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Das Audi RS 5 Coupé nutzt einen hochdrehenden V8-Saugmotor mit 4.163 cm3 Hubraum; er ist eng mit dem V10 verwandt, der den Hochleistungssportwagen R8 antreibt. Der 4.2 FSI gibt seine 331 kW (450 PS) Leistung bei 8.250 1/min ab, die maximal 430 Nm Drehmoment stehen von 4.000 bis 6.000 Touren bereit. Die spezifische Leistung des Aggregats beträgt 108,1 PS pro Liter Hubraum. Das bissige Ansprechen, das gierige Hochdrehen und der satte, melodiöse Sound weisen den V8 als reinrassigen Sportmotor aus.

Der 4.2 FSI, der im Werk Györ (Ungarn) in Handmontage entsteht, katapultiert den Zweitürer in 4,6 Sekunden von null auf 100 km/h und weiter auf elektronisch begrenzte 250 km/h Topspeed, auf Wunsch regelt Audi die Spitze erst bei 280 km/h ab. Im Mittel verbraucht der Hightech-V8 deutlich unter den Werten der direkten Wettbewerber. Diese ist dem Einsatz der Technologien aus dem Modularen Effizienzbaukasten von Audi zu verdanken, zu denen auch ein Rekuperationssystem gehört.

Die serienmäßige Siebengang S tronic trägt mit ihrem hohen Wirkungsgrad und dem lang übersetzten letzten Gang ebenfalls zur Effizienz bei. Der Fahrer kann das blitzschnell schaltende Doppelkupplungsgetriebe automatisch agieren lassen oder selbst steuern, mit dem Wählhebel oder mit Wippen am Lenkrad. Das integrierte Launch-Control-Programm sorgt für raketenartige Starts, indem es das Einrücken der Kupplung bei mittlerer Drehzahl managt.