Возможность работы с высоким давлением вспышки обеспечивалась силовой схемой двигателя с несущими стальными болтами, литым алюминиевым блоком, разгруженным от действия газовых сил, а также отсутствием газового стыка.

Улучшению процесса продувки и наполнения цилиндров способствовала в определенной мере газодинамическая схема с использованием кинетической энергии отработавших газов и эжекционного эффекта. Специально подобранная форма камеры сгорания позволила улучшить процесс смесеобразовании и сгорания.

С одной стороны к торцу блок-картера двигателя крепилась плита с турбиной и водяным насосом, с другой — плита главной передачи и крышка с приводами к центробежному нагнетателю с поворотными лопатками направляющего аппарата, регулятору, датчику тахометра, компрессору высокого давления и воздухораспределителю.

В январе—марте 1958 г. соответствующими приказами Министерством обороны и ГКОТ для завода №75 была утверждена НИР на создание унифицированных танковых двигателей на базе двухтактного двигателя 5ТД. Целью этой НИР являлось упрощение производства, снабжения запасными частями, организации ремонта, обучения личного состава и эксплуатации танковых двигателей в армии за счет создания на базе дизеля 5ТД двигателей для танков других типов: легкого — мощностью не менее 221 кВт (300 л.с.) и тяжелого — мощностью не менее 735 л.с. (1000 л.с.). Гарантийный срок службы в танке для данных двигателей устанавливался, соответственно, 300 и 400 ч.

Летом 1959 г. дизель 5ТД прошел межведомственные испытания в опытном танке «Объект 430».

В том же году главным конструктором А.А. Морозовым было принято решение форсировать двигатель 5ТД до мощности 515 кВт (700 л.с.) для установки в опытный танк «Объект 432», принятый впоследствии на вооружение под маркой Т-64. Форсированный вариант дизеля получил наименование 5ТДФ. Его мощность увеличили за счет повышения производительности топливной аппаратуры и изменения передаточного числа в приводе нагнетателя.

Несмотря на то что по своим характеристикам и конструктивным решениям дизель 5ТДФ превосходил однотипный двигатель L-60 британского основного танка «Чифтен», он не был пригоден для создания семейства двигателей, так как оказался слишком дорогим и сложным в производстве. Кроме того, двигатель в первое время имел низкую надежность работы. Конструкция дизеля 5ТДФ требовала технологического уровня авиационного моторостроения. Таким уровнем завод им. Малышева в то время не располагал, поэтому двигатель прошел трудный путь доводки и освоения в производстве и эксплуатации.

К доводке двигателя были подключены отраслевые институты: НИИД, ВНИИ-100, филиал ВНИИ-100, Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ), ЦИАМ, Центральный научно-исследовательский институт металлов (ЦНИИМ), Научно-исследовательский институт авиационной технологии (НИАТ), Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт (ЦНИТИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт подшипниковой промышленности (ВНИИПП); академические институты: Институт электросварки имени Патона (ИЭС), институт проблем материаловедения (ИПМ), институт проблем машиностроения (ИПМаш), институт химии присадок (ИХП, Баку); учебные институты: Харьковский авиационный институт (ХАИ), Харьковский политехнический институт (ХПИ), Ворошиловградский машиностроительный институт (ВМИ).

Внешние характеристики дизеля 5ТДФ.

Дизель 5ТДФ.

Поперечный разрез дизеля 5ТДФ.	Турбина  дизеля 5ТДФ.	Нагнетатель дизеля 5ТДФ