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Die überarbeitete Version des 997.2 Turbo feierte ihr Debüt auf der IAA 2009 in Frankfurt und wartete mit zahlreichen Upgrades und Verbesserungen auf. Zu den bemerkenswertesten Änderungen zählte die Einführung eines brandneuen 6-Zylinder-Boxermotors mit 3,8 Liter Hubraum, der eine maximale Leistung von 500 PS (368 kW; 493 bhp) und ein Drehmoment von 651 Nm (480 lb-ft) liefern kann (mit einer Overboost-Funktion, die das Drehmoment auf 700 Nm oder 516 lb⋅ft erhöht). Dieses neue Triebwerk nutzte überarbeitete Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) von BorgWarner und hatte dieselbe Konstruktion wie andere 997.2 DFI-Motoren.
Zu den wichtigsten Verbesserungen am Motor gehörte die Verwendung eines Alusil-Blocks, der die Zylinder und das Kurbelgehäuse in einem integrierten Gussteil für jede Bank kombinierte und so das Gewicht im Vergleich zu früheren Modellen reduzierte. Darüber hinaus verfügte das Trockensumpfschmiersystem des Turbos über integrierte Ölbehälter an der Unterseite des Motors, getrennt vom Kurbelgehäuse, und verwendete sechs Ölpumpen. Der Motor verfügte außerdem über Direkteinspritzung, ein Verdichtungsverhältnis von 9,8:1, einen etwas größeren Ansaugkrümmer, der vom auslaufenden GT2 übernommen wurde, und verbesserte Auspuffkomponenten zur Verbesserung der Leistung und Kraftstoffeffizienz.
Das Federungssystem wurde überarbeitet und mit neuer Software zur Verbesserung der Handhabung ausgestattet, während das Allradsystem von BorgWarner eine aktualisierte Software für eine sanftere Kraftübertragung auf die Vorderräder erhielt. Käufer hatten die Wahl zwischen einem manuellen Getriebe oder dem 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe PDK, das die Tiptronic ersetzte. Optional war auch Porsche Torque Vectoring (PTV) erhältlich, das das innere Hinterrad abbremste, um das anfängliche Untersteuern bei Kurvenfahrten zu reduzieren.
Optisch behielt der aufgefrischte 997.2 Turbo viel vom Design seines Vorgängers bei, wobei sich die Aktualisierungen auf LED-Rückleuchten, überarbeitete Frontleuchten, „dickere“ Auspuffrohre und ein neues Design für die serienmäßigen 19-Zoll-Räder beschränkten. Modelle mit PDK-Getriebe verfügten als Alternative zum serienmäßigen Lenkrad mit Schaltknöpfen über ein optionales 3-Speichen-Lenkrad mit Schaltwippen.
Eine leistungsstärkere Version des Turbos, genannt Turbo S, feierte 2010 ihr Debüt und die Produktion lief bis Anfang 2013. Der Turbo S war ausschließlich mit dem 7-Gang-PDK-Getriebe erhältlich und verfügte über Verbesserungen am Motor. Er lieferte 30 PS (22 kW; 30 bhp) mehr Leistung im Vergleich zum Standard-Turbo, was insgesamt 530 PS (390 kW; 523 bhp) bei 6.000 U/min und 700 Nm (516 lb⋅ft) Drehmoment ergab.
Um diese Leistungssteigerung zu erreichen, wurde der Turbo S-Motor modifiziert, darunter eine überarbeitete Einlassventilsteuerung und der Einbau einer neuen Airbox aus Kohlefaser. Zusätzlich zu seiner verbesserten Leistung war der Turbo S serienmäßig mit Carbon-Keramik-Bremsen und dem Sport Chrono-Paket ausgestattet. Zum Zeitpunkt seiner Einführung war der Turbo S neben dem GT2 RS das schnellste Serienauto von Porsche. Er beschleunigte in nur 3,3 Sekunden von 0–100 km/h und in 10,8 Sekunden von 0–200 km/h und erreichte schließlich eine Höchstgeschwindigkeit von 315 km/h. Bemerkenswert ist, dass das maximale Drehmoment zwischen 2.100 und 4.250 U/min zur Verfügung stand und anders als der normale Turbo arbeitete der Turbo S mit einem höheren Ladedruckniveau, wodurch sichergestellt wurde, dass das maximale Drehmoment über einen unbegrenzten Zeitraum zur Verfügung stand.