与丰田上代1.8L 2ZR发动机的对比，M20A改进之处较多，实际设计指标更高，第八代凯美瑞升功率达到了65.5kW/L。得益于新的燃油喷射逻辑，能够在不增加催化器成本下，满足国6B排放。该设计方案在全球目前还没有相似案例，属于丰田的独家技术，因此消费者不用担心丰田发动机在满足国六B之后动力有所下降的问题。
M20A发动机
丰田CHR大幅优化了发动机日常使用工况下的油耗策略。由于发动机在中、低负荷工况下使用频率较高，丰田针对此区域降低了泵气损失、改善了冷却系统降低机械损耗。M20A发动机在低转速低负荷工况加大了气门重叠角，通过进气门延迟关闭实现压缩比大于膨胀比的效果，在压缩形式上更加贴近阿特金森循环，而在机械结构上依然保持奥拓、米勒循环的形式，不增加额外机械附件。中负荷工况下M20A发动机增加了EGR介入比例，将曲轴箱不充分燃烧气体大量导入气缸再次燃烧。由于EGR采用了液冷结构，因此在大负荷工况时，发动机会通过EGR降低进气温度，减少爆震发生概率。
电控液冷EGR系统
简单来说，就是低负荷气门使用阿特金森循环，使用进气道喷射让燃油充分雾化，让气体更容易完全燃烧。同时通过控制冷却液循环减少热量流失，降低机油压力减少活塞环运行阻力，实现超低油耗排放的目的。
中负荷工况下利用气门重叠扩大EGR介入效果，燃油供给也切换为D-4S缸内喷射，扩大外部EGR比例（滚流比增加可以提高EGR系数），增加冷却效果控制爆震，提高机油压力增加冷却性能。
全负荷下气门力求进入更多气体，关闭EGR保证燃烧稳定，采用DI多次喷射，冷却性能提高并降低目标冷却温度，机油压力也提高。
如何提升热效率和全负荷性能
一般来说，电控缸内直喷发动机最高热效率点在BMEP 0.7-0.8MPa左右。随着发动机排量的增加，发动机的最佳热效率区间转速会更高，这意味着日常驾驶使用到的转速区域燃油经济性普遍较低。M20A发动机由于高速燃烧策略可以适当增加EGR系数，能够在中低负荷区间下也能达到最大热效率，因此，达到40%的最大热效率，全负荷（节气门开度100%）下升功率62.5 kW/L以上。