更新时间：2023-11-11 16:56
液力传动内燃机车，又称柴液机车，利用扭力转换器通过液力将内燃机的动力传输至车轮。扭力转换器主要包括离心泵、涡轮以及中间固定的导轮。离心泵与内燃机相连，内燃机运转时，离心泵随之转动，将传动油经导轮吹向涡轮。涡轮受传动油驱动旋转，进而带动车轮运动。目前，多数液力传动内燃机车已转变为电力驱动。
内燃机车包括液力传动、电传动和机械传动等多种类型。其中，电传动内燃机车的应用最为普遍，其次是液力传动内燃机车。无论是哪种类型的内燃机车，其传动特性都遵循所谓的“牛马特征”，即类似于骑自行车时，人体无法直接驱动车轮，而是通过链条作为传动机构将人的力量转化为自行车前进的动力。这种特征适用于所有带有轮子的交通工具，都需要依靠传动机构传递动力。液力传动内燃机车的原理与自动变速器相似，但也有所不同。在液力传动内燃机车上，柴油机的动力首先传递至液力变速器内的液压油中，随后通过液力涡轮、液力变矩器和液力耦合器等元件，将能量转化成为驱动车轮的动力。
液力传动装置是一种以液体为工作介质的能量传递装置。常见形式包括液力耦合器、液力变矩器和液力机械元件。液力传动元件可分为液力元件和液力机械两类。液力元件包含液力耦合器和液力变矩器；液力机械则是液力传动装置与机械传动装置相结合的产物，兼具液力传动变矩性能优异和机械传动效率高等特点。液力传动装置的核心组件包括泵轮、涡轮和导轮。泵轮负责接收原动机提供的机械能并将其转化为液体动能；涡轮则将液体动能转化为机械能输出；导轮用于引导液体流向，确保其按特定路径冲击泵轮叶片。
液力耦合器由泵轮和涡轮组成。泵轮与主动轴相连，涡轮与从动轴对接。在忽略机械损耗的情况下，液力耦合器的输入扭矩与输出扭矩相等，但输入轴转速与输出轴转速不同。由于工作介质为液体，泵轮和涡轮之间的连接属于非刚性连接。
液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮构成。泵轮与主动轴连接，涡轮与从动轴相连，导轮则固定在壳体上。液力变矩器工作时，由于导轮的作用，输入扭矩与输出扭矩不再相等。传动比较小时，输出扭矩较大，输出转速较低；相反，输出扭矩较小且转速较高。液力变矩器能够根据负载变化自动调整输出扭矩和转速，因此被视为一种无级力矩变换器。泵轮与变矩器外壳一体成型，为主动元件；涡轮通过花键与输出轴连接，为从动元件；导轮与壳体固定，不能转动。发动机启动后，曲轴通过飞轮驱动泵轮旋转，泵轮叶片间的液体受到离心力影响，沿着叶片从内缘向外缘甩出。这部分液体同时具备随泵轮转动的圆周向分速度和冲击涡轮的轴向分速度。液体冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同向旋转。涡轮流出的液体速度可以视为液体相对涡轮叶片表面流出的切向速度与涡轮转动所产生的圆周速度的合成。当涡轮转速较小时，流出的液体朝向导轮叶片前方。由于导轮被单向离合器限制，不能反向转动，因此导轮叶片将后向流动的液体导向前端，从而加速泵轮旋转，增强涡轮的扭矩。随着涡轮转速增加，圆周速度增大，当切向速度与圆周速度的合成方向指向导轮叶片背面时，变矩器达到临界状态。继续增加涡轮转速，液体将冲击导轮叶片背面。此时，单向离合器允许导轮与泵轮同步向前旋转，导轮在液体带动下自由旋转，液体顺利回流至泵轮。当涡轮流出的液体恰好与导轮叶片出口方向一致时，变矩器不再产生增扭效果（此时液力变矩器处于液力偶合工况）。液力耦合器实际上是一种非刚性联轴器，而液力变矩器本质上是一种力矩变换器。它们传递的功率大小取决于输入轴转速的三次方和叶轮尺寸的五次方。在额定工况附近，耦合器的传动效率约为96%-98.5%，变矩器的传动效率约为85%-92%。偏离额定工况时，效率会有显著降低。液力传动可以根据具体使用场景的需求，单独使用液力变矩器或液力耦合器，或者与齿轮变速器结合使用，或者与具有功率分流功能的行星齿轮差速器共同使用。后者通常被称为液力-机械传动。液力传动装置的整体性能与其与原动机的匹配程度密切相关。如果匹配不当，就难以获得理想的传动性能。因此，应综合考虑总体动力性能和经济性能，进行分析计算，并以此为基础设计整个液力传动装置。此外，还需配备相应的供油、冷却和操作系统，才能构建一个完整的液力传动装置。
液力传动内燃机车具有结构紧凑、重量相对较轻的特点。相较于同等重量的电传动内燃机车，液力传动内燃机车拥有更大的功率、更高的运行速度和更大的承载能力。然而，液力传动的缺点在于传动效率较低，燃油消耗大。这是因为在动力传递过程中，液体的流动具有随机性，导致能量损失，同时液体自身的流动也会造成动能损失。因此，液力传动内燃机车的效率低于电传动内燃机车，一般情况下，电传动内燃机车的效率可达90%，而液力传动内燃机车仅为83.3%。这使得液力传动内燃机车的经济性较差，也是其保有量远不如电传动内燃机车的主要原因之一。
中国的液力传动内燃机车设计始于1959年，当时青岛中车青岛四方机车车辆股份有限公司制造了中国第一台液力传动内燃机车——卫星型机车。但由于当时中国缺乏自行设计机车的技术，卫星型机车未能达到预期的设计目标，加之故障率高、质量问题突出，很快就被废弃。此后，通过对卫星型机车的大量改进，尤其是解决了柴油机曲轴淬火技术难题，1964年成功研制出东方红1型内燃机车并投入批量生产。尽管如此，由于中国当时的机车技术水平有限，早期生产的东方红1型内燃机车仍然存在可靠性问题和较高的故障率。为此，铁道部在1966年少量引进了德国汉寿尔工厂生产的NY5、NY6、NY7三款液力传动内燃机车，功率范围从4000马力到5000马力不等，共计34台，统称为大马力机车。这些机车在中国的实际运营中表现出卓越的性能、可靠的品质和先进的核心技术。尽管由于功率过大、运行速度快，加上液力传动效率低，导致油耗极高，中国当时难以负担，但这些机车仍被精心维护，主要用于首长专列。经过近半个世纪的使用，仅剩NY6、NY5和NY7三种型号的机车，其余均已报废。NY系列机车的引进为中国自主研发液力传动内燃机车提供了宝贵的经验和技术支持。1977年，中国设计出北京型液力传动内燃机车，功率达1500千瓦，主要用于中短途客运服务。尽管北京型机车的性能有所提升，但仍显落后，目前已基本全部报废淘汰。
在北美地区，大多数内燃机车（尤其是大功率机车）采用的是电传动系统。相比之下，欧洲地区的液力传动内燃机车更为常见。