1889年鲤嫡，德國科學(xué)家魯?shù)婪?迪澤（ Dr. Rudolf Diesel ) 獲得壓縮式點火發(fā)動機專利歉井，人們用他的名字命名這一發(fā)動機-柴油機（Diesel Engine)柿祈。魯?shù)婪颉さ蠞桑≧udolf Diesel）基于熱力學(xué)中的卡諾循環(huán)，設(shè)想將噴入氣缸的柴油和吸入的空氣高度壓縮哩至，使其溫度超過柴油的自燃溫度躏嚎，（汽油發(fā)動機吸入燃氣混合氣后要由電火花點燃）柴油在發(fā)動機氣缸內(nèi)爆燃，推動氣缸活塞運動菩貌，活塞通過連桿驅(qū)動輸出軸轉(zhuǎn)動卢佣。

當(dāng)柴油機發(fā)明后，人們開始琢磨著如何將這發(fā)動機應(yīng)用到鐵路機車中箭阶。1906年虚茶，柴油機發(fā)明者迪澤（Diesel）和德國鐵路工程師阿道夫·克勞茨（Adolf Klose）、瑞士發(fā)動機制造商格林·蘇爾壽（Gebrüder Sulzer）成立了狄塞爾-蘇爾壽-克勞茨有限公司（Diesel-Sulzer-Klose GmbH）仇参，專門設(shè)計生產(chǎn)鐵路柴油機車嘹叫，并設(shè)計生產(chǎn)世界第一臺柴油機動力機車，于1912年在瑞士 Winterthur–Romanshorn 鐵路上運行試驗诈乒。1913年的運行試驗中罩扇，發(fā)現(xiàn)了一些問題，當(dāng)改進工作進行時抓谴，1914年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)暮蹂。所有的試驗和改進工作被迫停止。? 最終沒有形成產(chǎn)品癌压。

魯?shù)婪?迪澤（Rudolf仰泻，Diesel）1858年3月18日-1913年9月29日

在內(nèi)燃機車作為火車頭，成為牽引機車之前滩届。一種柴油機驅(qū)動的軌道車輛首先發(fā)明集侯。1903年匈牙利Weitzer railmotor公司設(shè)計了第一臺內(nèi)燃機驅(qū)動的電傳動軌道車輛。不過內(nèi)燃機是汽油機, 法國公司 De Dion-Bouton 制造帜消，電機是德國西門子公司制造棠枉。總共制造了65輛內(nèi)燃機車和40輛加掛車輛泡挺。最后一輛內(nèi)燃機在1965年退役辈讶。這輛車的傳動系統(tǒng)是電力傳動。內(nèi)燃機車的傳動系統(tǒng)（power transimission)是將內(nèi)燃機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換到機車輪對的驅(qū)動力（也成為牽引力）娄猫。

1903年贱除，內(nèi)燃機軌道車

1903年內(nèi)燃軌道車

奧地利的氣油機動力軌道車輛（Mckeen railcar ）100馬力生闲，共生產(chǎn)115輛，攝于1911年

1914年月幌，世界第一臺柴油機電動車由德國公司W(wǎng)aggonfabrik Rastattirst設(shè)計碍讯，采用了 瑞士Sulzer AG公司的柴油機和Brown, Boveri & Cieiesel公司的電氣設(shè)備。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后扯躺，這臺機車作為稀罕物封存起來未用捉兴。直到1922年，一戰(zhàn)結(jié)束后录语，這臺柴油機電動車在瑞士開始使用倍啥，直到1965年。

瑞士和德國公司聯(lián)合研制的柴油機電傳動車

1922年意大利的菲亞特（Fiat）公司 宣布制造一臺柴油機電傳動車钦无，沒有找到這早期的軌道電傳動車資料逗栽，菲亞特公司1930年生產(chǎn)的柴油機電傳動車（Littorina)陳列在鐵路博物館。

1930年意大利菲亞特（Fiat）公司制造的柴油機電動車Fiat ALn 556, 現(xiàn)陳列在Pietrarsa 鐵路博物館

法國柴油機軌道電車失暂，1933年

1925 美國 ALCO （American Locomotive Company) 設(shè)計開發(fā)了一種柴油機電傳動的小型機車（ Boxcabs）彼宠。 公司采用美國GE公司的發(fā)動機，牽引電機和控制系統(tǒng)弟塞，訂購英Ingersoll Rand 公司的柴油機凭峡。ALCO公司主要負責(zé)總體設(shè)計，包括轉(zhuǎn)向架决记，齒輪箱摧冀，和車體輪對。柴油機驅(qū)動主發(fā)動機系宫，生成600伏的直流電索昂，帶動四個牽引電機，每一電機通過齒輪驅(qū)動輪軸扩借，這與現(xiàn)代的電傳動機車相同椒惨。該車與上述的內(nèi)燃機電車不同，不帶車廂潮罪，僅是機車頭康谆。機車本來是為編組站（Switch Yard并齐，請看編組站章節(jié)）設(shè)計使用的诈火，稱為調(diào)車機車猴凹，兼顧短程運輸（鐵路術(shù)語：小運轉(zhuǎn)）挂签。1923年，紐約市禁止污染嚴重的蒸汽機車進入紐約市的范圍寄啼。這款機車（Boxcabs）正好適用城郊的客運咐汞。它比外部輸電的電動車的造價要低得多引有。

軌道柴油-電傳動調(diào)車（ boxcab） 陳列在北阿拉巴馬鐵路博物館细层。

早期的調(diào)車機車

早期的調(diào)車機車（Boxcab）

1937年忱叭，英國制造的柴油機-j機械傳動調(diào)車機車（Shunter）

1924年隔崎，真正的線路（干線）內(nèi)燃機車在前蘇聯(lián)（現(xiàn)烏克蘭）的基鋪（Kiev）開始運營。這一內(nèi)燃機車韵丑，在蘇聯(lián)使用了30多年，雖然沒有形成系列產(chǎn)品虚缎，但為其它蘇聯(lián)的內(nèi)燃機車發(fā)展提供了樣本撵彻。

蘇聯(lián)早期干線內(nèi)燃機車，1924年实牡。

1929年陌僵，德國公司（Deutsch ReichsBahn）制造了第一臺柴油機驅(qū)動的氣動火車（diesel-pneumatic locomotive）。乍一看該機車是臺蒸汽機車创坞。因為其輪對的驅(qū)動方式跟蒸汽機車一樣碗短，機械傳動系統(tǒng)。柴油機驅(qū)動氣缸题涨，氣缸通過連桿直接驅(qū)動輪對偎谁。這種方式的驅(qū)動不需車載發(fā)電機和驅(qū)動電機。該機車使用的發(fā)動機是6缸1000/1200馬力(ph)纲堵，原是為德國的潛水艇（ U-boats）設(shè)計的巡雨。機車最大軸重18噸，設(shè)計時速70公里/小時席函，4-6-4式铐望。顯然這款機車并沒有得到廣泛的應(yīng)用。

柴油機動力-機械傳動機車茂附，1929年正蛙，德國制造。

機車加裝外殼

美國通用電氣公司（GE）在20世紀初涉足鐵路軌道車市場营曼，而作為通用電氣創(chuàng)始人之一的托馬斯·愛迪生（ Thomas Edison）也于1880年進行了電力軌道車的實驗乒验，通用電氣（GE）公司于1895年首次推出了電力機車原型車。由于高成本的電氣化費用溶推，GE開發(fā)隨車柴油機-發(fā)電機向牽引電動機供電徊件，電傳動柴油機車。剛開始研制就遇上技術(shù)困難-柴油機和電動機協(xié)調(diào)性或功率匹配欠佳蒜危。到1914年虱痕，一位通用電氣工程師赫爾曼·萊帕（Hermann Lemp）發(fā)明了一種可靠的直流電力控制系統(tǒng)并申報了專利。該控制系統(tǒng)將內(nèi)燃發(fā)動機調(diào)節(jié)器與發(fā)電機和牽引電動機自動耦合辐赞，內(nèi)燃電傳動機車上就無需由第三者來人工調(diào)節(jié)發(fā)動機 部翘。這個系統(tǒng)的意義在于解決了電傳動柴油機車的控制協(xié)調(diào)問題。

當(dāng)時鐵路電氣化成本非常高的情況下响委，這種柴油機-電傳動機車的應(yīng)用相當(dāng)經(jīng)濟新思。1920年代中期窖梁，美國鮑德溫機車廠（Baldwin Locomotive Works）也設(shè)計生產(chǎn)了一種電傳動柴油機車的原型車，采用西屋電氣公司（Westinghouse Electric）的電器設(shè)備夹囚，主要運用于難以運行蒸汽機車的路段纵刘，例如缺水、缺煤的地方荸哟。1929年假哎，加拿大國家鐵路向西屋電氣訂購了兩臺柴油機車，成為北美首家將柴油機車運用于鐵路干線的鐵路公司鞍历。

與傳統(tǒng)的蒸汽機車相比舵抹，內(nèi)燃機車動力強大，沒有煤煙污染劣砍，而且維護要相對容易惧蛹。在1930年代的北美大陸，電傳動柴油機車迅速成為鐵路干線上的主力刑枝，蒸汽機車開始逐步被柴油機車取代香嗓，并出現(xiàn)了一些由單機功率900～1000千瓦柴油機車多節(jié)重聯(lián)連掛組成的干線柴油機車。

中國首臺液力傳動內(nèi)燃機車“衛(wèi)星”? 號仅讽，1957年由青島四方機車廠制造陶缺。1000馬力，最高時速140公里/小時

傳動系統(tǒng)是內(nèi)燃機車除發(fā)動機外的重要系統(tǒng)洁灵。有幾種不同的類型饱岸。

內(nèi)燃機車機械傳動。這個結(jié)構(gòu)比較簡單

機械傳動系統(tǒng)較為簡單徽千，主要就是通過柴油機帶動齒輪苫费，齒輪通過連桿（coupling rod)驅(qū)動輪對。這種機車功率較小双抽，主要是用在廠礦和港口百框。

機械傳動的內(nèi)燃機機車原理圖

機械傳動的內(nèi)燃機車, 英國barrow hill roundhouse 博物館，建造于1960年

電傳動柴油機（Diesel-Electric）牍汹，是用機車上柴油機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)化為動力铐维，再由牽引電動機驅(qū)動車輪。初期的內(nèi)燃機車都使用調(diào)速簡單的直流電動機來帶動車輪慎菲，1960年代嫁蛇，由于高容量的變流器（rectifier）的應(yīng)用，直流發(fā)電機被交流發(fā)電機取代露该。1980年代睬棚，高功率的逆變器（inverter）出現(xiàn)，變壓變頻VVVF （variable-voltage,variable-frequency）控制技術(shù)的應(yīng)用，? 使得三相交流（AC） 牽引電機取代直流（DC）電機抑党，簡化換向器（commutator ）和電刷（ brushes）包警，因為交流牽引電動機比直流電動機結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小底靠，易于維護害晦，功率更大，但是需要配搭技術(shù)和質(zhì)量高的逆變器（直流-交流轉(zhuǎn)換）苛骨。按照直流和交流的制式篱瞎，電傳動可分為：

直流電力傳動（直-直）：牽引發(fā)電機和電動機均為直流電機。

交—直流電力傳動：使用三相交流同步發(fā)電機痒芝，發(fā)出交流電經(jīng)過整流器裝置變?yōu)橹绷麟姡?yīng)直流牽引電動機牵素。

交—直—交流電力傳動：使用三相交流同步發(fā)電機严衬，發(fā)出交流電通過整流器變?yōu)橹绷麟姡娐分泻愣ㄖ绷麟妷和ㄟ^逆變器調(diào)節(jié)其振幅和頻率笆呆，將直流電逆變成變頻調(diào)壓交流電请琳，供給交流牽引電動機。

內(nèi)燃機車電傳動交-直-交系統(tǒng)

GE 6000馬力 （4500KW）電傳動內(nèi)燃機車赠幕，是目前世界最大馬力的單機內(nèi)燃機車俄精。

GM（General Motor)公司制造的 雙機電傳動內(nèi)燃機車，DDA40X 榕堰，6,600 馬力 (4920kw) 該機車取名“世紀” 號竖慧，是在1971年，美國太平洋鐵路建成100周年時年出廠逆屡。

Prima 系列電傳動內(nèi)燃機車是由法國Alstom公司造圾旨。 1990年代后期開始投入市場，到2008年魏蔗，已售1,750 輛Prima 內(nèi)燃機車砍的。2009年，第二代 Prima 內(nèi)燃機車已上市莺治。

中國的內(nèi)燃機車主要電傳動機車廓鞠，其中，東風(fēng)系列國產(chǎn)的主要產(chǎn)品谣旁。早期的東風(fēng)機車東風(fēng)3以前床佳，都是直-直系統(tǒng)，從DF4開始蔓挖，機車傳動系統(tǒng)改成交-直系統(tǒng)夕土。大連機車廠是主要的生產(chǎn)廠家，其它廠家資陽廠，四方廠怨绣，唐山機車廠角溃，和大同機車廠都參與東風(fēng)系列機車的生產(chǎn)制造，到2007年篮撑，東風(fēng)系列共生產(chǎn)了一萬多臺减细。

東風(fēng)4電傳動內(nèi)燃機車。至少生產(chǎn)了4500臺（1950千瓦）

東風(fēng)3 型內(nèi)燃機車（1050千瓦）生產(chǎn)了230臺赢笨，

唐山機車廠生產(chǎn)的東風(fēng)5內(nèi)燃機車（1213千瓦）未蝌，生產(chǎn)1014臺。調(diào)車兼小運轉(zhuǎn)功能茧妒。

從羅馬尼亞引進的ND2內(nèi)燃機車萧吠，直-直電傳動系統(tǒng)，1280千瓦桐筏，共引進284臺纸型。

1984-1986年從美國GE 公司引進的ND5內(nèi)燃機車，交-直電傳動系統(tǒng)梅忌，2550千瓦（Kw)狰腌，共引進了442臺。

2007年后牧氮，中國開始與美國GE和EMD(原美國GM）公司合作共同生產(chǎn)制造大功率內(nèi)燃機車琼腔，中國內(nèi)燃機車生產(chǎn)制造的水平迅速提高。這些大功率機車都用現(xiàn)代交-直-交技術(shù)踱葛，到今天丹莲，近2000臺大功率機車已生產(chǎn)。同時有自主產(chǎn)權(quán)的新型現(xiàn)代機車正在試行剖毯。

戚墅堰機車廠與美國GE合作生產(chǎn)的內(nèi)燃機車（4460千瓦）圾笨，迄今已生產(chǎn)800多臺。

資陽機車廠制造的新型內(nèi)燃機車

戚墅堰機車廠制造的新型內(nèi)燃機車

大連機車廠生產(chǎn)的新型內(nèi)燃機車

液力傳動內(nèi)燃機車系統(tǒng)圖

液力傳動柴油機車（Diesel-Hydraulic）逊谋，使用液力變扭器（torque-converter）擂达，用液力把內(nèi)燃機的動力傳到輪對上。液力變扭器主要有三個部分：離心式油泵胶滋，渦輪及中間固定導(dǎo)論板鬓。離心式油泵和內(nèi)燃機曲軸相連，當(dāng)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)動時究恤，離心式油泵隨之轉(zhuǎn)動俭令，把傳動液通過導(dǎo)論泵向渦輪，渦輪被傳動液沖擊帶動而旋轉(zhuǎn)部宿，渦輪連接齒輪箱抄腔，驅(qū)動輪對瓢湃。這和自動擋汽車的傳動方式類似。

液力傳動的內(nèi)燃機車結(jié)構(gòu)較電傳動機車簡潔赫蛇，重量輕绵患，不像電力傳動機車同時需要發(fā)電機，整流柜／逆變器和電動機等部件悟耘。即在同樣的機車重量下落蝙，液傳機車的功率一般都比電傳機車大。以中國的東方紅3型（液傳機車）和東風(fēng)型（電傳機車）為例暂幼，東方紅3型重量為92噸筏勒，功率達1980kW；而東風(fēng)型車重126噸（電傳動）旺嬉，功率僅1500kW管行。而且液力傳機車不需要消耗電傳機車電機設(shè)備，制造成本較低邪媳。然而在同等功率下病瞳，液力傳動的機車，耗油量要高出10~20%悲酷，經(jīng)濟性較差。

當(dāng)液力機車起動和低速運行時亲善，變扭器中的渦輪轉(zhuǎn)速很低设易，傳動油對渦輪葉片的壓力就很大，從而滿足機車起動時牽引力大的需求蛹头；當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速隨著機車運行速度提高而加快時顿肺，傳動液對渦輪葉片的壓力也逐漸減小，正好滿足機車高速運行時對牽引力小的需求渣蜗。在特定的負載條件下屠尊，液傳機車的功率傳遞效率比電傳機車略高。全負載情況下耕拷，液傳的效率稍高于電傳讼昆；半負載情況下，液傳效率會進一步提升骚烧，而電傳效率會進一步下降浸赫。功率越小，液力傳動的優(yōu)勢就越明顯赃绊，功率越大液力傳動效率越低既峡，依靠提高泵輪轉(zhuǎn)速推高功率使變扭器發(fā)出高熱，造成能量流失碧查，這時電力傳動更有優(yōu)勢运敢。

NY6，NY7型柴油機車是西德亨舍爾（Henschel Werke）公司于1970年代為中國鐵路設(shè)計制造的液力傳動柴油機車車。該型機車是采用雙機組設(shè)計的干線貨運機車传惠，設(shè)有兩套相同而又互相獨立的動力傳動機組迄沫，機車最大速度為120公里/小時，機車名義功率為4600馬力涉枫，最大運用功率為4300馬力邢滑。NY7發(fā)動機功率略大一點，5000馬力愿汰。

NY6液力傳動內(nèi)燃機車困后，1970制造，陳列于北京鐵路博物館

液力傳動柴油機車的功率難以提升衬廷，因為液力傳動裝置受到泵輪摇予、變扭器箱體金屬強度的限制，只能有限度承受并傳遞非常巨大的液壓力吗跋。至2006年侧戴，德國福伊特公司才研制出世界上首臺功率達5000馬力的液傳內(nèi)燃機車Voith Maxima 40cc（德語：Voith Maxima），但電傳機車早在十幾年前已達到同功率級別跌宛。早期的液傳機車技術(shù)未成熟酗宋，故障率稍高。但液力變扭器傳動裝置本身沒有磨耗零件疆拘，只要金屬質(zhì)量蜕猫、精度達標，機車可靠性可以相當(dāng)高哎迄，保養(yǎng)也更便捷回右。

德國液力傳動大馬力內(nèi)燃機車（Voith Maxima 40cc）2006年生產(chǎn)

在鐵路發(fā)展方向為重載和高速的國家，如中國和北美洲漱挚，大部分的柴油機車都是採用電力傳動翔烁，這是因為液傳機車無法發(fā)展為單機大功率內(nèi)燃機車。而在日本和歐洲旨涝，尤其是德國蹬屹，以電力為主要牽引動力，客車普遍使用高速列車颊糜，內(nèi)燃機車居于次要的位置哩治，大多用于中速輕載或調(diào)車作業(yè)，對功率要求不高衬鱼，而液傳機車正擁有中低速牽引力較大的特點业筏，所以這些國家的柴油機車主要為液力傳動。

中國的液力傳動內(nèi)燃機車鸟赫，也有過不凡的歷史蒜胖，北京二七機車車輛廠消别，1970年曾設(shè)計過6000馬力的液力傳動內(nèi)燃機車，實質(zhì)上是雙發(fā)動機和雙液力傳動系統(tǒng)台谢。由于質(zhì)量問題寻狂，試運不久就下線了。接著該廠又研發(fā)了2700馬力的液力傳動內(nèi)燃機車朋沮，主要用在客運蛇券。經(jīng)過數(shù)年的努力，終于在1975年定型批量生產(chǎn)樊拓。1975-1990年間纠亚，該機車在中國扮演重要的客運角色。1991年筋夏，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)政策規(guī)定電傳動內(nèi)燃機為主蒂胞，該廠液力傳動產(chǎn)品逐年減少，直到2017年条篷，這個近百年歷史的老廠終于關(guān)閉骗随。

北京型大功率液力傳動內(nèi)燃機車，1970年

北京型客運液力傳動內(nèi)燃機車

中國四方機車廠生產(chǎn)的DFH液力傳動內(nèi)燃機赴叹，現(xiàn)陳列在北京國家鐵路博物館鸿染，DFH1-7系列機車。從1964年開始 到1983年乞巧，四方機車廠生產(chǎn)了DFH1 102臺（1200K?w）牡昆，DFH3（1440kw） 268臺。主要是客運機車摊欠。

DFH2和DFH5主要是調(diào)車機車（650-750kw）資陽機車廠和四方機車廠生產(chǎn)，共生產(chǎn)了約600臺柱宦。

內(nèi)燃機車的是個老產(chǎn)品些椒，但內(nèi)燃機車在世界范圍內(nèi)還是廣泛的應(yīng)用，包括美國在內(nèi)的發(fā)達國家掸刊，內(nèi)燃機車還是貨運的主力免糕。大功率機車，多機串聯(lián)的牽引方式忧侧，還在應(yīng)用石窑。

美國阿拉斯加州的運煤重載貨車，有七臺內(nèi)燃機串聯(lián)牽引蚓炬，總功率達64000馬力松逊，頗為壯觀。

雙動力源鐵路機車（electro-diesel locomotive）是指牽引電機的電源肯夏，既可以使用車載的柴油發(fā)電機組作為動力源经宏，又可以從供電系統(tǒng)通過車頂?shù)碾姽@得電能犀暑。雖然雙動力源，但機車共用牽引電機烁兰。

同時結(jié)合了電力機車和電力傳動內(nèi)燃機車的特點耐亏。當(dāng)車輛在電氣化鐵路上運行時可采用電力模式，當(dāng)機車運行到非電氣化鐵路上時可以切換到內(nèi)燃模式沪斟，實現(xiàn)電氣化鐵路和非電氣化鐵路間不停車的連續(xù)運行广辰，具有縮短列車運行時間、擴大機車車輛運行范圍主之、提高機車車輛運用效率等優(yōu)點择吊。

當(dāng)然，雙動力源機車的設(shè)計杀餐，根據(jù)線路和具體情況分三類干发，電力機車為主柴油機為輔，柴油機為主電力供電為輔史翘，柴油動力和供電均分枉长。美國GE Genesis 系列雙動力源機車就是以柴油機為主。（P32AC-DM, EMD DM30AC)

德國雙動力源機車ALP-45DP琼讽，2010年在柏林新型機車展覽會必峰，柴油動力和供電動力各占一半

奧地利 FEVE 雙動力源進車，牽引一列貨車通過El Berrón車站钻蹬，主要以電力機車為主吼蚁。

加拿大Bombardier公司為法國雙動力源客車機車SNCF B85200，2013年 電網(wǎng)電壓1.5 kV DC and 25 kV AC问欠。

雙動力源客車機車肝匆，瑞士Stadler Rail 公司制造，該機車2004第一臺下線顺献，到2015年4月旗国，共生產(chǎn)制造了1094輛。有十幾個國家使用注整，包括德國能曾，英國，加拿大肿轨，荷蘭寿冕，瑞典，挪威...

美國GE公司的 Genesis 系列雙動力源客車機車是為國家鐵路客運公司Amtrak 生產(chǎn)制作的椒袍，1993年開始使用驼唱，之今有 P40DC, P42DC, 和P32AC-DM三的型號。.

最后介紹混合動力鐵路機車（hybrids locomotive)驹暑，混合動力鐵路車輛的特點是具有可充電儲能裝置曙蒸，可利用柴油發(fā)電機組捌治、大容量蓄電池組單獨或兩者混合提供動力，不用電氣化鐵路供電系統(tǒng)獲得外部電源纽窟。

Prototype HD300-901 at Tokyo Freight Terminal in May 2013肖油，東芝公司制造

美國GE 公司混合動力鐵路機車“green goat”號，2005年開始應(yīng)用臂港。