5B型柴油机车装用一台由大连机车车辆厂设计及制造的12V240ZJF型柴油机，属于240/275系列柴油机产品之一，许多零部件能够和同系列的16V240ZJC、12V240ZJ、12V240ZJD型柴油机通用互换。8V240ZJ型柴油机是一款12气缸、四冲程、V型结构、直接喷射、废气涡轮增压、增压空气中间冷却的中速柴油机。为240毫米，活塞行程为275毫米，气缸V形夹角为50°，额定转速为每分钟1,000转，最低空载转速为每分钟430转，标定工况下的平均有效压力为1.626兆帕（每平方厘米16.58公斤），