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El corazón del nuevo RS5 es la nueva evolución del motor 4.2 V8 FSI, el cual desarrolla 450 cv sin necesidad de turbos ni compresores y es capaz de estirar hasta las 8.250 rpm. Su par motor es de 430Nm entre 4.000 y 6.000 rpm, y toda la fuerza se transmite a través de un cambio S Tronic de siete velocidades con tres modos de uso y levas de cambio tras el volante. Evidentemente la potencia se trasmite a las cuatro ruedas gracias al conocido sistema de tracción Quattro. Debido a la deportividad de este RS5, Audi ha puesto a punto el ESP con un programa más deportivo y con la posibilidad de desconectarlo.
La cifra de aceleración de 0 a 100 km/h que declara el RS5 es idéntica a la de su rival M3 con cambio automático, 4,6 segundos. El M3, que sí puede ser manual, es dos décimas más lento con el cambio tradicional, el RS5 es siempre automático. La velocidad se limita de forma electrónica a 250 km/h y el consumo medio es de 10,8 l/100 km. Entre los cambios técnicos más representativos respecto a un Audi A5 destaca el nuevo equipo de suspensiones que rebaja la altura del conjunto 20 mm, los grandes discos de freno, que opcionalmente pueden ser cerámicos, o los neumáticos en medida 265/35 R19 (opcionalmente 275/30 R20).