如前文所述，基础 TNGA 燃烧设计理念，M20 发动机硬件也首先使用 A25 发动机。还采用了燃烧系统 DI 和 PFI 相结合的 D -4S 系统，并将 TNGA 锥形多孔开发 DI 喷油器和新型 PFI 推广喷油器 (新喷雾布局)M20 发动机上。还采用了燃烧系统 DI 和 PFI 相结合的 D -4S 系统，并将 TNGA 锥形多孔开发 DI 喷油器和新型 PFI 推广喷油器(新喷雾布局)M20 发动机。但由于气缸直径降低，直喷燃油喷雾长度不变，对气缸壁的湿壁效应更加严重（Pistion wetting），严重影响 PM/PN 排放。因此，对 DI 改进了喷雾。通过实际分析，如果使用 A 如发动机喷油器所示，缸内燃油残留分析结果如图 16 所示。Y 轴是总喷射量的燃料润湿率。无论如何调整喷油时间，燃油壁的附着力都无法缓解。如图 17 的 CAE 分析还表明，气缸排量减少导致气缸直径减小，气缸湿壁变得更加严重。燃油湿壁度越高，低温排放量越大，PM(颗粒物) 越差，冷启动机油增多越明显，加热器下面 WOT 性能也会受到爆震 (局部早发) 的影响。
图 16 对不同气缸排量下湿壁程度的比较
图 17 A25 和 M20 气缸湿壁效应对比
另外，如图 18 所示，通过 CFD 分析，在靠近喷油器油束的气缸壁上，壁燃油附着力呈几何倍数增加，因此有必要适当降低油束的喷涂长度。减少喷雾长度的一种方法是减少喷孔直径。也就是说，通过减小喷孔直径，可以减少流量，达到降低喷雾长度的目的。但是，为了满足总单次喷射量的要求，有必要扩大其他喷孔直径。
图 18 CFD 模拟燃油壁附着与喷雾 / 气缸的关系
喷雾模拟结果如图 19 所示。左侧为统一喷嘴直径，右侧为不同直径。通过分析，整体喷雾受到一些大喷嘴喷雾的影响，但喷雾长度变长。同时，在不同流量的喷孔中，喷孔上沉积物 (积碳) 的分离力根据不同的喷孔而变化。因此，预防和控制积碳也是一项具有挑战性的任务。
图 19 喷孔孔径的影响
从另一个角度来看，直接喷射多孔喷油器的喷嘴形状为锥形膨胀喷嘴，高压燃油分散在喷嘴出口，形成与锥形表面一致的膨胀分散流，实现雾化。图 20 显示基于改变锥角的角度（Taper angle）对喷雾厚度和穿透性的分析表明，锥角厚度确实会影响喷雾长度。喷雾厚度和长度随锥角的增加而进一步降低，从而促进雾化。但在实际的喷雾布局中，由于锥角的扩大，壁燃油附着力更加严重。
图 21 显示了不同喷油器锥角下的燃油附着结果。上一段分析提出的锥角扩大会改变喷雾形状。但由于锥角扩大，相互造成喷雾干扰，局部墙面附着更加严重。
图 20 锥角控制喷雾长度
图 21 喷孔锥角对喷雾形状的影响
为了克服这一矛盾，锥孔只扩大了边缘需要抑制喷雾长度的喷孔，其他喷孔不移动，并调整了每个喷雾之间的间隙。改进前后的喷雾评价结果如图 22 所示，结果表明，与改进前相比，中间喷孔的喷雾长度较短。如图 23 所示 CFD 喷雾的形状可以减少气缸内的湿壁效应。
图 22 单形锥孔与多形锥孔下喷雾特性的比较
图 23 CFD 结果对比演示图
7 驾驶性（Fun to Drive）
全负荷加速是车辆动力性能的重要指标之一。同时，在日常驾驶中，需要有加速感、平顺感、直接感等感官感觉，才能达到足够的驾驶舒适性和驾驶乐趣。丰田为发动机配备了手动变速器（MT）全新无极变速器（WCVT）。
除燃油经济性、加速性能和燃油经济性外，新型无级变速器 NVH 除了显著提高性能外，还通过提高传动比来提高发动机高效范围的使用频率。对于新结构，不仅使用现有钢带轮保持的金属带传动功率，还增加了启动和低速驱动的齿轮传动机构。与钢带传动相比，低速侧设置的高效直接齿轮用于启动和快速加速，发挥了发动机的性能。通过采用 M20 发动机与 WCVT，通过最大限度地利用高扭矩来实现良好的加速响应。图 24 通过比较 C -HR 与竞争对手的车辆在全负荷启动加速时显示 G 值。通过启动齿轮传动实现 NA 在与小型涡轮增压发动机的竞争中，发动机具有独特的直接加速感和快速响应优势。
图 24 G 值在全负荷加速下
此外，为了在日常驾驶中获得良好的驾驶体验，体现运动感，我们在开发过程中注重 "线性"；(速度 / 驱动力 / 发动机声音之间的连接)。图 25 显示了车辆从档位驱动切换到钢带驱动，以及随后的钢带驱动升档过程。从图中可以看出，尽管丰田表示齿轮切换到钢带是平滑的（smoothly），但实际上还是有比较明显的冲击，切换到钢带模式后，丰田人工设计了几个档位，模拟出来 AT 直接换档的感觉。
图 25 齿轮在全负荷加速下的传动特性
图 26 示出了在 40km/h 在速度下，通过对驱动力特性的修正、换档控制和操作区域的优化，提高了 25% 油门踏板的加速性对比度。传统 CVT 解决了加速滞后的问题。
图 26 车辆 g 在扫掠加速下的性能比较
8 小结
丰田 TNGA 平台下新动力总成 2.0L NA WCVT，都是比较先进的技术。丰田之前给大家的感觉是可靠性好，但是动力系统平平无奇。这个动力系统是给丰田车型的 C -HR 它带来了一些运动感，在凯美瑞的应用也省油优势，提升了丰田车型的产品实力。