TOYOTA D-4の基本構造は、燃料を噴射するインジェクターを直接燃焼室に取り付けた点が、従来エンジンと最も大きく異なります。 D-4は、吸入空気量を従来エンジンより多くして、超希薄な混合気での燃焼（成層燃焼）により、大幅な燃費向上を達成しています。 この成層燃焼を実現するために、高圧燃料ポンプで供給燃圧を最大13.0MPaまで上げて、高圧スワールインジェクターで超微粒化された噴霧を得るようにしています。
電子制御スロットルを採用し、空気量制御を自由に行うことで、低燃費とドライバビリティの両立を行っています。

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