Historia silników V8 Lexusa

Specjalnie Lexusa LS 400 stworzono od podstaw wolnossący, czterolitrowy (3968 cm³) silnik 1UZ-FE. W pracach nad nim uczestniczyli specjaliści od silników wyścigowych, co widać po konstrukcji jednostki - krótki skok tłoka (średnica  87,5 mm,  skok 82,5 mm) jest charakterystyczny dla silników wyczynowych, a gniazda łożysk głównych wału korbowego mocowane są sześcioma śrubami. Zastosowano aluminiowy blok z żeliwnymi tulejami cylindrów, aluminiową głowicę, stalowe korbowody i wał korbowy podparty na pięciu łożyskach, tłoki z hipereutektycznego stopu aluminium z dużą zawartością krzemu, 32 zawory i cztery wałki rozrządu napędzane paskami zębatymi. Przy stopniu sprężania 10:1 uzyskano moc 191 kW (260 KM) i moment obrotowy 353 Nm.

Podczas tworzenia nowego silnika V8 przetestowano 873 prototypy. Efektem tych wysiłków, który świat poznał po premierze Lexusa LS 400 w 1989 roku, stała się dynamiczna jednostka o wyjątkowej kulturze pracy. Wibracje ograniczono do minimum dzięki idealnemu wyważeniu podzespołów i obniżeniu tolerancji wykonania elementów o 50%. Skuteczność tych zabiegów najlepiej ilustrował film z piramidą kieliszków ustawionych na masce Lexusa LS 400, utrzymującą się bez ruchu w całym zakresie obrotów.

Doskonalenie

W kolejnych latach silnik stworzony dla Lexusa LS 400 był ewolucyjnie doskonalony. W roku 1995 wprowadzono lżejsze tłoki i korbowody, a stopień sprężania zwiększono do 10,4:1, dzięki czemu moc wzrosła do 195 kW (265 KM) przy 5400 obr./min, a moment obrotowy do 365 Nm przy 4400 obr./min. Dwa lata później wprowadzono układ sterowania zmiennymi fazami rozrządu VVT-i i podniesiono stopień sprężania do 10,5:1, uzyskując moc 216 kW przy 5900  obr./min oraz moment obrotowy 407 Nm przy 4100 obr./min.

Czterolitrowa jednostka V8 posłużyła również do napędu coupé SC 400, a także do średniej wielkości sedana GS 400. W latach 1998-2000 silnik ten utrzymywał się na liście 10 najlepszych silników Ward’s Auto.

Więcej mocy

Dla wprowadzonej w roku 2000 trzeciej generacji flagowej limuzyny, Lexusa LS 430, opracowano zupełnie nowy silnik serii UZ - 3UZ-FE. Średnicę tłoka zwiększono do 91 mm, pozostawiając dotychczasowy skok tłoka 82,5 mm - pojemność skokowa wzrosła do 4292 cm³, moc do 224 kW (305 KM) przy 5600 obr./min, a maksymalny moment obrotowy do 441 Nm przy 3400  obr./min. Jak na owe czasy, jednostka odznaczała się niską emisją niepożądanych substancji - Lexus LS 430 uzyskał certyfikat ULEV (Ultra Low Emissions Vehicle) jako jeden z pierwszych samochodów z benzynowym silnikiem V8.

Ciekawostką jest fakt, że w 1997 roku powstała certyfikowana lotnicza wersja silnika, dzięki wzbogaceniu o podwójne turbodoładowanie rozwijająca moc 270 kW (367 KM), a rok później w oparciu o czterolitrowe V8 Lexusa opracowano silnik jachtowy o mocy 224 kW (305 KM).

Na trudny teren

W oparciu o silnik stworzony dla prestiżowej limuzyny Lexus LS opracowano wersję 2UZ-FE przeznaczoną dla luksusowych samochodów terenowych, odznaczającą się dużym momentem obrotowym przy niskich obrotach. W przeciwieństwie do pierwowzoru, dla zwiększenia wytrzymałości blok silnika wykonano z żeliwa. Analogicznie jak w 1UZ-FE, zastosowano aluminiowe głowice, odlewany z aluminium kolektor dolotowy, po cztery zawory na cylinder i wielopunktowy wtrysk paliwa.

Przy średnicy tłoka 94 mm i skoku 84 mm, w zależności od wariantu jednostka rozwijała moc do 202 kW (275 KM) przy 4800 obr./min i maksymalny moment obrotowy 427 Nm przy 3400 obr./min. Silnik stosowany był w największym, flagowym SUV-ie Lexusa - LX 470, nieco mniejszym terenowym Lexusie GX 470, a także w Toyocie Land Cruiser.

LS 460

Wraz z czwartą generacją Lexusa LS, w 2006 r. na rynek trafił nowy silnik V8 - 1UR-FSE o pojemności skokowej 4,6 litra (4608 cm³), średnicy tłoka 94 mm i skoku tłoka 83 mm. Wyposażono go w bezpośredni wtrysk paliwa D4-S i podwójny układ sterowania fazami rozrządu VVT-iE. Interesującą nowością było też zastosowanie drążonych wałków rozrządu dla zmniejszenia masy. W procedurze kontroli jakości odlewanych elementów silnika wprowadzono sprawdzanie metodą tomografii komputerowej. Moc maksymalna jednostki wynosiła 287 kW przy 6400 obr./min, a maksymalny moment obrotowy - 500 Nm przy 4100 obr./min.

Wyczynowe V8

W styczniu 2007 roku w Detroit zaprezentowano wyczynową wersję popularnego kompaktowego sedana Lexus IS, oznaczoną IS F. Specjalnie dla tego modelu opracowano całkowicie nowy, pięciolitrowy, wolnossący silnik V8 o symbolu 2UR-GSE, średnicy tłoka 94 mm i skoku 89,5 mm. 32-zaworową jednostkę o pojemności skokowej 4969 cm³ zaopatrzono w opracowane z udziałem firmy Yamaha głowice o wysokim przepływie gazów, tytanowe zawory dolotowe, pokrywy zaworów ze stopu magnezowego oraz układ dolotowy o zmiennej geometrii. Układ wtryskowy D4-S może realizować zarówno wtrysk pośredni, jak i bezpośredni, a układ sterowania zmiennymi fazami rozrządu VVT-i ma elektryczną korekcję faz zaworów dolotowych VVT-iE.

Silnik zastosowany w Lexusie IS-F miał stopień sprężania 11,8:1, moc 311 kW (423 KM) przy 6600 obr./min i maksymalny moment obrotowy 505 Nm przy 5200 obr./min. Po zwiększeniu stopnia sprężania do 12.3:1, dzięki czemu moc wzrosła do 348 kW (477 KM) przy 7100 obr./min, a maksymalny moment obrotowy do 530 Nm przy 4800-5600 obr./min, jednostka ta trafiła w 2014 roku do modelu RC-F, a w roku 2015 również do Lexusa GS-F.

Pięć litrów dla LC 500

Stworzony dla wyczynowych Lexusów serii F silnik 2UR-GSE zaadaptowano dla nowego, flagowego coupé Lexus LC. Zastosowanie lżejszych korbowodów z kutej stali oraz tytanowych zaworów dolotowych i wylotowych umożliwiło zwiększenie maksymalnej prędkości obrotowej silnika do 7300 obr./min dzięki obniżeniu masy części ruchomych. Maksymalna moc 348 kW (477 KM) rozwijana jest przy 7100 obr./min, a maksymalny moment obrotowy w zakresie od 4800 do 5600 obr./min. Przy znakomitych osiągach silnik odznacza się umiarkowanym apetytem na paliwo, przechodząc przy mniejszych obciążeniach w oszczędny cykl Atkinsona.

Hybryda z V8

Pięciolitrowe V8 znalazło także zastosowanie w hybrydowej odmianie czwartej generacji flagowej limuzyny Lexusa, LS 600h. W tym wariancie moc maksymalną zredukowano do 294 kW przy 6400 obr./min, a maksymalny moment obrotowy do 520 Nm przy 4000 obr./min. Całkowita moc hybrydowej jednostki napędowej, w której silnik spalinowy wspomagany jest przez silnik elektryczny, wynosi 327 kW (445 KM), przy znacznie zmniejszonym zużyciu paliwa i emisji niepożądanych substancji.

Od V8 do V6

Wszystko wskazuje na to, że wolnossące silniki V8 Lexusa osiągnęły już szczyt swego rozwoju - w najnowszej generacji flagowego Lexusa LS 500 wolnossącą ósemkę po raz pierwszy zastąpił 3,5-litrowy silnik V6 twin turbo V35A-FTS o mocy 309 kW (420 KM) i maksymalnym momencie obrotowym 600 Nm. Silnik V6 zastąpił również V8 w hybrydowej jednostce napędowej Lexusa LS 500h - sercem układu Multi Stage Hybrid Drive, zastosowanego również w hybrydowym coupé Lexus LC 500h, jest 3,5-litrowy, zdolny do pracy w cyklu Atkinsona, wolnossący 8GR-FXS.