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机车装用一台251Д型柴油机（苏联国家标准GOST型号为12ЧН21/21） <ref>[https://www.bilibili.com/read/cv4116425/ 【科普】苏联最强大的窄轨内燃机车——TG16型内燃机车]，哔哩哔哩，2019-12-07</ref> ，是一种12气缸、[[四冲程]]、二级增压带中间冷却的V型高速柴油机，气缸直径为210毫米，活塞行程为210毫米，额定转速为每分钟1500转，装车功率为2400马力（1,765千瓦），单位燃料消耗量为155克/有效马力·小时。柴油机采用了[[废气]][[涡轮增压器]]，并设有增压[[空气]]中间冷却器（中冷器）。柴油机净重8900公斤。