2UR-GSE powstaÅ‚ jako rozwiniÄ™cie silnika 1UR-FSE – 90-stopniowej widlastej ósemki o pojemnoÅ›ci skokowej 4,6 litra, napÄ™dzajÄ…cej flagowego Lexusa LS 460. Aby uzyskać bardziej sportowe osiÄ…gi, wprowadzono doÅ„ szereg zmian, w szczególnoÅ›ci zastosowano zupeÅ‚nie nowÄ…, opracowanÄ… wspólnie z YamahÄ… gÅ‚owicÄ™ z kanaÅ‚ami dolotowymi o dużej przepÅ‚ywnoÅ›ci oraz wiÄ™kszymi, szerzej otwierajÄ…cymi siÄ™ zaworami.

Bloki, wał, tłoki

Odlewane ze stopów aluminium bloki silnika wyposażone sÄ… w cienkoÅ›cienne tuleje cylindrów, których chropowata powierzchnia zewnÄ™trzna zapewnia lepszy kontakt z blokiem. Åšrednica cylindra wynosi 94 mm, a skok tÅ‚oka 89,5 mm. Na zewnÄ™trznych Å›ciankach bloków umieszczono wzmacniajÄ…ce żebra. 

Stalowy waÅ‚ korbowy ma sześć przeciwwag i jest podparty na piÄ™ciu panewkach. Powierzchnie Å›lizgowe wykonane ze stopu aluminium panewek sÄ… pokryte tworzywem sztucznym zmniejszajÄ…cym tarcie i zwiÄ™kszajÄ…cym trwaÅ‚ość. Kute korbowody powstajÄ… metodÄ… spiekania proszków ze stopu żelaza. W denkach tÅ‚oków uksztaÅ‚towane sÄ… komory spalania i wyciÄ™cia pod grzybki zaworów. TÅ‚oki chÅ‚odzone sÄ… od spodu czterema strumieniami oleju. 

Wykonana ze stopów aluminium gÅ‚owica spoczywa na trójwarstwowej, laminatowo-stalowej uszczelce z wkÅ‚adkami wokóÅ‚ cylindrów. Dla poprawy chÅ‚odzenia miÄ™dzy Å›wiecami zapÅ‚onowymi a kanaÅ‚ami wylotowymi umieszczono pÅ‚aszcz wodny. PokrywÄ™ gÅ‚owicy wykonano ze stopu magnezu.

RozrzÄ…d

Każdy rzÄ…d cylindrów ma dwa waÅ‚ki rozrzÄ…du. WaÅ‚ek zaworów ssÄ…cych napÄ™dzany jest Å‚aÅ„cuchem, a z niego napÄ™d przekazywany jest drugim Å‚aÅ„cuchem na waÅ‚ek zaworów wydechowych. Każdy cylinder ma dwa zawory ssÄ…ce i dwa wydechowe. Dźwignie zaworowe podparte sÄ… na Å‚ożyskach igieÅ‚kowych. Luzy zaworowe kasowane sÄ… hydraulicznie ciÅ›nieniem oleju silnikowego. Silnik wyposażono w tytanowe zawory ssÄ…ce, a grzybki zaworów wydechowych wykonano z wytrzymaÅ‚ej na wysokie temperatury stali wysokoniklowej.

Zmiennymi fazami rozrzÄ…du steruje podwójny mechanizm VVT-i z VVT-iE. (Variable Valve Timing – intelligent / Variable Valve Timing – intelligent Electric). Hydrauliczny system VVT-i steruje wyprzedzeniem lub opóźnieniem otwierania i zamykania zaworów wydechowych, zaÅ› opóźnienie lub wyprzedzenie faz zaworów ssÄ…cych reguluje mechanizm z silnikiem elektrycznym, dziaÅ‚ajÄ…cy również przy prÄ™dkoÅ›ciach obrotowych poniżej 1000 obr./min. 

Powietrze i ogień

W silniku 2UR-GSE zastosowano podwójny ukÅ‚ad dolotowy. Przy niskich prÄ™dkoÅ›ciach obrotowych wykorzystywana jest gÅ‚ówna część ukÅ‚adu, zapewniajÄ…ca w tych warunkach duży moment obrotowy. Przy wiÄ™kszych prÄ™dkoÅ›ciach obrotowych czynne sÄ… obie części ukÅ‚adu dolotowego, dajÄ…c optymalny dla dużej mocy przepÅ‚yw powietrza.

UkÅ‚ad wtrysku paliwa D-4S (Direct-injection 4-stroke Superior) wykorzystuje po dwa wtryskiwacze na cylinder. W kanale dolotowym znajduje siÄ™ wtryskiwacz o 12 otworkach pracujÄ…cy z ciÅ›nieniem 4 barów, zaÅ› pracujÄ…cy z ciÅ›nieniem 130 barów wtryskiwacz z dwiema szczelinami o wymiarach 0,52 na 0,13 mm wtryskuje paliwo w formie dwóch wachlarzy bezpoÅ›rednio do komory spalania. Paliwo wtryskiwane wprost do cylindra podczas suwu ssania powoduje chÅ‚odzenie zasysanego powietrza, co zwiÄ™ksza ilość mieszanki.

Przy uruchamianiu zimnego silnika ukÅ‚ad D-4S wtryskuje paliwo do kanaÅ‚u dolotowego podczas suwu ssania i wprost do komory spalania w czasie suwu sprężania, wytwarzajÄ…c bogatÄ… mieszankÄ™ o proporcjach 15-16:1, co uÅ‚atwia rozruch. Na obrotach jaÅ‚owych używany jest tylko wtrysk bezpoÅ›redni, dajÄ…c mniejsze zużycie paliwa. Przy Å›rednich obciążeniach i obrotach silnika paliwo jest wtryskiwane przez oba wtryskiwacze podczas suwu ssania, tworzÄ…c mieszankÄ™ o proporcjach 12-15:1, co obniża zużycie paliwa oraz emisjÄ™ tlenków azotu i niedopalonych wÄ™glowodorów. Przy dużym obciążeniu silnika wtrysk paliwa odbywa siÄ™ przez oba wtryskiwacze podczas suwu ssania, zapewniajÄ…c dodatkowe chÅ‚odzenie i wytworzenie mieszanki o proporcjach 11,8:1, a także zapobieganie spalaniu stukowemu przy wiÄ™kszym stopniu sprężania.

Wykonany ze stali nierdzewnej ukÅ‚ad wydechowy obejmuje podwójny kolektor skonstruowany w ten sposób, że najpierw Å‚Ä…czone sÄ… ze sobÄ… wydechy cylindrów najbardziej „odlegÅ‚ych” pod wzglÄ™dem kolejnoÅ›ci zapÅ‚onu, co minimalizuje interferencje ciÅ›nieÅ„ i zapewnia maksymalnÄ… równomierność przepÅ‚ywu spalin. Wyloty kolektorów Å‚Ä…czÄ… siÄ™ ostatecznie w jeden przewód, który potem rozdwaja siÄ™ na dwa tÅ‚umiki, z których każdy ma dwie rury wydechowe.

Rozwój

W Lexusach RC-F i GS-F zastosowano ulepszonÄ… wersjÄ™ silnika 2UR-GSE o stopniu sprężania zwiÄ™kszonym z 11,8 do 12,3, wiÄ™kszej mocy i mniejszym zużyciu paliwa. Kluczem do zmniejszenia zużycia paliwa byÅ‚a modyfikacja systemu sterowania rozrzÄ…dem, umożliwiajÄ…ca pracÄ™ zarówno w cyklu Otto, jak i Atkinsona.

WiÄ™kszÄ… moc maksymalnÄ… uzyskano przez zwiÄ™kszenie obrotów maksymalnych z 6800 do 7300 obr./min. ByÅ‚o to możliwe dziÄ™ki zmniejszeniu masy kluczowych części ruchomych, w tym waÅ‚u korbowego, korbowodów, tÅ‚oków z pierÅ›cieniami oraz elementów rozrzÄ…du. ZwiÄ™kszono także ciÅ›nienie wtrysku do 180 barów i zastosowano nowe wtryskiwacze. Zoptymalizowano również ukÅ‚ad dolotowy i wydechowy. W ten sposób zwiÄ™kszono moc z 311 kW przy 6600 obr./min do 351 kW przy 7100 obr./min i moment obrotowy z 505 Nm przy 5200 obr./min do 530 Nm w zakresie 4800-5600 obr./min.

KolejnÄ… modernizacjÄ™ silnika przeprowadzono przy okazji zastosowania go w nowym flagowym coupe Lexus LC – optymalizacja ukÅ‚adów dolotowego i wydechowego umożliwiÅ‚a dalsze zwiÄ™kszenie osiÄ…gów. Dalszy rozwój najmocniejszych silników Lexusa idzie już jednak innÄ… drogÄ… – w piÄ…tej generacji flagowej limuzyny Lexus LS wolnossÄ…ce V8 zastÄ…piono V6 z podwójnym turbodoÅ‚adowaniem.