Значительную часть маневровой работы на железных дорогах выполняют тепловозы, наиболее распространенными силовыми машинами которых являются поршневые двигатели. В статье приведены сведения о тенденциях модернизации энергомашин для тепловозов, на основе численного моделирования рассмотрены вопросы совершенствования рабочих процессов тепловозных двигателей, конвертированных на газообразное топливо, для улучшения их эксплуатационных показателей. Предложен вариант доводки рабочего процесса для трех газопоршневых двигателей, который позволил снизить удельный расход топлива до 11,5 %, а выбросы NOx в 2-10 раз при сохранении мощности в пределах ±10 % по сравнению с базовыми дизелями.