修长的发动机罩下是全新4.6升V8双涡轮增压发动机，它将取代老款CLS500上的382马力5.5升自然吸气V8。在即将到来的更为严厉的排放标准下，奔驰也不得不改变发动机制造理念，顺应潮流的改用小排量+增压方式提升燃油效率。令人欣慰的是虽然排量减小了，但拥有涡轮增压和直喷技术的新发动机最大功率达到408马力，比老款还略强一些。根据奔驰公司的数据，涡轮增压V8发动机比上一代大排量V8减少油耗达到20%。

奔驰的Blue Efficiency标识出现在车身侧面，证明这台大排量的V8轿跑车对环境算得上友善。除了效率更高的发动机，新CLS也是第一款搭载发动机自动熄火/启动功能的奔驰车。转向助力改为纯电子控制的机械结构，比老款的液压助力能节油0.3升/百公里。

强壮的新CLS不仅体形增大，众多的高科技和奢华配置也让这款车增加了额外的负担。基于E级车平台的新CLS依然是钢制结构，不过大量使用的轻质铝合金部件多多少少还是能平衡一些新车的增重问题。仅是铝合金的无框车门就比老款的钢制车门节省了24公斤，另外发动机罩，前侧翼子板，尾部框架和行李箱盖都采用了铝，更不用提全铝发动机和铝制的悬架系统了。虽然使用了不少昂贵的轻质部件，最终新CLS依然比老款车要重了几十公斤，不过由于新的发动机效率提高，官方公布的加速成绩比老款CLS500还要快0.5秒，同时油耗也降低了。

新一代CLS是奔驰第一款大灯全部采用LED灯源的汽车，不过这只作为选装配置。标准配置依旧是LED行车灯与氙气大灯的组合。动态LED头灯具有极高的科技含量，可以根据车速和方向盘的角度自动调节光照角度。在开启远光照明的时候，当车内的传感器探测前方有车接近时可以自动调整光照角度，避免对方驾驶员出现炫目。LED灯光的色温很高，照明效果甚至强过已经很出色的氙气大灯，而且LED的设计寿命可以达氙气灯的5倍，对于一般用户根本无需更换。

尾灯的造型相当惊艳，柔美的车身曲线与柳叶型的尾灯在车尾融合在一起。LED的灯源在尾灯组自然也没有缺席，层层相套的设计具有强烈的层次感，夜间识别性也没有问题。奔驰传统的三角形尾灯造型这次不复存在了，这是技术进步赋予设计师的自由。

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