Silniki samochodów luksusowej japońskiej marki słyną z doskonałej kultury pracy, niezawodności i znakomitych osiągów. Jednak prawdziwą dumą Lexusa jest 2UR-GSE – pięciolitrowy, wolnossący silnik V8, napędzający samochody z wyczynowej rodziny F. Przyjrzyjmy się bliżej tej jednostce.

Silnik 2UR-GSE został skonstruowany w ramach prac nad stworzeniem pierwszego modelu z wyczynowej rodziny, Lexusa IS F. Inżynierowie dostali zadanie: ma on się odznaczać wielką mocą, wyjątkową dynamiką i imponującym dźwiękiem. Jako punkt wyjścia posłużył 32-zaworowy silnik 1UR-FE o pojemności skokowej 4608 cm³ i mocy 287 kW (390 KM) od Lexusa LS 460, wykorzystany do napędu jednego z prototypów IS F. Ostatecznie dla 2UR-GSE opracowano nowy blok cylindrów, głowicę, wał korbowy, tłoki, korbowody, układy dolotowy i wylotowy, układ smarowania, przepustnicę i krzywki wałków rozrządu o starannie zoptymalizowanych profilach, a nawet rozrusznik z planetarną przekładnią redukcyjną. Skok tłoka zwiększono z 83,0 do 89,5 mm, uzyskując dzięki temu pojemność skokową 4969 cm³.

Mechanika

Odlewane z aluminium bloki cylindrów ze stalowymi tulejami usytuowano względem siebie pod kątem 90 stopni, a precyzyjnie wyważony, kuty wał korbowy podparto na pięciu panewkach. Dla każdej z panewek zastosowano nie dwie, a cztery śruby – jak w silnikach aut wyścigowych. Pozwoliło to ograniczyć do minimum hałas i drgania, a także uzyskać niespotykaną trwałość.

Opracowanie głowicy do nowego silnika powierzono zespołowi inżynierów Yamahy, którym kierował Takaaki Kimura – twórca silnika V12 do bolidów Formuły 1. Aby zapewnić lepszą wymianę gazów w cylindrach, konstruktorzy starannie zoptymalizowali kanały dolotowe i wylotowe, wykorzystując przy tym metody komputerowego modelowania dynamiki przepływów CFD, a także zastosowano zawory o większej średnicy i skoku. Dla zmniejszenia bezwładności, zawory ssące o średnicy 38 mm i skoku 12 mm wykonane są ze stosowanego w technice lotniczej i kosmicznej tytanu, wytrzymalszego i o 40 procent lżejszego od stali. Zawory wydechowe z  wysokoniklowej stali mają średnicę 32 mm i skok 11 mm. Aby ograniczyć tarcie, lekkie dźwignie zaworowe zaopatrzono w łożyska igiełkowe.

Wałki rozrządu napędzane są łańcuchami – wałki zaworów ssących bezpośrednio od wału korbowego, a zaworów wydechowych – od wałków zaworów ssących. Dla zaworów ssących zastosowano układ zmiennych faz rozrządu VVT-iE z silnikiem elektrycznym, a dla zaworów wydechowych – VVT-i z siłownikiem hydraulicznym.

Ze względu na duże obciążenia cieplne wyczynowego silnika, w głowicy między zaworami wydechowymi a świecami umieszczono kanały chłodzące, poprawiając w ten sposób chłodzenie i ograniczając możliwość spalania stukowego.

Zasilanie

Układ wtryskowy D4-S (Direct-injection 4-stroke Superior) może, w zależności od warunków pracy silnika, realizować wtrysk pośredni (poprzez wtryskiwacz w kanale dolotowym każdego z cylindrów), jak i bezpośredni (wprost do komory spalania), łącząc zalety obu rozwiązań. Efektem takiego podejścia są zarówno wysokie osiągi, jak i oszczędność paliwa, mniejsza emisja tlenków azotu, tlenku węgla i węglowodorów oraz większa odporność na spalanie stukowe.

Silnik wyposażono w podwójny układ dolotowy, w którym zasadniczy trakt zapewnia dopływ powietrza wystarczający w większości sytuacji. Po wzroście obrotów powyżej 3600 obr./min zostaje otwarty drugi trakt, umożliwiając zasysanie większych ilości powietrza przy mniejszych oporach. Jednocześnie dźwięk silnika zmienia się na bardziej agresywny, czemu sprzyja również odpowiednia konstrukcja zdwojonego układu wydechowego.

Wszystkie powyższe zabiegi pozwoliły uzyskać lepsze osiągi i o 30 procent przyspieszyć reagowanie silnika na naciśnięcie pedału przyspieszenia. Moc nowej jednostki wzrosła do 311 kW (423 KM) przy 6600 obr./min, maksymalny moment obrotowy do 505 Nm przy 5200 obr./min, a maksymalne obroty do 6800 obr./min, co zapewniło Lexusowi IS F przyspieszenie od 0 do 100 km/h w czasie 4,8 sekundy.

Dziedzictwo

W roku 2014 silnik 2UR-GSE trafił w zmodernizowanej, mocniejszej wersji do nowego coupe Lexus RC F, a rok później do sedana Lexus GS F. Zwiększenie stopnia sprężania z 11,8 do 12,3 i inne modyfikacje umożliwiły wzrost mocy do 348 kW (477 KM) przy 7100 obr./min, a maksymalnego momentu obrotowego do 527 Nm w zakresie 4800-5600 obr./min. Układ VVT-iE umożliwia przy małych obciążeniach przejście do oszczędnego cyklu Atkinsona, a po dociśnięciu pedału przyspieszenia – do zapewniającego większą moc cyklu Otto.

Ulepszona jednostka została również wykorzystana w nowym flagowym coupe LC 500 – po raz pierwszy w modelu podstawowym, nie należącym do serii F. Co ciekawe, dwa takie silniki po odpowiednim przystosowaniu zastosowano także do napędu koncepcyjnego sportowego jachtu Lexusa o długości 12,8 metra, który osiąga prędkość 43 węzłów (79 km/h).