引擎盖下是一台经过特别调校的LS1 5.7 升V-8全铝发动机,在转速为5200 转/分时输出最大马力340匹,转速为4000转/分时,输出最大扭矩为488牛米,不但如此,排气的声音也经过细心的调校,非常具有Pontiac 特征。虽然GTO采用的LS1发动机与入门级的Chevrolet Corvette 采用相同的发动机构造,但GTO上的引擎改为高升程凸轮轴同时增大进气,从而产生更大的功率和低转速扭矩,以满足美国市场消费者的需求。
所有的动力配备车型可以选用Hydra-Matic 4L60-E电子控制四档自动变速器,或是Corvette ZO6密齿比的六档手动变速器。两种变速器都采用相同的低齿比3.46后桥,驱动则是后轮驱动的形式,此外还配有防滑差速器和有助于提高车辆控制的三通道牵引控制系统。
尽管该车的性能测试尚未完成,但估计量产车型的GTO从起步加速到100公里所需的时间少于6秒,并且在14秒内行驶400米,此时的车速为169公里,而GTO的最高设计时速约为257公里。
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