Für die künftige Generation des S80 hat Volvo einen 2,4-Liter-Fünfzylinder-Dieselmotor neu entwickelt, der mit dem Vorgängertriebwerk lediglich die Typenbezeichnung D5 und die Fünfzylinder-Konfiguration gemeinsam hat. Äußerliches Erkennungsmerkmal des neuen Volvo S80 D5 ist eine doppelflutige Auspuffanlage. Der nach Euro-5-Abgasnorm zertifizierte Motor leistet 151 kW/205 PS und verfügt über Technologien wie sequenzielle Doppelturbo-Aufladung, Keramik-Glühkerzen sowie piezoelektrische Kraftstoffinjektoren. Den Kraftstoff-Normverbrauch gibt Volvo mit 6,2 l/100 km an, die CO2-Emissionen mit 164 g/km. Der neue Fünfzylinder-Dieselmotor ist das erste abgeschlossene Projekt des Volvo Teams für Dieselentwicklungen. Vom Briefing bis zum fertigen Motor dauerte der gesamte Prozess weniger als drei Jahre, erklärt der Hersteller und kündigt an, das Triebwerk über die gesamte Lebensdauer weiterzuentwickeln und auch für andere Modelle der Volvo-Palette zuzuschneiden.
