Antrieb
Als Motoren sind in Längsrichtung eingebaute Turbo-Ottomotoren mit 2,0 Liter Hubraum (Reihen-Vierzylindermotoren FCA-GME-T4 mit einer maximalen Leistung von 147 kW (200 PS) und 206 kW (280 PS) sowie ein V6 mit 2,9 Liter Hubraum (690T) mit bis zu 397 kW (540 PS) maximaler Leistung verfügbar. Die R4-Dieselmotoren werden mit maximalen Leistungen von 100 kW bis 132 kW angeboten, seit Oktober 2016 ist auch ein Dieselmotor der maximal 155 kW leistet verfügbar. Im Jahr 2016 wurde zusätzlich eine Variante mit Effizienzsteigerungsmaßnahmen und dadurch reduziertem Kohlenstoffdioxid-Ausstoß von 99 g/km (Advanced Efficiency) erhältlich.
Seit dem Produktionsende des Alfa Romeo 75 im Jahr 1992 ist die neue Giulia die erste Limousine von Alfa Romeo mit Hinterradantrieb.
Allradsystem
Neben dem herkömmlichen Hinterradantrieb wird die Giulia auch mit dem „Q4“ genannten Allradantrieb angeboten. Das System hat ein zusätzliches Differential sowie ein aktives Verteilergetriebe (Active Transfer Case). Über Sensoren werden die Daten für Längs- und Querbeschleunigung, Lenkwinkel oder Drehbewegungen um die Hochachse zusammen mit der Traktion an jedem Reifen abgeglichen. Somit ist es dem Allradantrieb möglich durchdrehende Räder vorherzusehen. Anders als bei anderen Systemen, die mit vordefinierter Verteilung der Momente zwischen Vorder- und Hinterachse arbeiten, hält dieses System den Hinterradantrieb so lange zu 100 % aufrecht, bis die Reifen an der Hinterachse die Haftung verlieren. Erst dann wird bis zu 50 % des Antriebsmoments an die Vorderachse übertragen. Das aktive Verteilergetriebe hat dabei, im Branchenvergleich, sehr schnelle Reaktionszeiten. Es kann bis zu 1000 Nm in 150 ms an die Vorderachse übertragen und innerhalb von 120 ms das Moment von 1100 Nm auf 100 Nm wieder reduzieren. Die Kraftübertragung erfolgt über eine im Ölbad gekühlte Kette. Das Gewicht des Allradantriebs „Q4“ beträgt einschließlich der zwei zusätzlichen Antriebswellen und des im System befindlichen Öls weniger als 50 kg.
Fahrwerk
Vorn hat das Fahrwerk eine Doppelquerlenkerachse mit halbvirtueller Lenkachse und besteht zu 80 % aus Aluminium. Jedoch handelt es sich um eine spezielle, von Alfa Romeo patentierte Konstruktion, die für ein extrem präzises und sofort ansprechendes Lenk- und Fahrgefühl sorgen soll. Hinten wird die eigens patentierte Radaufhängung „Alfa Link“ verwendet. Sie setzt sich aus einer Mehrlenkerachse mit viereinhalb Elementen zusammen und besteht zu 45 % aus Aluminium. Die spezielle Bauweise ist kompakt und soll ein sehr präzises und komfortables Fahrverhalten garantieren. Die Lenkung wird elektromechanisch unterstützt und hat eine Übersetzung von 12 : 1.
Bremssystem
Als erstes Fahrzeug ist die Giulia mit dem elektrohydraulischen Bremsmodul „MK C1“ von Continental ausgerüstet, das Bremsbetätigungs-, Bremskraftverstärkungs- und Regelungsfunktionen für die Fahrdynamikregelung sowie das Antiblockiersystem zu einem Bauteil zusammenfasst. Alfa Romeo bezeichnet das System als integriertes Bremssystem (IBS. Das System wird als Brake-by-Wire-System aufgefasst. Laut Continental wird der Bremsdruck in 150 ms erreicht, was in etwa doppelt so schnell wie herkömmliche moderne Systeme ist. Weiterer Vorteil dieses Systems ist eine Gewichtsreduzierung von etwa 30 %. Durch die elektrohydraulische Betätigung kann die Kennlinie des Bremspedals in verschiedene Modi eingestellt werden.
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