乘火车对大家来说，几乎是家常便饭了。古老的火车是用蒸汽机推动的。它每小时要烧掉两三吨煤，蒸发一二十吨水。这煤和水是从哪儿来的？是从起发站加上来的。但是，这些煤和水远远不够它走长途。
怎么办？过去的办法是在火车车厢后面再挂一节专门装煤和水的煤水车厢。后来改为在中间站加煤、加水，这样就要停很长的时间，耽误旅程。
火车不吃“水”行不行？自从出现内燃机之后，有人就有用内燃机来代替蒸汽机推动火车的想法。内燃机不用“吃”水，但必须“吃”油。
一般汽车用的内燃机是烧汽油。如果用这种内燃机去开火车，那消耗的汽油就太多了。要知道，火车可不像汽车那样小巧玲珑，叫火车这个大家伙吃“汽油”可供不起。
怎么办？人们想起了柴油，柴油比汽油可便宜得多啊！不过柴油比煤油还难点燃，怎么让它在内燃机里燃烧起来呢？
科学家分析，柴油在高温的空气中还是容易点燃的，而且一旦点燃起来，效果并不比汽油差多少。关键是要有高温的空气。
于是，科学家将一般烧汽油的内燃机加以改造，让汽缸先吸入空气，再加以压缩，这样一来，空气的温度就会急剧升高。这时，再将柴油通过细孔喷进高温空气中。柴油在高温空气中形成细雾，就会很快点着而燃烧起来。这种加压空气而使柴油燃烧的内燃机，有别于汽车上的用电火花点燃的内燃机，叫“压燃式内燃机”。而一般人则通称它为柴油机。
柴油机因为有一套使空气加压的装置，而且加的压力又比较大，所以比起一般内燃机来，要笨重一些。另外，因为它要加很大的压力，所以噪声比较大。要加压得需一定的时间，所以它起动速度也比较慢。这些都是柴油机的缺点。
柴油机这些缺点，和它用油便宜的优点相比，在许多地方用起来还是合算的。比如说，用柴油机来作火车头就较理想。因为火车本身就很宠大，笨一点没关系。再说它再笨也比带着大锅炉的蒸汽机车轻巧呀！火车在很宽敞的火车站上起动，不比在热闹的马路上，起动速度慢一点没有关系，噪声大点也影响不大。
在世界上，用柴油机作火车头的历史大约有70多年，这种火车头后来就叫内燃机车。我国于1958年开始试制内燃机车。我国第一批内燃机车有“东风”、“东方红”等型号，一节机车马力为2000～4000。现在我国绝大部分铁路上都用内燃机车取代蒸汽机车了。
目前，内燃机车的推进方式有多种。一种是用柴油燃烧产生高温高压燃气推动活塞往复运动，经过连杆使曲柄旋转，带动车辆前进；另一种是通过柴油机带动发电机，再由发电机带动电动机使车轮旋转；还有一种是用柴油机通过液压装置带动车轮旋转。
柴油机由于不用水作介质，不用使水蒸发，它直接烧油汽化而工作，所以热效率高。一般内燃机车的总效率接近30％，这要比蒸汽机车大3倍。它热效率高，所以消耗燃料较少，加足一次油可以走行500～800千米，所以可以把油直接存在车上，不必到车站上去加油。柴油机不必消耗大量的水，所以可以在沙漠和干旱缺水地区工作，这样就为我国边远地区开通火车提供方便。柴油机也是一种内燃机，燃料在汽缸内燃烧，所以司机室内比较清洁干净。
柴油机不只用在火车上，现在许多机器都相中了它。比如轮船、拖拉机、坦克、军舰、抽水机、小型发电机等。柴油这种曾被人称作石油兄弟中的“丑小鸭”，已变成“白天鹅”了，它在铁路上和江河湖海上，以及许多岗位上大都在大显身手。