma sonucu yüksek sıcaklığa ulaşan havaya yakıt püskürtülüyor ve yanma gerçekleşiyor. Karbüratörlü ve emme manifoldundan enjeksiyonlu benzinli motorlarda ise hava ve yakıt silindir dışında karıştırılarak yanma odasına gönderiliyor. Sıkışan karışım ise buji tarafından ateşleniyor.

Havanın silindirler içerisine gönderilme şekli de motorun besleme tipine göre farklılaşıyor. Geleneksel atmosferik motorlarda hava, pistonun çekilmesi sonucu silindir içerisinde oluşan basınç farkı sayesinde “emiliyor” (Pistonun çekilmesi sonucu silindir içerisinde atmosfer basıncına göre daha alçak basınç oluşuyor, bu alçak basınç ya da vakum da havayı silindirlere emiyor, atmosferdeki hava yüksek basınçtan alçak basınca doğru hareket ediyor). Bu nedenle bu motorlara atmosferik ya da naturally aspirated (doğal emişli) motorlar adı veriliyor. Aşırı beslemeli motorlarda ise bir sıkıştırma kaynağı (kompresör ya da turbo) havayı sıkıştırarak silindirler içerisine gönderiyor, silindirleri besliyor. Silindir içerisine motor hacminden daha fazla havayı göndermek yani silindirleri aşırı beslemek mümkün oluyor. Bu sayede 1.6 litre hacimli bir turbo motor 2.0 litre ya da 2.5 litre atmosferik bir motora denk güç çıkışı ve performans verebiliyor.

Gerçekleşen ateşlemeler pistonu doğrusal olarak hareket ettiriyor: Piston otomobili hareket ettirecek olan mekanik enerjiyi üzerinde taşıyan ilk parça. Ancak pistonun hareketi inişli çıkışlı; piston iki nokta arasında gidip geliyor, yani doğrusal olarak hareket ediyor. Pistonun bu doğrusal hareketini tekerleklere göndermek için ise bu hareketi önce dairesel harekete çevirmek gerekiyor. Bunu ise pistonun bağlı olduğu krank mili yapıyor (Pistonun hareketleri bisiklet süren sporcunun ayaklarının inişli çıkışlı hareketlerine benziyor, krank mili ise bisikletin pedalları ile aynı işi yapıyor, sporcunun ayak hareketlerini dairesel harekete çeviren pedallar gibi pistonun hareketini dairesel harekete dönüştürüyor). Bu hareket de aktarma organları (şanzıman, diferansiyel, akslar…) üzerinden tekerleklere ulaşıyor.

İşte silindir içinde hava yakıt karışımının ateşlenmesiyle her şeyi başlatan (!) pistonun bu hareketi ise 2 sabit nokta arasında gerçekleşiyor. Piston silindir içerisinde 2 sabit nokta arasında inip çıkıyor: Bu noktalardan uçtakine üst ölü nokta (TDC top death center), diptekine ise alt ölü nokta (BDC bottom death center) adı veriliyor.

Burada hayatımıza bir kavram daha giriyor: Sıkıştırma oranı… Silindir içerisine giren hava ve yakıt karışımı ateşlenmeden önce piston tarafından sıkıştırılıyor, bunu biliyoruz. Peki bunun “oranı” ne anlama geliyor? Piston, silindir içerisinde en alt seviyede iken (alt ölü nokta) ölçülen silindir içi hacmin, piston en üst seviyeye çıktığında (üst ölü nokta) ölçülen silindir içi hacme oranına sıkıştırma oranı adı veriliyor. Daha basit bir ifade ile pistonun en alt ve en üst konumlarına göre silindir içerisindeki odanın hacmi değişkenlik gösteriyor, büyüyüp küçülüyor; sıkıştırma oranı silindir şekilli bu odanın en büyük hali ile en küçük hali arasındaki oran anlamına geliyor.

Örnek olarak, 1.6 litrelik 4 silindirli bir motorun her bir silindir hacmi 0.4 litre (ya da 400 cm3 ve 400 cc). Yani piston en alt konumda (alt ölü noktada) iken her bir silindirin hacmi 400 cm3. Piston üst ölü noktaya çıktığında silindir hacmi 40 cm3’e düşüyorsa sıkıştırma oranı 400:40 yani 10:1’dir (bu aynı zamanda yanma odasının hacminin 40 cm3 olduğu anlamına gelir)

Dizel motorlar 14:1 ile 23:1 arasında değişen yüksek sıkıştırma oranlarına sahipler. Yani hava yüksek oranda sıkıştırılıyor, sıkışan ve basınç altında yüksek sıcaklığa ulaşan hava içerisine (700 C derece ile 900 C derece düzeyinde), yine yüksek basınçla çalışan hassas enjektörler motorin püskürtüyor ve ateşleme gerçekleşiyor. Direkt enjeksiyon ifadesi de yakıtın sıkışmış hava üzerine direkt olarak püskürtülmesinden geliyor.

Benzinli motorlarda ise durum daha farklı: Geleneksel benzinli motorlarda bu oran daha düşük, 8:1 ile 10:1 arasında değişiyor, değişken subap zamanlaması ile donatılmış ve direkt benzin enjeksiyonu ile çalışan modern benzinli motorlarda ise 12:1 düzeyine kadar yükselmiş durumda. En uç örnek ise Mazda’ya ait; Japon üreticinin 2012 yılından bu yana SkyActiv ismi ile pazarladığı atmosferik benzinli motorlar yanma odasının sıcaklığını aşağıya çeken özel egzos manifoldu tasarımı sayesinde daha da ileri gitti. Bu SkyActiv-G benzinli motorlar 14:1 sıkıştırma oranı ile çalışıyor.

Yüksek sıkıştırma oranı düşük devirlerde daha fazla güç üretmeyi sağlıyor, alt devirler güçlü ve verimli hale geliyor. Dizel motorların başardığı gibi… Ancak benzinli motorlar bu sıkıştırma düzeyine ulaşamıyor. Benzinli motorların mimarisi bu yüksek sıkıştırma düzeylerine uygun değil.

Peki zor olan nedir? Yani benzinli motorlarda daha yüksek sıkıştırma oranına ulaşılmasını engelleyen ne? Üreticiler benzinli motorlarda neden dizeller kadar yüksek sıkıştırma oranlarına başvuramıyor?

Bunun nedeni vuruntu, ya da global jargon ile knocking veya detonation… Sıkıştırma oranını arttırmak, hava ve yakıt karışımının daha fazla sıkışması ve daha yüksek ısıya ulaşması anlamına geliyor. Karışımın yanma sıcaklığına ulaşması “hızlanıyor.” Benzin ve hava karışımını bu kadar yüksek oranda sıkıştırmak, karışımın daha sıkıştırma tamamlanmadan (zamanından önce) yanma sıcaklığına ulaşarak ateşlenmesine ya da verimsiz bir ateşlemenin ardından takip eden birkaç ateşlemeye daha neden oluyor, yani vuruntu gerçekleşiyor. Zamansız ve kontrolsüz gerçekleşen yanma ise güç ve verim kaybına, mekanik yorulmaya ve hatta motor hasarlarına neden oluyor. Motorda yanmanın termodinamik bakımdan en uygun zamanda (piston üst ölü noktaya ulaştığında) gerçekleşmesi gereklidir. Motorda avans denildiğinde kastedilen budur.

Bu, aynı zamanda direkt enjeksiyon ile çalışan yeni nesil benzinli motorların neden daha yüksek sıkıştırma oranına izin verdiğini de açıklıyor: Karbüratörlü ya da emme manifoldundan enjeksiyonlu geleneksel benzinli motorlarda yakıt ve hava silindirlere gönderilmeden önce (1:14 oranında) karıştırılıp, bu karışım silindirlere gönderilirken; direkt benzin enjeksiyonuna sahip modern benzinli motorlarda silindir içerisinde sadece hava gönderiliyor, piston tarafından sıkıştırılan hava içerisine benzin “direkt olarak” püskürtülüyor, yani dizel motorlardaki enjeksiyon yöntemi uygulanıyor. Aradaki fark ise dizellerde yüksek sıkıştırma altında ateşleme kendiliğinden gerçekleşirken, benzinli motorlarda daha düşük sıkıştırma altında bu ateşlemeyi elektrikli bir kaynak (buji) gerçekleştiriyor. Hava yakıt karışımını bir arada silindir içerisine alarak sıkıştırıp ateşlemek yerine, sıkışmış hava üzerine bujinin kıvılcımından hemen önce yakıt püskürtülmesi daha yüksek sıkıştırma oranına imkan tanıyor.

Özetle, benzinli ve dizel motorlar yapıları gereği belirli bir sıkıştırma oranı ile çalışıyor. Bu oran aynı zamanda motorun mimarisi nedeniyle sabit. Sıkıştırma görevini yapan pistonlar 2 sabit nokta arasında gidip geliyor. Bu alt nokta ve üst nokta her zaman sabit ve geleneksel motorların mimarisi bu noktaların değişmesine izin vermiyor. Yani değişmesi mümkün değil (?)

Değişebilen Sıkıştırma Oranı, Bir Kompresör ve Direkt Benzin Enjeksiyonu ile 225 HP’ye Koşan 1.6 Litrelik SVC

Tamam, sıkıştırma oranını değiştiremiyoruz. İçten yanmalı motorlar tasarlanma aşamasında belirlenen sabit bir sıkıştırma oranı ile çalışıyor. Bu oranı ise silindirlerin formu, çap ve strok boyutları, silindir kapağı tasarımı, kullanılan yakıt tipi, çevrim türü, yakıt besleme yöntemi… gibi etkenler belirliyor ya da sınırlandırıyor.

(Not: Bunun tek istisnası ise Atkinson Çevrimi ya da Atkinson Cycle… İngiliz bilim adamı James Atkinson tarafından 19. yüzyılın sonunda keşfedilen bu teknik, Otto Çevrimi ile çalışan benzinli motorun biyel kolunu 2 parçalı hale getirerek, piston yolunu emme zamanında kısaltıp ateşleme zamanında ise uzatan bir yöntem kullanıyordu. Toyota, 1990’larda motor bloğunun mimarisine müdahale etmeden, geliştirdiği değişken subap zamanlaması sistemi ile James Atkinson’un motoruna eşdeğer sonuç elde etti ve bu motorları tasarruf için hybrid modellerinde kullanmaya başladı. Toyota Prius’un 1NZ-FXE ve 2ZR-FXE kodlu motorları kullanılan VVT-i sistemi sayesinde emme subabının açık kalma süresini uzatarak sıkıştırma oranını düşürüyordu. Piston sıkıştırma için üst ölü noktaya doğru yükselirken, hava yakıt karışımının bir bölümü açık kalan emme subabından (emme manifolduna doğru) geri kaçıyor, böylece motor hacmi küçülüyordu. Bu sayede, örnek olarak 1.8 litrelik 2ZR-FXE motor tasarruf için sıkıştırma aşamasında 1.4 litrelik bir motor gibi çalışıyordu. Bunun maliyeti ise güç çıkışının da geriliyor olmasıydı. Tasarruf ve düşük emisyona karşılık motor gücü de düşüyordu. Bu güç açığını ise hybrid konseptin elektrik motoru kapatıyordu.)

Motorun içinden çıkıp Saab’ın özel uygulamasına dönelim. Saab, sıkıştırma oranını değişken hale getirmek için ne yapmıştı? Saab neyi farklı yapmıştı?

Bu değişkenliği sağlamak için Saab, motorun tasarımında radikal bir değişikliğe gitti. Geleneksel içten yanmalı motorlar 5 ana parça üzerine inşa edilir: (1) Silindirleri ve pistonları çevreleyen motor bloğu (silindir bloğu); (2) bu blok üzerini “çatı” gibi kapatan ve aynı zamanda subapları, egzantrik mil(ler)ini, emme ve egzos manifoldlarını üzerinde taşıyan silindir kapağı; (3) bu 2 parça arasında “sızdırmazlık” sağlamak ile görevli olan ve silindir içi basıncını muhafaza eden silindir kapak contası; (4) tüm bunların altında motorun alt yüzünü kapatan, krank milini çevreleyen ve motor yağını depolayan karter; (5) ve hepsinin üzerinde motoru “şapka” gibi örten subap kapağı (ya da diğer ismi ile külbütör kapağı)… Bu 5 parça birbirine sabit şekilde montajlanmıştır. Burada merkezdeki ana parça silindir bloğudur. Dökme demirden ya da alüminyumdan imal bu yekpare blok, içerisinde silindir odacıklarını barındırır ve pistonların hareketine yön verir. Silindir bloğunun tasarımı ve silindir çap/derinlik oranları motorun çalışma karakterini şekillendirir; devirlenme kapasitesinden motor sesine ve sıkıştırma oranına kadar motorun kimliğini belirleyen birçok etken önce bu bloğun tasarımı tarafından şekillendirilir. Saab, sıkıştırma oranını değişken hale getirmek için işte bu motor bloğunu yatay olarak 2’ye bölmüştü. Yani bu özel makinede 2 motor bloğu vardı.

Saab Variable Compression

Alt motor bloğu sabit olacaktı: Bu alt blok geleneksel benzinli motorlarda olduğu gibi pistonlara, biyel kollarına ve krank miline ev sahipliği yapacaktı ve altta bulunan karter de motor yağını depolayacaktı.

Motorda asıl farkı yaratan sıkıştırma oranında değişkenlik sağlama görevi ise üst motor bloğuna atanmıştı: Motora hava girişini ve egzos çıkışını bir vana gibi yöneten subaplar, subapları açıp kapayan egzantrik milleri ve ateşlemenin gerçekleştiği yanma odası bu üst blok üzerinde toplanmıştı. Saab bu üst bloğa Monohead adını verdi.

Dikkat edenler subaplar ve egzantrik milleri ile yanma odasının aynı motor komponenti üzerinde toplandığını farkedecektir. Geleneksel benzinli motorlarda eksantrik milleri ve subaplar silindir kapağı üzerinde konumlanırken, yanma odası ise silindir bloğunun (diğer ismi ile motor bloğunun) bir parçasıdır. Saab, Otto Motoru’nda 2 ayrı parça olan silindir kapağı ile motor bloğunu birleştirmişti. Monohead ismi de buradan gelmektedir.

Motorun üst “yarısı” Monohead şekilde tek parçadan imal edilince başka bir farklılık daha ortaya çıktı: Motorda silindir kapak contası kullanılmamıştı. Isıya ve basınca yüksek dayanıklı malzemeden üretilen bu parça silindir kapağı ile motor bloğu arasına monte edilir ve bu 2 parça arasında sızdırmazlık sağlar. Dışarıya karşı sızdırmazlık özelliği ile yanma odasındaki basıncı muhafaza eder. Ayrıca motor içerisinde devirdaim gerçekleştiren sıvıların (motor yağının ve soğutma sıvısının) silindir kapağı ile motor bloğu arasından dışarı kaçmasını engeller, bu sıvıların dolaşım sırasında birbiri ile karışmasını da önler. Kapaktaki hasar örnek olarak motor yağına soğutma sıvısı karışmasına neden olur. Silindir kapak contası motorun sağlıklı çalışması ve verimliliği için kritik öneme sahiptir. Hararet sonucunda parçanın özelliğini kaybetmesi conta yakmak olarak adlandırılır. Saab’ın tek parçadan oluşan Monohead tasarımı işte bu contaya olan ihtiyacı da ortadan kaldırmıştı.

Monohead tasarım aynı zamanda başka bir avantaj daha sağlıyordu: Silindir kapağı ve motor bloğu tek parça olarak döküldüğünden, geleneksel motorlarda bu 2 parçayı birbirine bağlayan vida setlerine ve vida montaj boşluklarına da ihtiyaç kalmamıştı. Bu da blok içerisinde soğutma sıvısının dolaşımı için daha büyük kanallara izin vererek motorun soğutma verimini artırdı ve ayrıca subapların yerleşimini de kolaylaştırdı.

SVC motorunda kullanılan bu Monohead tasarım bugün diğer üreticiler tarafından kullanılmıyor. Bunun en önemli 2 nedeni de böyle bir tasarımın üretim ve montajının yüksek maliyetli olması ve ayrıca subaplara ve egzantrik millerine erişimi güçleştirerek bakım ve onarım işlemlerini zorlaştırmasıdır.

Saab Variable Compression (Kesit)

Peki sıkıştırma oranını değiştirmek nasıl mümkün oluyordu?

Bu Monohead üst blok tek kenarından alt bloğa montajlanmıştı, ancak aradaki bağ üst bloğun hareket etmesine izin veriyordu, buradaki montaj yapısı kapı menteşesine benzetilebilir; üst bloğun diğer kenarı ise bağımsız bırakılmıştı. Böylece oynar başlıklı bir tasarım ortaya çıktı. Bu sayede Monohead üst blok “yan yatma” özelliği kazanmıştı (Bir laptop bilgisayarı açıp kapatmak için üst kapağını-monitörünü kaldırdığınızı düşünün. SVC motorunun Monohead üst bloğu bu laptop bilgisayarın hareket edebilen üst kapağı gibiydi, istenilen açıya göre hareket edebiliyordu; motorun alt bloğu ise laptop bilgisayarın klavyesini bataryasını ve sistemini taşıyan ana gövdesi gibiydi.)

Çünkü değişken sıkıştırma oranı ancak bu Monohead üst motor bloğunun hareketli olması ile mümkün olacaktı; yani üst blok alt bloktan bağımsız olarak hareket edebilmeliydi, özgür olmalıydı. Monohead üst bloğun açılan bir kapak gibi dikey yönlü hareket etmesi, bu üst blok üzerinde bulunan silindirlerin pistonlara yaklaşıp uzaklaşmasına olanak veriyordu. Alt bloğa montajlanan krank mili ve bu mile bağlı olan pistonlar aslında sabitti, ancak pistonun ve krank milinin sabit durumuna rağmen silindir odasının konumu dikey yönlü olarak değişebiliyordu. Silindir odalarının bu dikey hareketliliği sayesinde piston üst ölü noktadayken silindir içi hacim değişebiliyordu. Aynı şey piston alt ölü noktadayken de geçerliydi. Bu da yanma odasının hacminin değişmesi anlamına geliyordu.

Hatırlamakta fayda var: Sıkıştırma oranı dediğimiz şey pistonun silindir içerisinde en alt seviyede iken (alt ölü nokta) ölçülen silindir içi hacmin, piston en üst seviyeye çıktığında (üst ölü nokta) ölçülen silindir içi hacme oranıydı. Geleneksel Otto Motoru’nda herhangi bir piston pozisyonunda silindir içindeki hacim sabitti. SVC motorunda ise aynı piston pozisyonunda Monohead’ın hareketli konumu sayesinde değişken silindir içi hacimler elde ediliyordu. Bu da değişken sıkıştırma oranı anlamına geliyordu. Saab, burada sınırları 8:1 ve 14:1 olarak belirlemiştir.

Saab Variable Compression (Monohead ve Şaft)

Burada da şu soruyu sormak gerekiyor: Bu Monohead üst blok mimarisi ve montaj şekli gereği hareket etmeye uygundu. Saab, bu Monohead üst bloğu hareket ettirmek için nasıl bir teknik geliştirmişti?

Saab, Monohead’ı hareket ettirmek için hem tasarımı ile hem de fonksiyonu itibariyle egzantrik miline benzeyen bir şaft kullandı. Egzantrik mili dairesel hareket ederek subapları nasıl açıp kapıyorsa, bu pivot şaft da dairesel bir hareket ile açı yaparak Monohead’ı kaldırıp indiriyordu. Pivot şafta gücünü ise motorun ön tarafında yerleştirilmiş olan hidrolik bir aktüatör veriyordu. Yaklaşık 60 ile 100 bar basınç ile çalışan bu hidrolik aktüatör pivot şaftı döndürüyor, şaftın hareketi ise Monohead’ı yatırarak konumunu değiştiriyordu, değişen Monohead konumu ise sıkıştırma oranının değişmesi demekti. Monohead’ın hareket açısı maksimum 4.1 dereceydi, yani küçük bir açıyla yapılan değişim büyük farklar yaratıyordu.

Saab Variable Compression (Kauçuk Körük)

Ancak bir sorun daha vardı: Hareketli üst blok ile sabit alt blok arasında sızdırmazlık ve yalıtım nasıl sağlanacaktı?

Bugün, en basit ifadesi ile benzinli motor dediğimiz Otto Motoru mühendislik bakımından harika bir makine olduğu kadar aynı zamanda da yaşayan “organik” bir karaktere sahiptir. Motor, çevrime dayalı bir sistem ile mekanik enerji üretirken birçok element motor içerisinde dolaşım halindedir ve her dolaşım sistemi kapalı devre yapısında çalışır: Motor içerisinde, yakıt, hava, elektrik akımı, yağ ve su dolaşmaktadır ve tüm bu maddeler farklı kanallar içerisinde birbirine karışmadan dolaşmaktadır! Saab Variable Compression’un 2’ye bölünen ve hareketli hale gelen motor bloğunda, 2 blok parçası arasında dışarıya karşı yalıtımı sağlamak için esnek bir malzeme kullanılması gerekiyordu; bunun için de 2 blok arasındaki boşluk kauçuk bir malzeme ile kapatıldı. Körük ya da akordeon benzeri bu esnek kauçuk parça, değişken sıkıştırma oranı için motor yükü şartlarına göre konumu değişen üst motor bloğu ile beraber hareket edebiliyordu.

Ancak diğer taraftan körükte kullanılan kauçuk ısıya karşı hassas ve mekanik dayanımı düşük bir madde olduğundan bu parçanın etrafında ısıya karşı yalıtkan görevi yapacak kalkanlar kullanıldı. Motorda ısının en yüksek seviyeye ulaştığı egzos manifoldu da bu körüğe zarar vermemek için daha yukarıda konumlanacak şekilde tasarlandı. Tüm bunlar sayesinde kauçuk körüğün etrafındaki ısı 120 C derece düzeyinde tutulabiliyordu.

Ya triger kayışı?

Motor bloğu yatay olarak ortadan 2’ye bölününce ve (4.1 derece’lik sınırlı bir açıyla da olsa) ayrılabilir özellik kazanınca akla hemen triger kayışının durumu geliyor. Çünkü bu parça motorun en alt noktasından (krank milinden) aldığı gücü, motorun tepe noktasına (egzantrik miline) taşıyor, motor bu sayede subaplarını açıp kapıyor, bu sayede nefes alıp veriyor. SVC motorunda ise Monohead hareketli olduğundan, bu kritik role sahip parçanın da Monohead’ın konumuna göre esneklik göstermesi gerekiyordu. Bu nasıl olacaktı?

SVC motorunun mimarisinde hareket edebilen silindir bloğu nedeniyle zorunlu olarak yapılan yüksek maliyetli bir diğer uygulama da triger kayışının tasarımında gerçekleşti. Motorun kendisinden (krank milinden) aldığı hareketi egzantrik miline taşıyan ve subapların açılma ve kapanma zamanlarını belirleyerek motorun ne zaman nefes alıp ne zaman nefes vereceğine karar veren bu kritik parça Otto Motoru’nda sabit konumludur. Ancak SVC’nin hareketli ve yana yatabilen Monohead’ı nedeniyle bu parçanın da hareket edebilmesi yani çalışırken esnek olması gerekiyordu. Çünkü değişen sıkıştırma oranı ile beraber Monohead içerisindeki egzantrik millerinin krank miline göre konumu ve açısı da değişiyordu. Bu da triger kayışının uzunluğunun değişmesi anlamına geliyordu.

Saab bu sorunu çözmek için 2 parçalı motor bloğu tasarımına paralel olarak tek değil 2 triger kayışı kullanmaya karar verdi. 2 kayışı birbirine bağlayacak transfer noktası da Monohead’ı hareket ettiren pivot şaft’ın bulunduğu nokta olacaktı. Krank mili ile pivot şaft arasındaki mesafe her zaman sabitti. İlk triger kayışı bu 2 nokta arasında güç transferi yapıyordu. Pivot şaft ile egzantrik milleri arasındaki mesafe de sabitti. İkinci triger kayışı da bu 2 nokta arasına yerleştirilmişti. Böylece krank milinden alınan hareket “dolaylı olarak” egzantrik miline ulaştırılmış oldu; triger sistemi Monohead’ın hareketli yapısından ve değişken sıkıştırma oranından artık etkilenmiyordu (Not: Motorda bunun için kayış değil zincir kullanılmıştır.)

Saab Variable Compression (Değişkenlik)

Peki tüm bu yeniliklerin uygulamadaki anlamı nedir?

SVC motoru, geleneksel içten yanmalı motorlarda (motorun mimarisi nedeniyle sabit olan) sıkıştırma oranını değiştirme kapasitesine sahipti: Düşük motor yükünde, örnek olarak otoyolda sabit hızla yapılan sürüşlerde, motor 14:1’lik yüksek sıkıştırma oranı ile çalışıyordu. Bu ise düşük motor devirlerinde daha fazla güç üretimi sağlıyor, düşük devir daha az yakıt püskürtmesi yani daha az tüketim anlamına geliyordu. Düşük devir aynı zamanda sürüş sırasındaki motor gürültüsünün de aşağı çekilmesiyle sürüş konforunu artırıyordu. Son olarak düşük devir motor içi sürtünme ve aşınmaların da azalması demekti, bu ise motor ömrünün uzaması anlamına geliyordu. Bunun tersine, motor yükünün arttığı anlarda, örnek olarak ani hızlanmalarda, sollama manevralarında ve tırmanmalarda, motor bu kez sıkıştırma oranını 8:1’e düşürüyor ve yüksek güç için aşırı beslemeyi (kompresör) devreye alıyordu.

Burada şunu da ekleyelim: Motorun değişken sıkıştırma kapasitesi kazanması ile yaratılan konsept beraberinde bazı riskler de getiriyordu ve Saab bunları aşmalıydı: Değişkenlikten gerçek manada faydalanmak için sıkıştırma oranı sınırsız şekilde 8:1 ile 14:1 arasında değişebilmeliydi. Başka bir deyişle, Saab’ın SVC motoru sadece sabit 2 oran arasında değişken şekilde çalışmıyor, alt ve üst sınır olarak belirlenen bu 2 nokta arasında sınırsız varyasyon yaratma kapasitesine sahip, motor yüküne ve hızına göre sıkıştırma oranı örnek olarak 9:1 ya da 12:1 de olabiliyor. Başka bir risk de sürtünme kayıpları ve verimlilik ile ilgilidir. Motor bloğunun hareketlenmesi motor içi sürtünme kayıplarını artırmamalıydı ve yanma verimini olumsuz etkilememeliydi. Saab SVC motorunu tasarlarken tüm bunları da dikkate almıştı.

SVC motorunun değişken sıkıştırma oranına sahip olması aynı zamanda motorun farklı oktan değerlerindeki yakıtlar ile çalışabilmesi avantajını getirdi. Bu esneklik sayesinde motor her zaman beslendiği yakıt tipine en uygun sıkıştırma oranını ayarlayabilecek kapasiteye sahipti (Volkswagen Grubu’nun ilk nesil FSI’sı gibi, sektörde aynı dönemde geliştirilen, direkt benzin enjeksiyonu ile çalışan ve stratified charge ile ateşleme yapan motorların sadece 98 oktan benzin ile çalışabildiği dikkate alındığında SVC motorunun kapasitesi ve değeri daha iyi anlaşılacaktır)

Konu teknik veriler olduğunda SVC motoru “parlıyor”: 1.6 litre (1.598 cm3) hacimli makinenin 5 silindiri 1-2-4-5-3 sırası ile ateşleme yapıyor; üstten çift egzantrikli (DOHC) ve silindir başına 4 subaplı motor 225 HP (168 kW) gücünde ve 305 Nm tork üretiyor. Motor yönetimi sistemi olarak Saab Trionic’in 7 no’lu kuşağı kullanılmış. Ateşleme zamanlamasını, yakıt enjeksiyonunu ve kompresör basıncını yöneten Saab Trionic 7 önceki nesillerinden ise gaz pedalının elektronik kontrollü olması ile ayrılıyor. İsveçli üretici 1998 yılında geliştirdiği bu sistemi aynı zamanda Saab 9-3’de ve Saab 9-5’de de kullanmıştı.

SVC motoru litre başına 140 HP’lik gücü ile motor gerçekten çok ama çok verimli (Litre başına güç bir verimlilik standardıdır; motorun 1.000 cm3 hacimden elde ettiği gücü ifade eder. Litre başına 100 HP sınırını yakalayan motorlar yüksek verimli kabul edilir. Günümüzde dahi litre başına 100 HP sınırının üzerine çıkan motor sayısı azdır.) Ancak şu unutulmamalı; motorun bu güç seviyesine ulaşmasını sağlayan aşırı besleme desteği, yani kompresördür. Motora entegre edilen kompresör 2.8 bar basınç ile çalışıyordu. Saab’ın motorda öne çıkardığı özellik, yani değişken sıkıştırma oranı da bu yüksek basınçlı kompresörün günlük kullanıma uygun şekilde çalışması için altyapıyı hazırlamıştır.

Saab motoru tasarlarken kompresör (supercharger) yerine turbo (turbocharger) kullanmayı da plan dahilinde tutmuş, ancak kompresörde karar kılmıştı. Saab’ın bu kararında kompresörün turboya göre daha dayanıklı olması ve hava basıncı için ihtiyaç olan itici gücü daha kolay sağlayabilmesi etkili olmuştu. Diğer taraftan, (yukarıda bahsettiğimiz) 2 parçalı motor bloğu arasına yerleştirilen kauçuk körüğü ısıdan korumak üzere yüksek sıcaklık yayan egzos manifoldunun daha yukarıya konumlandırılması da egzos manifolduna entegre olarak çalışacak ve yüksek ısı yayacak olan turbonun kullanımını engellemişti.

Bugün dayanıklılığına ve turbonun tersine kontak çevrildiği andan itibaren motora besleme yapması sayesinde alt devir boşluğuna izin vermemesine rağmen, kendine has gürültüsü ve yarattığı titreşim ile NVH düzeyini artırdığı için ve motordan direkt olarak güç çalarak verimliliği düşürdüğü için kompresör artık üreticiler arasında tercih edilmiyor. Bu iç neden. Dış neden ise turbo türbinlerinin sağladığı gelişim: Artık yeni nesil turbo besleme teknikleri alt devirlerdeki turbo boşluğunu neredeyse tamamen yok etti. TwinScroll Turbo gibi… Sağlamlığı nedeniyle bu donanımdan vazgeçmeyen ve 1990’lı ve 2000’li yılları 4 silindirli motorlarına uyguladığı kompresör ile geçiren Mercedes de 1.6 ve 2.0 litrelik M270 ve M274 motorları ile turboya döndü.

Değişik tekniklere ve tasarımlara sahip olmalarına rağmen her kompresör, motora normal şartlarda emebileceğinden daha fazla havayı daha hızlı gönderme prensibi ile çalışır; daha fazla hava, daha fazla oksijen demektir, bu motorun hacmine göre daha fazla güç üretebileceği anlamına gelir.

Saab Variable Compression (Kompresör)

Saab, motorun mimarisi nedeniyle çözümü kompresör teknikleri içerisinde aradı ve Burgulu Tip Kompresör (Screw Type Supercharger) kullanmaya karar verdi. Bu kompresör tasarımı, daha geleneksel ve eski olan Roots Tipi Kompresör’den (Roots Type Supercharger) havayı sıkıştıran rotorların tasarımı ile ayrılmaktadır. Roots Tipi Kompresör’de 3 ya da 4 kollu ve eşit büyüklükte 2 rotor kullanılırken, Burgulu Tip Kompresör’de biri 3 diğer 5 kollu ve bu kolları burgulu şekilde tasarlanmış rotorlar kullanılmaktadır. Bu yeni tasarım havayı kayıpsız olarak yakalar, kompresörün çıkışında ve emme manifolduna doğru ilerleyen hava daha büyük oranda sıkıştırılır; kompresörün kapasitesi ve verimliliği daha yüksektir. Ancak üretiminin daha ileri teknoloji gerektirmesi maliyetini artırır, bu nedenle de daha pahalıdır.

Saab 2000 yılında tasarladığı SVC motorunda en verimli kompresör versiyonunu kullanmıştı. Bunu anlamak için Mercedes’in aynı dönemdeki uygulamalarına bakılabilir: Mercedes, 192 HP’lik 2.0 litre M111’de (1992-2004) ve daha sonra bu motorun yerini alan 122-170 HP’lik güç çıkışları olan 1.8 litre ve 129-156 HP’lik 1.6 litre M271’de (2002-2010) daha basit olan Roots Tipi Kompresör’ler kullanıyordu. Buna karşılık, AMG modellerinde, örnek olarak Mercedes E55 AMG’de (W211) ve Mercedes CLK DTM AMG’de (C209) görev yapan 5.4 litrelik M113 motor 476 HP’ye ulaşırken bu daha yüksek kapasiteli Burgulu Tip Kompresör kullanmıştır.

Kompresör gücünü krank mili’nden yani motorun kendisinden alır, bir aşırı besleme yöntemi olarak turbodan en önemli farkı da budur. Gücünü egzos basıncından alan turbo türbinlerinin tersine, kompresörün güç çalan yapısı ile motora bir maliyeti vardır. Kompresör büyüdükçe kapasitesi yükselir, ancak çalınan bu güç de artar. Ancak diğer taraftan direkt olarak krank milinden beslendiği için kontak çevrildiği anda da güç üretmeye başlar. Bu yüzden de kompresörlü aşırı besleme turbo boşluğu (turbo lag) gibi bir duruma yabancıdır.

Ancak Saab burada da geleneksel uygulamanın dışına çıkmıştı: Hem yüksek vites ile alt devirlerde gerçekleşen stabil sürüşlerde tasarruf için, hem de SVC’de kullanılan Amerikan Lysholm firması üretimi bu yüksek basınçlı Burgulu Tip Kompresör alt devirlerde motora verebileceğine oranla nisbeten daha çok güç çaldığı için Saab, bu kompresörü bir elektromanyetik kavrama ile motordan ayırdı. Yani kompresör 1.6 litrelik motora “sürekli” besleme yapmıyordu. Saab bunun için de gaz kelebeği ile intercooler arasına kompresörü pas geçen ikinci bir by-pass kelebeği daha yerleştirdi. Gaz pedalına yüklenildiğinde ve tam motor yükü durumunda kompresörü motordan ayıran bu (debriyaj benzeri) kavrama kapanıyor, kompresör çalışmaya başlıyor, by-pass kanalı da kapanarak motora tüm hava akışını kompresör üzerinden yönlendiriyordu. Bu sırada motorun sıkıştırma oranı da 8:1’e çekiliyordu. Burada 1.6 litre hacim ile 225 HP’ye ulaşılırken intercooler’ın (ara soğutucu) katma değeri ise büyüktür: Bu donanım kompresör çıkışında sıkışma ve basınç ile 180 C dereceye ulaşan hava sıcaklığını 3 kat düşürerek neredeyse atmosfer sıcaklığına indiriyordu (60 C derece). Bunun tam tersine, düşük motor yükünde alt devirlerde gerçekleşen stabil sürüşlerde ise kompresör kavraması ayrılıyor, kompresör duruyor, by-pass kelebeği de açılarak hava filtresinden emme manifolduna olan hava akışını kompresör dışından ayrı bir kanal üzerinden gerçekleştiriyordu. Burada da sıkıştırma oranı 14:1’e yükseltiliyordu.

Başka bir deyişle SVC motoru çekiş gücü gerektirmeyen durumlarda bir atmosferik motora dönüşüyor, güç ihtiyacı olduğunda ise kompresörlü aşırı beslemeli bir makineye dönüşüyordu. Motor hem atmosferik çalışma moduna hem de yüksek basınçlı kompresör ile çalışmaya ise sıkıştırma oranını değiştirerek uyum sağlıyordu. Kompresör 3.500 devir/dakika üzerinde sürekli devrede olacak şekilde ayarlanmıştı (Bu da aynı zamanda motorun 305 Nm’lik maksimum torkunu neden 4.000 devir’de verdiğini açıklamaktadır.)

Değişken sıkıştırma oranı, değişken hava besleme tekniği… Tüm bu değişkenliğe yakıt enjeksiyon sisteminin uyum sağlaması için de Saab Trionic 7 geliştirilmişti. Bu motor yönetim sistemi kompresör basıncına göre yakıt enjeksiyon basıncını ayarlıyordu.

Sonunda

Avrupalılar ve Amerikalılar için 1970’lerde bir otomobilden daha fazla güç almanın hala tek bir yolu vardı: Motor hacmini büyütmek… Daha büyük hacim daha fazla güç anlamına geliyordu. 2.0 litrelik bir motor 1.5 litrelik olandan daha güçlüydü, 2.8 litrelik olan da 2.0 litrelikten. Bu yüzden rekabet ile beraber yıllar içerisinde hacimler büyüdü. Diğer taraftan, Uzakdoğulu üreticiler ise daha fazla güç için 1980’lerde başka bir yol daha keşfetti ve bunu uygulanabilir hale getirdi: Motorun daha fazla devir çevirmesini sağlamak. Devir arttıkça güç çıkışı da yükseliyordu. Bunu da değişken subap zamanlamasına dayalı yöntemlerle ve ekzantrik milini yöneterek başardılar. Honda’nın VTEC’i gibi. Japonların makineleri 10 bin devirleri gördü. Ancak her 2 yöntem de aynı yan etkiye sahipti: Hacim büyüdükçe de çevrilen devir yükseldikçe de tüketim artıyor ve emisyonlar kötüleşiyordu.

İsveçli üretici ise çok farklı bir iş yaptı: 1977 yılında Saab 99 Turbo’yu duyururak turbo’yu günlük kullanıma uygun hale getiren ilk üretici oldu, yani turboyu evcilleştirdi. Saab, bir motorun, hacmi büyümeden, daha fazla yer kaplamadan, ağırlaşmadan ve hepsinden önemlisi daha fazla tüketmeden ve çevreyi kirletmeden daha güçlü olabileceğini göstermişti. Bunu başaran turbo ise Saab’ın kaputu altında önceki denemelerde olduğu gibi dengesiz ve kontrolsüz değil, tam tersine, ilk kez atmosferik motorlara yakın dengeli bir güç dağılımı ile çalışıyordu.

Turbo’yu kullanan ilk üretici Saab değildi, ancak Saab için 1977 yılında başlayan aşırı besleme çağı beraberinde yenilikçi fikirler ve ileri teknolojiler getirdi. Yeni binyıl ile gelen SVC motoru da İsveçli üreticinin ulaştığı son nokta oldu. Kompresör desteğiyle 225 HP üreten bu 1.6 litrelik ilerici makine bunu aynı zamanda 305 Nm torkunu devir bandına dengeli dağıtarak, tasarruflu olmayı ve döneminin emisyon şartlarını karşılayarak başarıyordu. Karmaşık mimariye sahip motor bloğu tasarımı ve değişken sıkıştırma oranı ise bu yüksek güç seviyesine sahip aşırı beslemeli motoru günlük hayata uygun ve kullanılabilir hale getirmek için 2 şekilde hizmet ediyordu: Motor hızına ve yüküne göre, bir taraftan yüksek sıkıştırma oranı (14:1) ile zayıf alt devirleri canlandırarak, alt devirde sürüşü uygulanabilir hale getiriyor, tüketimi ve emisyonu düşürüyor; diğer taraftan yüksek basınçlı kompresörün aktif olduğu üst devirlerde ise düşük sıkıştırma oranı (8:1) ile vuruntuya yakalanmadan yüksek güç çıkışına imkan veriyordu. Her şey harikaydı… Motor bloğunun karmaşıklığı ve kullanılan teknolojiler ise beraberinde yüksek bir üretim maliyeti getiriyordu.

Bugün, motor geliştirmelerine ve sektöre downsizing akımı yön veriyor. Downsizing bunu, güç çıkışından ve performanstan taviz vermeden tasarruf ve emisyon gerekliliklerini yerine getirebildiği için başarıyor. Bu ifadeler, artık hayatta olmayan Saab için hiç yabancı değil. 1970’lerde Saab 99’u sürükleyen 2.0 litrelik turbo motor da, binyıl değişirken gelen 1.6 litrelik SVC motoru da tam bunu hedeflemişti: Büyük motor hacimlerine gerek duymadan, daha fazla tüketmeden ve çevreyi kirletmeden yüksek güç seviyelerine ulaşmak.

Saab kötü yönetildi ve tarihe karıştı, ancak Saab’ın mühendisleri işlerini her zaman iyi yaptı, sadece markayı değil tüm otomotivi ileriye taşıdı; ve eğer birileri onlara “dur” demeseydi, kaynakları ve fırsatları olsaydı, muhtemelen daha da ileri gideceklerdi.