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Leistungsstarke Achtzylindermotoren gehören bei AMG untrennbar zur Firmengeschichte. Für Aufsehen sorgte der 300 SEL 6.8 AMG, mit dem das 1967 gegründete Unternehmen auf Anhieb den zweiten Platz beim 24-Stunden-Rennen von Spa-Francorchamps (Belgien) im Jahr 1971 gewinnen konnte. Die technische Basis für den AMG Rennwagen war der Mercedes-Benz 300 SEL 6.3. Mit einer Leistung von 184 kW (250 PS) bei 4000/min und einer Höchstgeschwindigkeit von 220 km/h war die V8-Luxuslimousine seinerzeit das schnellste deutsche Serienautomobil. Klassische Tuningmaßnahmen sowie eine Hubraumerhöhung von 6330 auf 6835 Kubikzentimeter brachten einen Leistungszuwachs auf 315 kW (428 PS) bei 5500/min und einen Drehmomentanstieg von 500 auf 608 Newtonmeter.

Ein Meilenstein in der AMG Motorenchronik war auch der M 117, der erste Achtzylinder mit Vierventiltechnik: Mit 5,6 Liter Hubraum, 265 kW (360 PS) und 510 Newtonmeter Drehmoment beschleunigte der V8-Motor den Mercedes-Benz 300 CE 5.6 AMG 1987 auf eine Höchstgeschwindigkeit von 303 km/h. Damit galt das Coupé als schnellstes deutsches Serienautomobil; amerikanische AMG Fans tauften es voller Ehrfurcht „The Hammer“.

Als bedeutendes Triebwerk in der AMG Geschichte darf ebenso der AMG 5,5-Liter-V8-Kompressormotor von 2001 gelten: Der M113 K leistete bis zu 428 kW (582 PS)und verfügte über ein Drehmoment von 800 Newtonmetern. Noch stärker war der AMG 5,5-Liter-V8-Kompressormotor des SLR McLaren aus dem Jahr 2003 – der M 155 erreichte bis zu 478 kW (650 PS) und 820 Newtonmeter. 2005 debütierte der AMG 6,3-Liter-V8-Motor; je nach Modell realisiert der M 156 genannte Hoch-drehzahl- Saugmotor bis zu 386 kW (525 PS) und 630 Newtonmeter. Exklusiv dem SLS AMG vorbehalten ist der M 159 mit ebenfalls 6,3 Liter Hubraum, einer Höchstleistung von 420 kW (571 PS) und einem Drehmomentmaximum von 650 Newtonmetern.

Zahlreiche Siege bei den „International Engine of the Year Awards“

Sowohl der AMG 5,5-Liter-V8-Kompressormotor, der AMG 6,3-Liter-V8-Motor als auch der AMG 6,0-Liter-V12-Biturbomotor konnten bei den „International Engine of the Year Awards“ die Kategorien „Best Performance Engine“ für sich entscheiden; der AMG 6,3-Liter-V8-Motor in den Jahren 2009 und 2010 zusätzlich auch die Klasse „Above 4 litres“.