Blok 2GR-FE
W bloku cylindrów wykonanym z odlewu aluminiowego, banki cylindrów silnika 2GR-FE miały kąt „V” 60 stopni. Silnik 2GR-FE miał otwory o średnicy 94,0 mm i skok 83,0 mm przy pojemności 3456 cm3; rozstaw otworów wynosił 105,5 (tj. odległość między środkami sąsiednich otworów), a przesunięcie ścianek cylindrów 36,6 mm. Pomiędzy otworami cylindrów znajdowały się kanały do przepływu płynu chłodzącego. ilnik 2GR-FE miał żeliwne tuleje cylindrowe typu „spining type” – zewnętrzne powierzchnie odlewów tych tulei miały nieregularne powierzchnie, aby zwiększyć przyczepność tulei do aluminiowego bloku cylindrów.
Wał korbowy, korbowody i tłoki
Wał korbowy 2GR-FE wykonany z kutej stali posiadał cztery czopy i pięć ciężarków wyważających. Łożyska wału korbowego wykonano ze stopu aluminium i, podobnie jak w przypadku łożysk korbowodów, powierzchnie okładzin były mikrorowkowane w celu uzyskania optymalnego luzu olejowego – poprawiło to osiągi podczas rozruchu zimnego silnika i zmniejszyło wibracje silnika. Nasadki łożysk wału korbowego zostały dokręcone za pomocą czterech (4) plastikowych śrub dokręcających dla każdego czopa.
Silnik 2GR-FE miał kute korbowody, które wykorzystywały łożyska aluminiowe. Aby zmniejszyć masę, korbowody i pokrywy były wykonane z wysokowytrzymałej stali i plastikowych śrub dokręcających region bez nakrętek. Ponadto na powierzchniach współpracujących pokryw łożysk zastosowano kołki stożkowe, aby zminimalizować ruch podczas montażu. Tłoki ze stopu aluminium posiadały pokryte żywicą spódnice, aby zminimalizować tarcie, a rowek górnego pierścienia był pokryty powłoką alumitową w celu zwiększenia odporności na zużycie. Korony tłoków miały konstrukcję „stożkową” (ang. tapered squish), aby poprawić sprawność cieplną i zmniejszyć prawdopodobieństwo pukania do silnika (przed zapłonem). Kąt „squish” był ukształtowany skośnie wzdłuż powierzchni ściany komory spalania, aby poprawić przepływ powietrza, promować zawirowania i zwiększyć zasięg płomienia. Dysze olejowe w środku prawego i lewego brzegu bloku cylindrów zapewniały chłodzenie i smarowanie tłoków.
Głowica cylindrów
Silnik 2GR-FE miał głowicę cylindrów wykonaną ze stopu aluminium, która składała się z trzech elementów: pokrywy zaworów, obudowy podzespołu wałka rozrządu i podzespołu głowicy cylindrów. Silnik posiadał również uszczelkę głowicy typu stal-laminat; w celu zwiększenia wydajności uszczelnienia i trwałości, wokół otworu cylindra uszczelki zastosowano podkładkę.
Silnik 2GR-FE posiadał pionowe, „syjamskie” porty wlotowe w celu zmniejszenia ogólnej powierzchni ścian portu, aby zmniejszyć zwilżanie ścian i emisję węglowodorów oraz wąski kąt zaworu w celu stworzenia zwartego kształtu komory spalania.
Wałki rozrządu
Silnik 2GR-FE posiadał podwójne wałki rozrządu wykonane ze stopu żeliwa. Zarówno w pierwotnym jak i wtórnym rozrządzie zastosowano łańcuchy rolkowe o skoku 9,525 mm. Wałki rozrządu zaworów dolotowych były napędzane przez wał korbowy za pośrednictwem głównego łańcucha rozrządu. Wałki rozrządu zaworów wydechowych były napędzane przez wałek rozrządu zaworów wlotowych odpowiedniego banku za pośrednictwem wtórnego łańcucha rozrządu.
Pierwotny łańcuch rozrządu wykorzystywał jeden napinacz łańcucha (typ zapadkowy z mechanizmem bezzwrotnym), a każdy z wtórnych łańcuchów rozrządu dla prawego i lewego banku wykorzystywał jeden napinacz łańcucha. Zarówno napinacze łańcucha pierwotnego, jak i wtórnego wykorzystywały sprężynę i ciśnienie oleju w celu utrzymania właściwego napięcia łańcucha przez cały czas. Ponadto, łańcuchy rozrządu były smarowane za pomocą dysz olejowych.
Profil krzywki 2GR-FE został zaprojektowany z wgłębieniem o promieniu zwiększającym skok zaworu, gdy zawór zaczyna się otwierać i kończy zamykać.
Rolkowe dźwignie zaworowe
Silnik 2GR-FE miał rolkowe dźwignie zaworowe z wbudowanymi łożyskami igiełkowymi, które zmniejszały tarcie występujące między wałkami rozrządu a rolkowymi dźwigniami zaworowymi (które uruchamiały zawory). Hydrauliczny regulator luzu – umieszczony w punkcie podparcia dźwigni rolkowej – składał się głównie z tłoka, sprężyny tłoka, kulki kontrolnej i sprężyny kulki kontrolnej. Poprzez wykorzystanie ciśnienia oleju i siły sprężyny, regulator luzu utrzymywał stały zerowy luz zaworu.
Olej silnikowy, który został dostarczony przez głowicę cylindra i wbudowany wiosna uruchomiła hydrauliczny regulator luzu. Ciśnienie oleju i siła sprężyny, która działała na tłok będzie naciskać wahacza rolkowego do krzywki, aby dostosować luz zaworu, który został utworzony podczas pracy zaworu. W rezultacie regulator luzu utrzymywał stały, zerowy luz zaworów.
Zawory i Dual VVT-i
Silnik 2GR-FE miał cztery zawory – dwa ssące i dwa wydechowe – na cylinder. Spośród nich,
- zawory dolotowe miały średnice 38,0 mm i skok zaworu 10,9 mm; i,
- zawory wydechowe miały średnice 32,0 mm i skok zaworu 10,7 mm.
„Podwójne zmienne fazy rozrządu zaworów z inteligencją” (Toyota’s „Dual VVT-i”) system dostosował wałki rozrządu zaworów dolotowych i wydechowych w zakresie 40 stopni i 35 stopni odpowiednio (w stosunku do kąta wału korbowego), aby zmienić rozrząd zaworów. Przynajmniej w modelu XV40 Aurion, silnik 2GR-FE miał nakładki zaworów, które zmieniały się od 1 stopnia do 76 stopni (w stosunku do kąta wału korbowego); czas trwania zaworów ssących wynosił 248 stopni, a czas trwania zaworów wydechowych 244 stopnie.