Висвітлено теорію математичного моделювання характеристик теплових чотиритактних двигунів типу Д80 з оптимізацією їх конструктивних і регулювальних параметрів. Розроблено методику розрахунку та оцінено економічний ефект від модернізації тепловозного парку Укрзалізниці одним типорядом дизелів Д80. Наведено результати стендових та експлуатаційних випробувань дизелів 1Д80Б і 4Д80Б. Запропоновано усереднену гістограму режимів завантаження дизеля маневрового тепловоза, одногодинний експлуатаційний цикл з метою проведення реостатних випробувань. Вперше експериментальним методом визначено значення коефіцієнта, який враховує вплив перехідних процесів на середньоексплуатаційні витрати палива дизеля маневрового тепловоза.