0毫米、标定功率3000马力（2200千瓦）。1960年初，长辛店机车车辆工厂成立大功率内燃机车领导小组，并提出了3000马力电力传动干线货运柴油机车的设计建议书，并开始16V240Z型柴油机的试制工作。1961年10月，首先制成双缸试验机，并送往铁科院环形铁道试验站进行各项性能试验。1964年9月，第一台16V240Z型柴油机样机完成组装。由于涡轮增压器落后于整体研制进度，因此首先利用一台原用于米格-17战斗机的，借用发动机的涡轮进行高增压模拟试验。随后，为16V240Z型柴油机配套的TZ-400型涡轮增