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Le Audi S6 e S7 diventano anche mild hybrid TDI: nella gamma delle sportive entra a far parte il V6 3.0 utilizzato in altre declinazioni anche da altre vetture della casa di Ingolstadt, come la SQ5 TDI. Il powertrain sfruttato da S6 e S7 vanta una rete a 48 Volt come alimentatore di un compressore ad azionamento elettrico, allo scopo di ridurre il ritardo di erogazione della sovralimentazione e un'unità collegata all'albero motore che funge sia da starter che da alternatore.
Le Audi S6, S6 Avant e S7 Sportback TDI vantano un 3.0 sei cilindri omologato Euro 6d-Temp in grado di sviluppare 349 CV di potenza e 700 Nm di coppia massima; il motore pesa 190 kg. La sovralimentazione elettrica funziona fino al raggiungimento di 1.650 giri/min; una volta oltrepassato questo limite, il turbo è azionato dai gas di scarico.
Ad alimentare il sistema a 48 Volt è una batteria al litio da 10 Ah in grado di ricaricarsi in frenata. Il mild hybrid consente alla S6 e alla S7 di veleggiare a motore spento fino a 40 secondi e di sfruttare lo start&stop a partire dai 22 km/h. I consumi e le emissioni nel ciclo Nedc dichiarate da Audi sono di 6,2-6,3 l/100 km e 164-165 g/km di CO2 per la S6 TDI; 6,5 l/100 km e 171 g/km di CO2 per la S6 Avant TDI; e 6,5 l/100 km e 170 g/km di CO2 per la S7 TDI.
Le S TDI raggiungono la velocità limitata di 250 km/h; lo scatto da 0 a 100 km/h è coperto in 5 secondi dalla S6 TDI e in 5,1 secondi dalla S6 Avant TDI e dalla S7 Sportback TDI. Tutte le vetture vantano la trazione integrale permanente quattro con differenziale centrale autobloccante; opzionale è il differenziale autobloccante posteriore a controllo elettronico.
L'assetto sportivo S è ribassato di 10 mm per la S7 e di 20 mm per le S6; opzionali sono le sospensioni pneumatiche adattive. L'impianto frenante presenta dischi anteriori da 400 mm all'anteriore e da 350 mm al posteriore con pinze a sei pistoncini; adottando i carboceramici offerti come optional il peso si riduce di ben nove kg.
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