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兼具性能追求或油耗經濟性的二種引擎運作模式
Lexus GS300所配置的3GR-FSE引擎，使用的是D-4(Direct injection 4 stroke gasoline engine)四行程引擎缸內燃油直噴技術。這項缸內燃油直噴技術是日本原廠在1996年所開發出來的全新供油技術，並歷經數年的改善，在21世紀所推出的第2代技術，讓搭載D-4直噴技術的引擎，能在性能與油耗表現取得平衡，成為環保而不失駕駛樂趣的實用化技術。
面對著環保以及性能表現兩方面的要求，3GR-FSE引擎在燃油控制部份，採用高輸出與節能兩種模式自動切換的方式，以兼顧油耗與動力輸出。
以省油為考量的經濟模式
當在定速巡航的等不需要大動力輸出的狀況，引擎控制電腦會採取以省油為主的供油模式。3GR-FSE引擎在進氣行程時單純地僅吸入空氣，並在壓縮行程的後段才進行噴射注油的動作。利用活塞頂部特別的角度設計，D-4引擎在壓縮行程噴射注油時所採取的集中式噴射油柱，能夠反彈之後集中在火星塞部份，使得火星塞附近的達到足以點燒的油氣濃度，讓爆炸的能夠有效的發生，而這一小部份油料的燃燒，便能產生足夠的動力，維持車輛的繼續行走。而大幅減少的油料，也達成了省油的目的。
追求強悍動力的性能模式
而一具好的引擎，終究不能只是省油而已，動力的表現更是另一項重要的考量。
當駕駛者大腳油門踏下，或是行駛於上坡路段等需要大動力輸出的時候，D-4引擎會切換為高輸出模式。與傳統噴射引擎一樣，在進氣行程就開始進行供油，並以錐狀噴射方式，讓油料大量的霧化，配合進氣渦流的設計，使得油料與空氣進行均勻的混合，使得其在壓縮後可以完全地燃燒，產生出最大的動力。
不可能的任務達成－動力提升10%，油耗節省30%
在引入全新調校的D-4缸內燃油直噴技術之後，3GR-FSE較傳統同等級的歧管噴射引擎，在動力輸出上可以提升超過10%，而在油耗數字方面則可以減少高達30%。而GS 300的3GR-FSE引擎更搭載了雙VVT-i進排氣汽門正時控制系統，使其動力與扭力輸出獲得最佳的配置，使其能擁有高達248匹峰值馬力以及31.8公斤米的峰值扭力，並可以在2000轉以上便輸出峰值扭力9成以上的動力，讓GS的車主，得以享受最高等級的駕馭樂趣。
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