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Die Basisversion weist eine Leistungssteigerung von 40 PS im Vergleich zum Vorgänger auf. Der Hubraum des Sechszylinders wurde von 3,2 auf 3,6 Liter vergrössert und das Drehmoment kletterte von 310 auf 385 Newtonmeter. Für den Spurt von Null auf 100 km/h benötigt der Cayenne 8,1 Sekunden, die Höchstgeschwindigkeit beträgt 227 km/h. Zum Vergleich: Die Werte des Vorgängers lagen bei 9,1 Sekunden und 214 km/h.
Der Cayenne S mit einem auf 4,8 Liter Hubraum vergrösserten V8-Saugmotor erreicht dank neuer Benzindirekteinspritzung sowie Einführung der VarioCam Plus-Ventilsteuerung ein Drehmoment von 500 Newtonmeter (bisher 420 Nm). Er leistet jetzt 385 PS - das sind 45 PS mehr als bisher. Der Cayenne S beschleunigt in 6,6 Sekunden auf Tempo 100, seine Höchstgeschwindigkeit liegt bei 252 km/h (Vorgänger: 6,8 Sekunden und 242 km/h). Beim neuen Topmodell Cayenne Turbo ist die Motorleistung im Vergleich zum Vorgänger um 50 PS gestiegen. Der neue, von zwei Abgasturboladern angetriebene Achtzylinder produziert 500 PS und 700 Newtonmeter (bisher 620 Nm). Den Spurt von Null auf 100 km/h absolviert der Turbo in 5,1 Sekunden und erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 275 km/h (Vorgänger: 5,6 Sekunden und 266 km/h).
Für die Kraftübertragung sorgt das bewährte Porsche Traction Management (PTM), das die Motorkraft im Grundmodus zwischen den Hinter- und Vorderrädern im Verhältnis 62:38 verteilt. Über eine Lamellenkupplung können je nach Bedarf bis zu 100 Prozent des Antriebsmoments nach vorn oder hinten geleitet werden.
Das aktive Fahrwerk Porsche Active Suspension Management (PASM) mit Luftfederung gehört beim Cayenne Turbo zum Serienumfang. Diese Fahrwerksvariante ist jetzt um die neue, von Porsche erstmals eingesetzte Wankstabilisierung Porsche Dynamic Chassis Control (PDCC) erweiterbar. Die kontinuierliche Wankregelung begrenzt die Seitenneigung des Fahrzeugs in Kurven und gleicht sie in fast allen Fahrsituationen vollständig aus. Bei Fahrten im Gelände ermöglicht das System eine maximale Achsverschränkung und optimiert die Traktion. PDCC ist auch für Cayenne und Cayenne S lieferbar.
Alle Cayenne-Modelle haben serienmässig das Porsche Stability Management (PSM) mit Bremsassistent, weiterentwickelter Gespannstabilisierung sowie Offroad-ABS. Diese Funktionen sorgen für verbesserte Reaktionsgeschwindigkeit der Bremsen, deutliche Reduzierung des Aufschaukelns, das bei Fahrzeugen mit Anhänger auftreten kann, und für optimierte Bremswirkung auf lockerem Untergrund. Aktive Sicherheit schaffen die Bi-Xenon-Scheinwerfer (Serie beim Cayenne Turbo). Die Schweinwerfer haben neben statischem nun erstmals auch dynamisches Kurvenlicht, das ab einer Geschwindigkeit von drei Stundenkilometern aktiviert wird. Für Cayenne und Cayenne S gibt es dieses Licht auf Wunsch. In Deutschland liegen die Preise für den Cayenne bei 51'735 Euro und 66'610 Euro für die stärkere S-Version sowie 108'617 Euro für das Topmodell Cayenne Turbo.