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À la fin des années 1970, Mercedes a concouru en rallye avec les gros coupés à moteur V8 de la série R107, principalement la Mercedes 450 SLC 5.0 de poids léger. Mercedes souhaitait prendre la 190 E rallye, et a demandé à la société d'ingénierie britannique Cosworth de développer un moteur de 320 ch (239 kW ; 324 CV) pour la voiture de rallye. Ce projet était connu sous le nom de projet WAA par Cosworth. Pendant ce temps, l'Audi Quattro avec son système de traction intégrale et son moteur turbocompressé a été lancée, faisant paraître la 2.3-16V surclassée. Avec un désir continu de concourir dans le sport automobile avec le 190, et aussi maintenant un moteur pour le faire avec, Mercedes s'est tourné vers la Deutsche Tourenwagen Meisterschaft (DTM) (championnat allemand de voitures de tourisme) série de sport automobile à la place. Les voitures participant à ce championnat devaient cependant se baser sur un modèle de route. Mercedes a donc dû mettre en production en série un 190 équipé d'une version désaccordée du moteur Cosworth. Ce modèle de haute performance, connu sous le nom de 190 E 2.3-16V, a fait ses débuts en septembre 1983 au Salon de Francfort, après que sa réputation avait déjà été établie. Trois voitures, à peine maquillées, avaient établi trois records du monde en août au centre d'essais de Nardo en Italie, enregistrant une vitesse moyenne combinée de 154,06 mi/h (247,94 km/h) sur les 50 000 km d'endurance, et établissant douze records internationaux d'endurance.
Une 190 E 2.3-16 a rivalisé comme voiture de James May contre une BMW M3 E36 de 1996 et une Ford Sierra Sapphire RS Cosworth de 1989 en série 15 de Top Gear, où elle a finalement remporté le segment principalement en raison de son faible coût initial de 2 990 £ contre 3 990 £ et 4 999 £ respectivement. Pendant les épreuves, May (et un ingénieur de l'ADAC) a confondu à plusieurs reprises la marche arrière et la première vitesse avec l'effet comique de la boîte de vitesses à pattes de chien.
2,5-16 Cosworth
Le moteur Cosworth était basé sur le 4-cylindres M102 de 2,3 litres à 8 soupapes produisant 136 ch (101 kW ; 138 CV), déjà monté sur les Classe 190 et E. Cosworth a développé la culasse. Elle a été fabriquée en alliage léger selon le procédé de moulage unique de Coscast et a apporté avec elle deux arbres à cames en tête et quatre soupapes par cylindre, soit 16 soupapes au total, qui ont été développées pour être "les plus grandes qui pouvaient pratiquement être intégrées dans la chambre de combustion".
En version route, le moteur 2,3 L 16 soupapes développe une puissance maximale de 185 ch (138 kW) à 6 200 tr/min et 174 lb⋅ft (236 N⋅m) à 4 500 tr/min. Les dimensions d'alésage et de course de 95,50 x 80,25 mm ont permis à la voiture d'atteindre facilement la zone rouge à 7 000 tr/min[15], ce qui lui a permis de passer de 0 à 100 km/h (62 mi/h) en moins de huit secondes, et la vitesse maximale était de 230 km/h (143 mi/h).
Les voitures de spécification américaine avaient un taux de compression légèrement réduit (9,7:1 au lieu de 10,5:1) et développaient 167 ch (125 kW ; 169 ch) à 5 800 tr/min et 162 lb⋅ft (220 N⋅m) à 4 750 tr/min.
La version route du moteur a été reconfigurée avec des dimensions réduites des orifices d'admission et d'échappement, des profils d'arbre à cames différents, pas de carter sec et le système Bosch K-jetronic qui remplace l'injection Kugelfischer spécialisée. Ces changements ont contribué à ramener la puissance à la spécification requise de 185 ch (138 kW), mais ont tout de même permis d'obtenir un "moteur remarquablement flexible, avec une courbe de couple très plate et une large plage de puissance". Les têtes des moteurs ont été coulées à la fonderie Coscast de Cosworth à Worcester et envoyées en Allemagne pour être montées sur le reste du moteur, dont certaines parties étaient différentes du 2 normal.Moteur de 3 litres comprenant des pistons en alliage léger et des segments conçus pour résister à des régimes moteur plus élevés, tandis que les bielles, les roulements et les chapeaux de roulements se sont avérés suffisamment robustes en standard et n'ont pas été modifiés.
Disponible uniquement sur les modèles 2.5-16 et Evolution I, le groupe motopropulseur AMG en option a augmenté la puissance à 224 ch (167 kW ; 227 ch) à 7 200 tr/min et le couple à 181 lb⋅ft (245 N⋅m) à 5 000 tr/min, tout en augmentant la vitesse maximale à 250 km/h (155 mph). Dans leur version finale, ces moteurs produisaient jusqu'à 350 ch (261 kW) en mode course.
En raison de leurs performances, les voitures à 16 soupapes étaient différentes des 190 autres modèles. Le kit de carrosserie des 2.3-16 et 2.5-16 a réduit le coefficient de traînée à 0,32, l'une des valeurs CD les plus basses sur une berline quatre portes de l'époque, tout en réduisant la portance à la vitesse. Le rapport de direction était plus rapide et le volant plus petit que sur les autres 190, tandis que le réservoir de carburant passait de 55 à 70 litres. La boîte manuelle Getrag à 5 rapports était unique à la 16 soupapes et présentait un système de changement de vitesses à pattes de chien, rétrogradant vers le bas et vers la gauche. La qualité du changement de vitesses a cependant été qualifiée de " notchy, baulky ", critiques qui n'ont pas été adressées à la BMW M3 (E30) qui partageait la même boîte de vitesses. Un refroidisseur d'huile a été installé pour assurer un refroidissement suffisant de l'huile pour l'utilisation inévitable sur la voie ferrée à laquelle plusieurs de ces wagons étaient destinés.
L'habitacle strictement quadriplace était équipé de sièges sport de taille standard avec de solides traversins latéraux pour les passagers avant et arrière. Trois cadrans supplémentaires - une jauge de température d'huile, un chronomètre et un voltmètre - étaient inclus dans la console centrale. Le 190 E 2.3-16 n'était disponible qu'en deux couleurs : bleu-noir métallisé (noir perle aux États-Unis) et argent fumé. Le 2.5-16 a ajouté le Rouge Almandine et l'Argent Astral.
Tous les modèles 190 à 2.3-16 soupapes sont équipés de série d'un différentiel à glissement limité (LSD). Ils étaient également disponibles avec le système ASD de Mercedes qui était de série sur le 2.5-16v. L'ASD est un différentiel à blocage hydraulique à commande électronique qui s'active automatiquement en cas de besoin. La commande électronique permet de varier la quantité de blocage de différentiel de 15 % en standard jusqu'à 100 %. Il ne s'agit toutefois pas d'un système antipatinage et il ne peut que maximiser la traction plutôt que d'empêcher le patinage des roues. L'activation du système ASD est indiquée par un triangle orange allumé dans l'indicateur de vitesse.
La suspension des modèles à 16 soupapes est modifiée par rapport à la version standard 190 (W201). En plus d'être plus basse et plus rigide, elle possède des amortisseurs plus rapides, des barres anti-roulis plus larges, des coussinets plus durs et une suspension hydraulique autonivelante (SLS) à l'arrière. Cela permet de maintenir la hauteur de conduite arrière constante même lorsque la voiture est à pleine charge.
Lors de l'inauguration du nouveau Nürburgring, plus court, en 1984, une course avec des voitures identiques a été organisée, avec au volant d'anciens et d'actuels pilotes F1. Un Ayrton Senna alors inconnu a pris la première place.
Des équipes privées comme AMG ont ensuite participé aux courses de voitures de tourisme 2.3-16, en particulier le DTM. À la fin des années 1980, le 2.5-16 (jamais sorti aux États-Unis) a couru plusieurs fois, contre la BMW M3 similaire et même la Ford Sierra RS Cosworth turbocompressée.
