柴油機車的傳動方式
與蒸氣引擎不同，柴油機車的內燃機需經傳動方能把動力輸出到其車輪上，當機車停下時，其引擎可繼續運作。依照動力傳動方式的不同，柴油機車又可分為電力傳動、液力傳動、和機械傳動三大類。 電力傳動柴油機車(Diesel-Electric)，亦稱柴油電力式機車、或柴電機車，是把機車上柴油引擎帶動發電機轉化成電力，再由牽引電動機帶動車輪轉動。可以說，電力傳動柴油機車是自攜發電機的電力機車。在最初幾十年制造的柴電機車都使用調速簡單的直流電動機來帶動車輪，交流電動機的使用有增加趨勢，因為交流牽引電動機比直流電動機結構簡單，易於維護，功率更大，但是需要配搭技術要求和質量高的VVVF逆變器達到良好的調速性能。按照直流和交流的制式，電力傳動又可再分為：
直流電力傳動：牽引發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電機，發出交流電經過整流器裝置變為直流電，供應直流牽引電動機。
交—直—交流電力傳動：使用三相交流同步發電機，發出交流電通過整流器變為直流電，電路中恒定直流電壓通過逆變器調節其振幅和頻率，將直流電逆變成變頻調壓交流電，供給交流牽引電動機。
制動（煞車）裝置方面，所有電傳動內燃機車都裝有高效率的空氣制動機，同時大部分也使用動態制動（電阻制動/dynamic brake），在這個裝置下動能經由牽引電動機轉換成電力，電力再由電阻轉換成熱能後經由散熱裝置散去。動態制動能在山嶽地區路線減少制動裝置使用及磨損，但在低速情況下則沒有顯著效果，仍需使用空氣制動。
在美國，部分在紐約行走的柴電機車裝有第三軌配電設備。在市內設有第三軌的地方行走時可以從電網取電，以純粹電力機車方式運作，在郊區未電氣化的路段則使用柴油引擎發電。這種機車通常被稱為雙模式機車(dual-mode locomotive)。 液力傳動柴油機車(Diesel-Hydraulic)，亦稱柴油液力式機車、或柴液機車，使用液力變矩器（torque-converter），又稱液力變扭器，用液力把內燃機的動力傳到車輪上。液力變矩器主要有三個浸在傳動油的部分：離心式油泵，渦輪及中間固定導輪。離心式油泵和內燃機曲軸相連，當內燃機轉動時，離心式油泵隨著轉動，把傳動油泵向渦輪，渦輪被傳動油帶動而旋轉，並帶動導輪轉動輸出機械能，液力耦合器與輪軸用萬向軸相連，令車輪轉動。
液力傳動的內燃機車結構較電傳動機車簡潔，重量輕，不像電力傳動機車同時需要發電機，整流櫃/逆變器和電動機等部件才能運作。即在同樣的機車重量下，液傳機車的功率壹般都比電傳機車大。以中國的東方紅3型（液傳機車）和東風型（電傳機車）為例，東方紅3型重量為92噸，功率達1980kW；而東風型車重126噸，功率僅1500kW。而且液傳機車不需要消耗電傳機車電機設備所需要的大量銅金屬，制造成本較低。另外，許多工礦企業使用液力傳動內燃機車，因為電傳動機車的發電機和直流牽引電機電刷會產生火花，容易引起粉塵或危險氣體爆炸。
壹般來說，液力傳動機車比電傳動機車效率稍高。當液力機車起動和低速運行時，變扭器中的渦輪轉速很低，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；當渦輪的轉速隨著機車運行速度提高而加快時，傳動油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，但因此也有加速慢的問題。所以柴油機發出的大小不變的扭矩，經過變扭器就能變成滿足列車牽引要求的機車牽引力。在特定的負載條件下，液傳機車的功率傳遞效率比電傳機車略高。全負載情況下，液傳的效率稍高於電傳；半負載情況下，液傳效率會進壹步提升，而電傳效率會進壹步下降。功率越小，液力傳動的優勢就越明顯，功率越大液力傳動效率越低，依靠提高泵輪轉速推高功率使變扭器發出高熱，造成能量流失，這時電力傳動更有優勢。而且液力傳動柴油機車的功率難以提升，因為液力傳動裝置受到泵輪、變扭器箱體金屬強度的限制，只能有限度承受並傳遞非常巨大的液壓力。至2006年，德國福伊特公司才研制出世界上首臺功率達5000馬力的液傳內燃機車Voith Maxima 40cc，但電傳機車早在十幾年前已達到同功率級別。早期的液傳機車技術未成熟，故障率稍高。但液力變扭器傳動裝置本身沒有磨耗零件，只要金屬質量、精度達標，機車可靠性可以相當高，保養也更便捷。然而在同等功率下，液力傳動的機車，耗油量要高出10~20%，經濟性較差。
在鐵路發展方向為重載和高速的國家，如中國和北美洲，大部分的柴油機車都是采用電力傳動，這是因為液傳機車無法發展為單機大功率內燃機車。而在日本和歐洲，尤其是德國，以電力為主要牽引動力，客車普遍使用高速列車，內燃機車居於次要的位置，大多用於中速輕載或調車作業，對功率要求不高，而液傳機車正擁有中低速牽引力較大的特點，所以這些國家的柴油機車主要為液力傳動。 機械傳動柴油機車（Diesel-mechanical）、像汽車的手動變速器壹様用變速箱和離合器。但機械結構的離合器難以承受高功率，而且變速箱結構就必然十分復雜和龐大，以增加排檔數提供相對平穩的變速性能，所以機械傳動柴油機車功率通常很低，現時最高只有1500kW，傳動效率低於液力傳動和電力傳動，所以機械傳動多用於輕型軌道車。1960年代匈牙利也曾經生產過NC系列機械（齒輪）傳動柴油動車組。