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Las versiones AMG son las de carácter más deportivo dentro de la gama. Existen dos que se diferencian por el motor y la caja de cambios: 63 AMG y 65 AMG.
Estas versiones reciben los mismos cambios que el resto de la gama 2008 y, además, tienen algunas características particulares: variaciones en la carrocería, cambios en la suspensión y los frenos.
El 63 AMG tiene un nuevo motor de 525 CV acoplado a una, también nueva, caja de cambios automática con embrague. El 65 AMG mantiene el motor de 612 CV y la caja automática con convertidor de par de la gama anterior.
Exteriormente, las versiones AMG se distinguen por la parrilla negra, un paragolpes delantero con tomas de aire más grandes y rendijas para la evacuación de aire caliente prodecente del radiador de aceite, unos faros con el marco oscurecido, los antinieblas circulares en vez de ovalados o el capó abombado; también cambian el paragolpes trasero, que incorpora un difusor, hay faldones distintos en los laterales y un alerón sobre la tapa del maletero.
La versión 65 AMG se distingue además de la 63 AMG por una tira plateada en la parte inferior del paragolpes delantero (en vez de negra), la insignia «V12 BITURBO» y el escape deportivo con unos terminales diferentes.
También hay modificaciones en el cuadro de instrumentos. Éste incluye una pantalla que da información sobre la temperatura del aceite, el voltaje de la batería, del cronómetro («RaceTimer») y del programa de la caja de cambios y del control de estabilidad.
El SL 63 AMG tiene un nuevo motor de ocho cilindros atmosférico que da 525 CV a 6.800 rpm (el límite de giro es 7.200 rpm). Acelera de 0 a 100 km/h en 4,6 s.
Va asociado a una caja de cambios de siete velocidades denominada «AMG Speedshift MCT 7 speed». Esta caja tiene cuatro programas de actuación y una función llamada «Race Start» que permite salir desde parado con la máxima aceleración posible.
Los programas de actuación son: «C» (Confort), «S» (Sport), «S+» (Sport Plus) y «M» (Manual). Para activarlo hay pulsar el botón del control de estabilidad y seleccionar el modo «Sport». Entonces, hay que tirar de la leva del cambio para seleccionar primera, pisar el pedal del acelerador a fondo y liberar la presión sobre el de freno. BMW tiene una función similar llamada «Launch Control».
La versión 65 AMG mantiene el motor de doce cilindros en V y doble turbocompresor con 612 CV y 1.000 Nm de par máximo. No tiene la caja de cambios del 63 AMG sino una automática de cinco velocidades.