內(nèi)燃機(jī)車是以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)車。內(nèi)燃機(jī)車一般是由柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置、走形部、車體車架、車鉤緩沖裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和輔助裝置組成。 內(nèi)燃機(jī)車的燃油在氣缸內(nèi)燃燒，燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽缓笥蓺飧?、活塞、連桿、曲軸轉(zhuǎn)變?yōu)榍S輸出的機(jī)械能，再經(jīng)傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)換為適合牽引特性要求的機(jī)械能，最后驅(qū)動(dòng)機(jī)車動(dòng)輪在鋼軌上轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生牽引力。 內(nèi)燃機(jī)車與其他機(jī)車最大的不同在于作為動(dòng)力源的柴油機(jī)與動(dòng)輪之間具有特殊的傳動(dòng)裝置，例如電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)裝置，這樣在把柴油機(jī)機(jī)械能傳遞給走行部的過程中，既保證了柴油機(jī)的功率得到充分發(fā)揮，又使機(jī)車具有良好的牽引性能和速度范圍。

內(nèi)燃機(jī)車的類型很多，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力并通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)車都可以稱為內(nèi)燃機(jī)車。按機(jī)車上所用內(nèi)燃機(jī)的種類，內(nèi)燃機(jī)車分為柴油機(jī)車和燃?xì)廨啓C(jī)車。在中國內(nèi)燃機(jī)車專指以柴油機(jī)為動(dòng)力裝置的柴油機(jī)車，不包括燃?xì)廨啓C(jī)車。 內(nèi)燃機(jī)車按用途分為客運(yùn)、貨運(yùn)、調(diào)車、工礦內(nèi)燃機(jī)車；按傳動(dòng)形式分為機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，如中國的北京型、東方紅型內(nèi)燃機(jī)車都采用了液力傳動(dòng)裝置，東風(fēng)系列的內(nèi)燃機(jī)車則采用了電力傳動(dòng)方式，電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車又可以分為直-直流傳動(dòng)、交-直流傳動(dòng)和交-直-交流傳動(dòng)；按機(jī)車總軸數(shù)可以分為四軸、六軸和八軸內(nèi)燃機(jī)車，如北京型是四軸內(nèi)燃機(jī)車，東風(fēng)系列的內(nèi)燃機(jī)車則是六軸內(nèi)燃機(jī)車。

把柴油機(jī)應(yīng)用于鐵路機(jī)車的設(shè)計(jì)思想產(chǎn)生于20世紀(jì)初，1923年美國通用電氣公司和美國機(jī)車公司研制成功了一種220千瓦的電力傳動(dòng)柴油機(jī)車。1924年前蘇聯(lián)用一臺(tái)735千瓦潛水艇柴油機(jī)，制造成功了一臺(tái)電力傳動(dòng)的柴油機(jī)車。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)邦德國在1971年試制出1840kw的交一直一交電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，從而為內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車的技術(shù)發(fā)展提供了新的途徑。 中國于1958年仿照前蘇聯(lián)的電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車試制了巨龍型內(nèi)燃機(jī)車，20世紀(jì)60年代初，便自行設(shè)計(jì)制造以東風(fēng)型為代表的第一代內(nèi)燃機(jī)車，從1969年開始批量生產(chǎn)交-直流電力傳動(dòng)的東風(fēng)4型、液力傳動(dòng)的北京型和東方紅系列的第二代內(nèi)燃機(jī)車。

20世紀(jì)50年代，世界上內(nèi)燃機(jī)車數(shù)量急劇增加，而且內(nèi)燃機(jī)車用柴油機(jī)多數(shù)裝配了廢氣渦輪增壓器，功率比二戰(zhàn)前提高了50%，工業(yè)發(fā)達(dá)國家先后停止制造蒸汽機(jī)車，轉(zhuǎn)而大量生產(chǎn)并運(yùn)用直流電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。20世紀(jì)60年代中期，大功率硅整流器研制成功并應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車，出現(xiàn)了交-直流電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。20世紀(jì)80年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，性能優(yōu)越的交-直-交電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車逐步得到發(fā)展。 為了適應(yīng)中國鐵路的飛速發(fā)展，20世紀(jì)80年代后期中國停止生產(chǎn)傳動(dòng)效率比較低的干線液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，90年代研制成功了快速客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車東風(fēng)11型和大功率貨運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車東風(fēng)8B等新一代內(nèi)燃機(jī)車。進(jìn)入21世紀(jì)，中國的交-直-交電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車研制取得成功，研制出了東風(fēng)4DAC、東風(fēng)8BJ、東風(fēng)8CJ等交流傳動(dòng)電力機(jī)車。

機(jī)車走行部是機(jī)車在軌道上運(yùn)行的裝置。蒸汽機(jī)車的動(dòng)軸用軸箱平行安裝在主車架中成為其走行部，而內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車一樣，走行部采用轉(zhuǎn)向架的形式。內(nèi)燃機(jī)車的走行部一般為二軸或三軸轉(zhuǎn)向架，極少數(shù)機(jī)車用四軸轉(zhuǎn)向架。機(jī)車轉(zhuǎn)向架由構(gòu)架、輪對、軸箱、一系彈簧懸掛裝置、二系彈簧懸掛裝置、牽引裝置、牽引電動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等部分組成。軸箱與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間在垂向用一系彈簧懸掛裝置相連，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體之間在垂向用二系彈簧懸掛裝置相連。一、二系彈簧懸掛裝置通常還并聯(lián)有油壓減震器，使機(jī)車在軌道上走行時(shí)的垂向沖擊得到緩沖和衰減，速度較高的機(jī)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體之間設(shè)有橫向減震器，在橫向上能彈性橫動(dòng)，使速度較高時(shí)機(jī)車的橫向平穩(wěn)性較好。速度超過120km/h的機(jī)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體之間在兩側(cè)縱向設(shè)置抗蛇行減震器，保證機(jī)車的橫向穩(wěn)定性。

內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車都屬于轉(zhuǎn)向架式機(jī)車，可以采用軸列式表示其走行部特征。軸列式用英文表示動(dòng)軸數(shù)，如A為一根動(dòng)軸，B為兩根動(dòng)軸，C為三根動(dòng)軸，D為四根動(dòng)軸，用數(shù)字表示無動(dòng)力的軸數(shù)，例如東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車的軸列式C0-C0表示機(jī)車有兩個(gè)三軸轉(zhuǎn)向架裝在同一個(gè)車底架上，注腳“0”表示每個(gè)轉(zhuǎn)向架內(nèi)3根動(dòng)軸各用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；例如北京型液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的軸列式即為B-B，各軸是成組驅(qū)動(dòng)的；軸列式A1A-A1A表示機(jī)車有兩個(gè)三軸轉(zhuǎn)向架，其兩根端軸用“A”表示為動(dòng)軸，中間一根軸用數(shù)字“1”表示為無動(dòng)力，即不安裝牽引電動(dòng)機(jī)。

內(nèi)燃機(jī)車與電力機(jī)車的車體都是由司機(jī)室、車頂、側(cè)壁、間壁、車架和排障器等部分組成。車體按外形可分為罩式車體和棚式車體兩種，罩式車體又稱為外走道式，外形矮小，車架承載，車體上部罩殼部分僅為保護(hù)機(jī)械電氣設(shè)備而設(shè)，通常司機(jī)室布置在機(jī)車的中部，也有設(shè)在端部的，高出并寬于車體的其它部分，以便于司機(jī)的瞭望，走道在車罩外，乘務(wù)人員檢查設(shè)備時(shí)必須打開罩側(cè)面的門，罩式車體結(jié)構(gòu)簡單，一般多用于小功率機(jī)車，如調(diào)車機(jī)車、工礦機(jī)車等。棚式車體又稱為內(nèi)走道式，外形高大，內(nèi)部除安裝機(jī)械、電氣設(shè)備外，還有可供乘務(wù)人員通行的走道，以便在運(yùn)行過程中隨時(shí)進(jìn)行設(shè)備的檢查和維修，車體內(nèi)部根據(jù)安裝設(shè)備的不同，用間壁分成若干個(gè)室，如動(dòng)力室、電氣室、冷卻室、變壓器室等，司機(jī)室布置在一端或兩端，瞭望視線開闊，外形可設(shè)計(jì)成流線形，干線機(jī)車一般都采用棚式車體。

內(nèi)燃機(jī)車乘務(wù)員主要通過操縱司機(jī)控制器駕駛列車運(yùn)行，司機(jī)控制器主要有兩個(gè)操縱手柄：一個(gè)稱為換向手柄，另一個(gè)稱為控制手柄，又叫主手柄。換向手柄一般設(shè)有“前制”、“前進(jìn)”、“0”、“后退”、“后制”5個(gè)手柄位置，用來改變機(jī)車的牽引、制動(dòng)、前進(jìn)、后退等工況。控制手柄對于無級調(diào)速的司機(jī)控制器有“0”、“1”、“升”、“?！薄ⅰ敖怠?個(gè)工作位置，對于有級調(diào)速的司機(jī)控制器有0位及1~16共17個(gè)工作位置。在牽引工況下，通過改變控制手柄的位置可以控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，從而控制機(jī)車的牽引力和速度；在電阻制動(dòng)工況下，也可以通過變換控制手柄的位置控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制電阻制動(dòng)功率。

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