На кафедрі працює сертифікована галузева науково-дослідна лабораторія "Підвищення паливно-експлуатаційної економічності та покращення екологічних показників дизельної тяги".

Лабораторія виконує послуги, як для  потреб університету, так і для сторонніх організацій на платній основі.

З часу створення кафедра виконувала науково-дослідні роботи з розробки нових та модернізації існуючих енергетичних установок з метою підвищення їх надійності та економічної ефективності. Ці проблеми вирішувалися у співробітництві з багатьма підприємствами та організаціями, що розташовані практично на всій території колишнього СРСР. Значний обсяг НДР з широкою географією замовників кафедра і її галузева НДЛ могли виконати завдяки наявності наукових шкіл:

• підвищення техніко-економічних показників транспортних ДВЗ;
• підвищення техніко-економічних показників теплоенергетичного устаткування залізничного транспорту та інших галузей промисловості;
• проблеми екології на залізничному транспорті.

Величезний обсяг науково-дослідних робіт був проведений з багатьма залізницями колишнього СРСР з теплотехнічної модернізації тепловозів ТЕ3, ТЕ10, ТЕМ2, ТЕ116, ЧМЕ3. Проводилися НДР з багатьма двигунобудівними заводами і КБ з підвищення техніко-економічних показників транспортних ДВЗ типу СМД, 2Д100, 10Д100, ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, ПДГ-1М, ПДГ-2, 17ПДГ, 250ДГ, 6ЧН12/14, 12ЧН14/14, 6ЧН25/34, 8ЧН25/34, 6ЧН26/34, 4ЧН8,5/11. Наукові розробки доводились до конкретних конструкцій, їх випробування та впровадження. За розробку, дослідження та впровадження у виробництво дизелів типу СМД з газотурбінним наддувом А.Е. Сімсону разом з працівниками КБ і заводу у 1983 р. було присуджено Державну премію СРСР.

Наприкінці 80х років за завданням МШС колишнього СРСР кафедра почала займатися питаннями екології на залізничному транспорті. Кафедра почала виконувати, крім інших, НДР екологічної спрямованості та одержала за рішенням «Укрзалізниці» статус головної з дизель-генераторних силових установок та екології. Спеціалістами кафедри розроблено низку нормативних документів з нормування енергоресурсів, з проблем екології. Проведено дослідження щодо використання нових видів палива, вивчення причин і наслідків забруднення ґрунту відходами підприємств залізничного транспорту, використання таких відходів як палива. Галузева НДЛ виконала роботу із створення витратоміру палива та пункту екологічного контролю тепловозних дизелів.

Зараз серед НДР кафедри – роботи, пов’язані з модернізацією та удосконаленням тепловозного парку і парку дизель-поїздів. Такими є дослідження з вибору конструктивних та регулюючих параметрів дизелів типу Д80, удосконалення системи наддуву дизеля 6ТД, удосконалення і впровадження в локомотивних депо та ТРЗ пунктів екологічного контролю та методики оцінки економічності роботи тепловозів після ремонту.

За результатами НДР співробітниками кафедри та академії захищено 8 докторських, понад 50 кандидатських дисертацій, отримано понад 70 авторських свідоцтв та патентів на винахід, надруковано 14 монографій, 2 підручники, 9 навчальних посібників, понад 700 наукових статей. Прізвища та наукові праці вчених кафедри - професора А.Е. Сімсона, професора Г.Б. Розенбліта, професора О.А. Ярхо, професора С.А. Єрощенкова відомі далеко за межами колишнього СРСР. Вчені кафедри - д.т.н., проф. Сімсон А.Е.; д.т.н., проф. Коваль І.А.; д.т.н., проф. Зайончковський В.М.; к.т.н., доц. Куриць О.А. - відзначені державними преміями колишнього СРСР і України за роботи в області теорії робочих процесів дизелів, газотурбінного наддуву, паливної апаратури дизельних двигунів, допоміжних систем, екології дизельних транспортних установок та видання навчальної літератури.