为此丰田在这款发动机设计和研发过程中，将发动机的气缸缸径由上一代的90mm缩小到了87.5mm，同时又将活塞的行程由上一代中的98mm提升到103.4mm，以此来保持发动机的排量总数不变，可千万不要小看这些毫米级的变动，这些设定足以引起了质变，压缩比由原来的12.6：1变成了13：1（这一处看似细微的改动所带来的变化跟马自达的创驰蓝天技术有异曲同工之妙），这一改动使得气缸的设计变得更加合理，可能会降低发动机的功率输出上限，但是却能够保障发动机的扭矩输出，确保车辆的低扭特性，还能减少热能散耗。
在气缸和压缩比确定之后，这款号称Dynamic Force Engine的发动机，最重能体现丰田核心技术的地方就在于其配气系统，除了搭载了丰田旗下VVT-iE技术，电机驱动可变气门正时系统（进气侧，排气侧为VVT-i），通过优化了配气系统的进排气可变正时，加入电机代替以往的电磁阀进行切换正时调节器的整套液压回路。电机相比电磁阀在电控系统上，切换速度更快，进气门开闭响应更迅速，时机更精准并且可实现无级调节，同时调节范围也更广，完美地避免发动机高压缩比之下带来的异常爆震的现象，以此提升发动机的热效率。
配备上了VVT-iE系统之后，在提升发动机的性能之外，更多是提升其在配气和混合气体高效利用和控制上的拓展性，以此应对提升发动机的排放和热效率，例如：
在发动机怠速运转时，可以消除气门重叠，减少废气进入进气道，从而稳定怠速转速，提高燃油经济性。在发动机低转速范围，小至中负荷时，增大气门重叠，延迟关闭进气门，增加内部 EGR，减小泵气损失，从而提高燃油经济性，改善排放控制。