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奥迪S5的历史上首次出现了V6柴油发动机。他的3.0 TDI发动机将于2019年底在S5双门轿跑车和S5 Sportback上同时推出，现在可产生347PS的功率，并向曲轴提供高达700 Nm(516.3 lb-ft)的扭矩，转速在2500至3,100 rpm之间。

奥迪S5 TDI配备了电动压缩机和轻度混合动力技术。两种技术都嵌入在标准的48伏主电路中。在S5 TDI中，强劲的48伏皮带式交流发电机起动器首次成为轻度混合动力系统的核心，其最大回馈功率高达8 kW。

在S5双门轿跑车中，加速到62mph分别需要4.8秒和4.9秒，而在S5 Sportback上都达到了电子限速155 mph的峰值。

柴油发动机与8速Tiptronic变速箱以及具有自锁中央差速器的全轮驱动quattro系统配对。