今次的全新Audi R8 V10所提供的兩款引擎選擇，都是廠內引以為傲的頂級技術結晶。引擎容積達到5.2公升的V10引擎，配於Audi R8 V10型號上，能輸出540hp最大馬力，而配置於Audi R8 V10 Plus型號上，它更能輸出610hp最大馬力。兩個型號分別為540Nm及560Nm的峰值扭力皆於6,500rpm中全數釋出。相比起上代型號，馬力除了得到大量提升以外，引擎的靈敏度亦變得更為敏銳。由於這款引擎的結構精密，而且擁有賽車引擎所應用的乾式油底潤滑系統，令引擎的最高運作轉速達到8,250 rpm。引擎震撼心弦的咆哮聲仍然經典，買家更可選配運動型排氣系統，令人更為之讚嘆。
在性能方面Audi R8與賽車運動的一眾型號並駕齊驅，由靜止加速至100km/h也只需3.5秒完成，而極速可達320km/h。至於Audi R8 V10 Plus的性能當然更接近賽車級別，其0至100km/h加速只需3.2秒就能完成，而且極速更高達330km/h，如果由靜止狀態直接加速到200km/h的話，也只需9.9秒便能完成。以最頂級型號Audi R8 V10 Plus為例，每匹馬力所拖動的重量為2.37公斤，就功率重量比而言可謂完美。
提升引擎燃油效率的重點技術，高效節能汽缸管理系統（Cylinder On Demand）
這款新引擎除了性能強勁之外，亦應用了出乎意料的高效能技術，令今代引擎的油耗比上一代節省高達13%。當中所應用的技術包括有cylinder on demand高效節能汽缸管理系統，能在引擎負荷低的情況下，暫停一組汽缸的運作，以達到省油的效果。另外，還有燃油雙噴注系統，這項分別於汽缸內及生氣管道噴注燃油的技術，能大大提升引擎的效率。而車速超過55km/h時，當駕駛者的右腳一離開油門時，這款新Audi R8就會自動進入滑行模式，以節省更多汽油。而且它亦設有Start-Stop引擎自動熄匙系統，當車一停定，引擎就會自動熄火。
Audi R8 V10的傳動系統，可分為三個部份，就是7前速S tronic雙離合器波箱、強化的機械式差速鎖及一套全新的電動液壓驅動多片離合器合組而成。這款7前速S tronic雙離合器波箱已經採用了全電子控制技術shift-by-wire，令轉波速度更快更準。整套恆久式四輪驅動系統設有自主水冷卻功能以提升性能，它亦能透過全新的電動液壓驅動多片離合器，自動分配最高可達100%的動力到前車軸或後車軸上，皆因今次的quattro恆久式四輪驅動系統應用了智能動態控制系統，它可結合車上的Audi Drive Select駕駛選項系統中的四種基本駕駛模式，包括舒適 (Comfort)、自動 (Auto)、動感 (Dynamic) 及由駕駛者自行設定的個人化（Individual）駕駛模式供選擇。每種駕駛模式都有自己的駕駛風格，從舒適自在的暢順行車，到極端級的賽道競技情況，都能涵蓋。發揮出最強性能之餘，也能進一步提升主動安全。而頂級的Audi R8 V10 Plus型號中還加入了Performance 模式，無論在乾地、濕路及雪地都可帶來更富動感的操控表現，讓駕駛者可以更準確設定系統，來配合外在環境因素，令操控更加得心應手，精準無誤。這項全新技術的選項控制就設於軚盤上，方便駕駛者隨時設定。
車體重量從來都是高性能汽車必要克服的困難。全新的Audi R8 V10 Plus的車體只重1,454公斤，全靠應用了最新的輕量化車架技術Audi Space Frame(AFS)，以多種物料製作而成。在Audi R8 V10 Plus的車架組件中，使用了79% 鋁合金及13% CFRP強化碳纖維塑料(CFRP)來製造，令到它的淨車架只重200 公斤，充分體現品牌在用料上「絲毫不差」的理念，而且在抗扭剛性方面，今次的新車架更比上一代的ASF車架增強了40%，並在抑噪及抗撞擊效能方面都達到了頂級的水平。
為了要令這款Audi R8 V10 Plus更接近賽車級別的水準，它已經用上了全鋁合金雙搖臂懸掛設計，而且配上特別強化運動化懸掛設定。R8 V10 Plus已配備Audi Magnetic Ride主動式電磁感應懸掛系統，而R8 V10的用家都可選裝此系統。新R8應用了與標準賽車規格相近的空氣動力學設計，它的車底亦應用了賽車所裝備的平滑底板及車尾導流器，讓車身高速行駛時，通過車底的空氣流動更快，令車底造成負氣壓，增加行車的下壓力，令高速行駛更加穩定。而在極高速行駛時，這項設計就能在前車軸產生40公斤下壓力，及後軸100公斤下壓力。還有大型CFRP強化碳纖維塑料製成的尾翼，在極高速行車時亦同樣重要。
對於極高性能的跑車來說，車廂的各項設計及安排，都會以駕駛者為中心，情況就如賽車裡的設計一樣。車廂中的各項資訊、按鍵及操作，都應該可讓駕駛者一看就能掌握。從駕駛者的角度向前看，軚盤、儀錶、及前路都置於中央視軸上，駕駛者就可以在駕駛時，同時操作設於軚盤上的其他重要功能或選項，而無需讓手離開軚盤，或讓視線離開路面。在R8 V10 Plus上標準配備的真皮多功能運動型平底軚盤上設有轉波撥片。R8 V10的軚環上設有分別控制引擎開關及Audi Drive Select 駕駛選項系統的遙控按鈕，而R8 V10 plus則備有四個按鈕遙控按鈕真皮軚盤（R8 V10亦可選裝），除了控制引擎開關及Audi Drive Select 駕駛選項系統外，亦可立即改變行車模式為Performance模式，及操控排氣系統，務求令駕駛者於股掌間操控一切行車表現。
同時，新一代R8亦搭載了Audi Virtual Cockpit全數碼化儀錶板，透過12.3吋規格的TFT高清顯示屏，在軚盤後的傳統儀錶板位置顯示多頁不同用途的影像及資訊，足以代替機械式指針作為顯示車速及引擎轉速的功能。用家更可在Audi virtual cockpit中選擇兩種介面，其TFT顯示屏在資訊模式介面下以中央較大面積顯示導航地圖、電話簿名單或音響播放資訊等，而車速計及引擎轉速計則以較細的圓錶分左右顯示。 而在傳統模式介面中，中央的資訊顯示窗就會縮小，而兩旁的指針圓錶就會放大。對於駕駛者來說，Audi virtual cockpit的操作亦相當簡便，設在多功能軚盤上的按鈕，已經可以控制及選擇儀錶上的資訊。除了基本的時速及轉數錶外，還可顯示油溫、胎溫及G-Force等賽車常用資訊。而MMI navigation plus導航及MMI touch觸感控制這些操作簡便的高端多媒體系統，都已經列為新Audi R8的標準裝備了。
新一代R8的車身長4,426毫米 、闊1,940毫米、高1,240毫米，車廂前座艙推前，令後艙空間拉長，軸距比舊型號稍稍縮短至2,650毫米，令引擎中置的跑車款設計更為突出。相較上一代型號，新一代R8的設計特質更為突出，如兩邊側翼就與肩線連為一體，令兩邊車身更緊湊。新車車頭的家族式單體面罩的棱角更具雕塑感，配合充滿霸氣的車頭泵把大面積進氣口，加上全新設計的LED頭燈及日間行車燈，令車頭造型更為立體。車尾的擾流板、引擎通風口同樣塑造立體造形，而R8 V10 plus的車尾更有由CFRP強化碳纖維塑料製成的尾翼。
Audi R8 V10標準裝備新款的19吋五雙幅設計、啞鈦色鋁合金輪圈連245/35 R19及295/35 R19高性能前後輪胎，而R8 V10 Plus則配備20吋十幅式Y形設計鋁合金輪圈連前245/30及後305/30高性能輪胎。兩個引擎型號均有11種車身顏色及6種側翼外漆以供選擇，而亮面處理的CFRP強化碳纖維塑料側翼是R8 V10 plus，而在R8 V10則為選配裝備。
車廂設計中亦可見輕量化設計美學，新Audi R8 V10充滿簡潔有力的線條，當中設有懸浮式的儀錶組，噴射引擎形的空調風口。配置的R8跑車座椅連頭枕以Nappa皮革包裹，採用CFRP碳纖維複合材料，減輕重量。新R8前座肩部寬度達1,400毫米，讓室內空間顯得寬裕，引擎蓋下的儲物空間有112升，椅背後另設達226升的載物空間，可放置一個高爾夫球袋。
Audi R8 V10的飾板以電鍍焗漆處理，並以黑色為主色，而Audi R8 V10 Plus則以Alcantara 人造麂皮車廂頂篷及碳纖飾板來彰顯跑味。頂級的全新Audi R8絕對是一件非凡的工藝作品，生產線設於德國內卡爾蘇爾姆附近的新廠房。經人手精心裝配的每輛Audi R8都可配置多項高科技功能系統，Audi R8 V10 Plus 更配置了頂級的Bang & Olufsen音響系統，增添駕駛享受。
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