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Der neue Motor des GT Black Series basiert auf dem AMG 4,0-Liter-V8-Biturbomotor mit Trockensumpf-schmierung, erhält aber aufgrund der zahlreichen Modifikationen den neuen internen Code M178 LS2. Er leistet 537 kW (730 PS) bei 6.700-6.900/min und stellt ein maximales Drehmoment von 800 Nm bei 2.000‑6.000/min zur Verfügung. Neue Nockenwellen und neue Abgaskrümmer sind an die neue Zündfolge angepasst und verbessern den Gaswechsel weiter.

Die beiden Twin-Scroll-Abgasturbolader sind wie im Topmodell des viertürigen AMG GT Coupés wälzgelagert, was ihr Ansprechverhalten nochmals optimiert. Im Black Series erhalten die Lader jedoch ein größeres Verdichterrad, sodass die beiden Lader insgesamt 1.100 kg Luft pro Stunde fördern können. Zum Vergleich: Im AMG GT R sind es 900 kg/h. 7.000/min sind als Dauerdrehzahl unkritisch, bei 7.200/min wird die Drehzahl abgeriegelt. Und die größeren Ladeluftkühler garantieren, dass sie die Ladelufttemperatur stets im bestmöglichen Bereich halten können. Die Sonderstellung des neuen Triebwerks dokumentiert auch die Motorenplakette, die in Schwarz gehalten ist.