1.2 内燃机车的分类、型号和轴列式
1.2.1 内燃机车分类
内燃机车种类较多，一般按用途和传动方式分类。
1.按用途分类
（1）货运机车——机车具有较大的牵引力，用以牵引吨位较大的货物列车。
（2）客运机车——机车具有较高的运用速度和起动加速度，用以牵引速度较高的旅客列车。
（3）调车机车——用于列车的解体、编组和牵出、转线、车辆的取送、转场、整理、出入段等工作。其特点是频繁地起动和停车。因此这种机车要求瞭望方便，具有足够的黏着重量和必要的功率。调车机车可分为站内调车和编组站调车两种，前者适用于客运站、货运站进行部分列车的摘挂与牵引作业，所需功率较小；后者适用于编组站进行全列车的解体与编组作业，所需功率较大，因此这种机车还可以兼任短途运输（小运转）。
（4）内燃动车组——用来运送旅客、行李、货物或公务用的以内燃机为动力的轨道车辆称为内燃动车。内燃动车组则是由至少两辆具有上述定义的动车或至少一辆这样的动车和一辆或一辆以上的拖车（非动车组）组成的列车组。内燃动车组用于牵引近郊旅客列车和中、短途高速旅客列车。
（5）工矿机车——厂矿内部运输或地方铁路、森林铁路等牵引用。
2.按传动方式分类
按传动方式的不同，内燃机车分为机械传动、电力传动和液力传动三种。
（1）机械传动内燃机车
在柴油机与轮对之间设离合器和变速箱，利用变速箱改变柴油机曲轴与轮对间的传动比，以调节机车的牵引力和运行速度。这种传动结构简单、效率高，但功率利用系数低，换挡时有功率中断，易引起冲动，所以干线机车一般不采用机械传动，只用于小型机车上。
（2）电力传动内燃机车
按牵引发电机和牵引电动机电流制的不同，电力传动又可分为直—直流、交—直流、交—直—交流和交—交流等几种。
①直—直流电力传动
柴油机驱动直流牵引发电机，发出的直流电经导线输送给直流牵引电动机，牵引电动机输出的功率通过电枢轴上的小齿轮与车轴上的大齿轮互相啮合传给车轴，使机车获得牵引力（图1-1）。
图1-1 直—直流电力传动工作原理示意图
1—柴油机；2—直流牵引发电机；3—小齿轮；4—大齿轮；5—轮对；6—直流牵引电动机
直流牵引发电机功率的提高是有限制的，只有电枢的线负荷及整流片间的电压不超过它们的允许值时，才能有满意的整流。为了增加功率，只有增大电枢直径，但体积受到机车车辆限界的限制。为不超过一定的电枢圆周速度，电枢直径也受到电机转速的限制。一般直流电机的极限可用Pn因数表示（P为柴油机输出功率，n为柴油机转速）。一台直流主发电机Pn要超过3.6×106是很困难的，因而直—直流电传动所传递的功率一般不超过2208kW（3000马力）。
②交—直流电力传动
柴油机驱动同步牵引发电机工作时发出三相交流电经整流器整流后变成可调压的直流电，然后输送给直流牵引电动机驱动轮对旋转，使机车获得牵引力（图1-2）。
图1-2 交—直流电传动工作原理示意图
1—柴油机；2—同步牵引发电机；3—硅整流器；4—直流牵引电动机
20世纪60年代以来，随着大功率硅整流器出现以后，采用交—直流电传动装置才得以实现。
同步牵引发电机与直流牵引发电机相比，由于同步发电机没有换向器，所以结构简单，重量较轻、省铜、运行可靠、维护方便。如DF4B型机车的TQER-3000型同步牵引发电机容量为2985kV·A，电机质量为4850kg。而东风型机车的ZQFR-1350型直流牵引发电机，功率为1350kW，电机质量却达8600kg。
在交—直流电传动装置中，同步牵引发电机加上硅整流装置，就相当于直—直流传动装置中的直流牵引发电机，但是同步牵引发电机不受直流牵引发电机那样的换向条件的限制。
③交—交流电力传动
交—交流电传动分为交—直—交和交—交流电传动两种形式。
a.交—直—交流电传动
具有直流环节的间接变频的交流电传动称为交—直—交流电传动（图1-3）。
柴油机直接驱动一台同步牵引发电机，同步牵引发电机发出的三相交流电经过整流装置，把三相交流电转变成直流电，再经过逆变器，把直流电转变成所需可变频率的三相交流电，以供给牵引电动机使用。经过逆变后的三相交流电的频率和同步牵引发电机三相交流电的频率并无直接关系。
图1-3 交—直—交流电传动工作原理示意图
TF—同步牵引发电机；ZL—硅整流器组（或半控桥）；N—可控硅逆变器组；AD—鼠笼型异步牵引电动机
图1-4 交—交流电传动工作原理示意图
TF—同步牵引发电机；BP—可控硅降频变换器；AD—交流牵引电动机
目前世界上交流电力传动均是交—直—交电力传动。
b.交—交流电传动装置
没有中间直流环节的直接变频的交流电力传动装置称为交—交流电传动装置（图1-4）。柴油机直接驱动一台同步牵引发电机，同步牵引发电机发出的三相交流电送给变频装置后，直接成为三相变频电源，供给交流牵引电机用电。
（3）液力传动内燃机车
柴油机输出的功率通过液力传动装置，经万向轴分别传至每根动轴上的车轴齿轮箱（图1-5）。机车功率的传递路线为柴油机功率通过万向轴，从液力传动装置的上部输入，从下部输出，然后通过一根万向轴进入中间齿轮箱。由中间齿轮箱出来，再经过万向轴才传至动轴上的车轴齿轮箱，以驱动动轮转动。至此，柴油机的功率才变为机车的轮周牵引功率。
图1-5 液力传动系统示意图
传动系统中的中间齿轮箱是根据机车传动系统的总体布置的需要与否来设置的。
液力传动装置的主要部件是一台离心式液力泵和一台液力涡轮机（图1-6）。当柴油机工作时，带动液力泵的叶轮高速旋转，由于离心力的作用，油箱里的工作油被液力泵吸起并加速，因而具有很高的压力和流速，然后通过输油管输送到涡轮机中去。当高压油冲向涡轮机的叶轮时，叶片受到很大的冲击压力，于是叶轮也跟着旋转起来，再通过齿轮的传动，使轮对也转动起来。工作油把能量传给涡轮机后，就从回油管流回油箱。
图1-6 液力传动示意图
1—输入轴；2—泵轮（离心泵）；3、7、9—管道；4—导向轮；5—涡轮；6—输出轴；8—油槽；10—变扭器
为了减少功率的损失，把液力泵和涡轮机做成两个工作轮，并把它们装在一起，连同导向轮称为液力变扭器。
液力变扭器由泵轮、涡轮和导向轮组成。泵轮（相当于液力泵）通过泵轮轴（空心轴）、齿轮与柴油机的曲轴相连；涡轮（相当于涡轮机）通过涡轮轴（实心轴）及齿轮与机车的动轮轴相连；导向轮是固定在变扭器壳体上不能转动的。
工作油把从泵轮上得到的能量传给涡轮，从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮。工作油就是这样从泵轮→涡轮→导向轮→泵轮，不断地循环往复，把柴油机的功率传给动轮。
当机车起动或低速运行时，涡轮的转速很低，这时工作油对涡轮叶片的压力就很大，因而满足了机车牵引力大的要求；当涡轮转速随着机车运行速度提高而加快时，工作油对涡轮叶片的压力也逐渐减小，涡轮的转速越是接近泵轮的转速，则工作油对涡轮叶片的压力也就越小，正好满足高速行车时对牵引力要求较小的条件。可见，柴油机发出的大小基本不变的扭矩，经过变扭器后变成为满足列车牵引要求的机车牵引力，其大小能随机车理想牵引性能曲线而变化，从而使机车具有良好的牵引性能。
另外，我们还把最高运行速度在160～200km/h的内燃机车称为准高速内燃机车，最高运行速度在200km/h以上的内燃机车称为高速内燃机车。