Zadaniem silnika spalinowego jest zamiana energii cieplnej w energię mechaniczną, która następnie zostaje wykorzystana do napędu spalinowego pojazdu trakcyjnego poprzez przekładnię elektryczną, mechaniczną lub hydrauliczną.
Silniki spalinowe można podzielić na tłokowe, turbinowe i odrzutowe.
Na kolei najczęściej są stosowane silniki tłokowe, dlatego też dalszy podział będzie dotyczył tylko ich.
Spalanie mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje w silniku. Ze względu na sposób spalania mieszaniny paliwo - powietrze rozróżniamy silniki: a) gaźnikowe (niskoprężne) - w których mieszanka paliwo-powietrze wytwarzana jest na zewnątrz silnika w tzw. gaźniku i zasysana jest do wnętrza silnika jako mieszanina drobno rozpylonego i częściowo odparowanego paliwa z powietrzem, gdzie przy pomocy iskry elektrycznej następuje zapłon. Iskrę tą wytwarza świeca zapłonowa; b) z zapłonem samoczynnym (wysokoprężne) - w których mieszanka wytwarzana jest w cylindrze silnika, nad tłokiem, a zapłon następuje w wyniku sprężania powietrza dzięki temu wytwarza się bardzo wysoka temperatura powodująca zapłon. Do cylindra doprowadzane jest czyste powietrze. Silniki te zwane są często silnikami Diesla - wynalazcy tego typu silnika.
Do napędu silników gaźnikowych stosowane są zwykle lekkie paliwa ciekłe (mieszanki benzyny, benzolu, alkoholu), oraz niekiedy paliwa gazowe. Silniki z zapłonem samoczynnym zazwyczaj napędzane są ciężkimi paliwami płynnymi jak olej napędowy.
Sposób zapłonu w wyżej wymienionych silnikach ma znaczący wpływ na konstrukcję tych silników i procesy w nich zachodzące. W silnikach z zapłonem samoczynnym ciśnienia są znacznie wyższe niż te panujące w silniku gaźnikowym. Silnik gaźnikowy wyposażony jest w gaźnik, oraz zapłonową instalację elektryczną . Z kolei silnik z zapłonem samoczynnym ma pompę wtryskową i wtryskiwacze.
Do napędu spalinowych pojazdów trakcyjnych stosowano dawniej silniki gaźnikowe, jednak w miarę rozwoju silników z zapłonem samoczynnym zaczęły one wypierać silniki gaźnikowe. Zaletą silników Diesla jest wyższa sprawność użyteczna (od 32 do 38%), niższa cena paliwa oraz mniejsze prawdopodobieństwo pożaru.
Ze względu na sposób pracy, silniki gaźnikowe jak i z zapłonem samoczynnym mogą być: a) dwusuwowe; b) czterosuwowe.
Najczęściej stosowane są silniki czterosuwowe, dwusuwowe są stosowane zwykle na obszarze byłego ZSRR oraz w Stanach Zjednoczonych.
Silniki dzielą sie także pod względem liczby cylindrów: a) jednocylindrowe; b) wielocylindrowe.
Silniki jednocylindrowe raczej nie są stosowane w pojazdach trakcyjnych ze względu na dużą nierównomierność biegu, oraz dużą masę jednostkową. Najczęściej stosowane są silniki wielocylindrowe o 4 do 16 cylindrach. Silniki te charakteryzują się większą mocą (im więcej cylindrów tym większa moc), mniejszą nierównomiernością biegu, mniejszą masą jednostkową. W silniku wielocylidrowym obiegi pracy każdego z suwów są odpowiednio przesunięte w czasie. Suwy rozprężania następują kolejno po sobie lub nawet mogą się pokrywać dzięki temu praca silnika wielocylindrowego jest bardziej płynna.
W silnikach wielocylindrowych stosowane są różne układy rozmieszczenia cylindrów, przez to silniki dzielą się dalej na: a) silniki rzędowe - osie wszystkich cylindrów leżą w jednej płaszczyźnie tworząc rząd, wał znajduje się z jeden strony cylindrów, a głowica (głowice) z drugiej strony zamykają cylinder. Silniki te mogą być ustawione w pionie, leżeć poziomo lub mogą leżeć skośnie; b) silniki dwurzędowe dwuwałowe - osie obu rzędów cylindrów leżą w stosunku do siebie równolegle i każdy rząd pracuje z własnym wałem korbowym; c) silniki widlaste dwurzędowe - osie dwóch rzędów leżą w stosunku do siebie równolegle, ale płaszczyzny ich tworzą między sobą tzw. kąt rozwidlenia wynoszący zazwyczaj 60 albo 90o. Układ ten przypomina literę V; d) silniki o cylindrach poziomych przeciwległych - cylindry leżą poziomo, przeciwlegle i na przemian po obu stronach wału korbowego, układ ten zwany jest bokser.
Silniki rzędowe mają zazwyczaj od 4 do 8 cylindrów i rzadko są budowane na więcej ze względu na długość. Często w pojazdach dużej mocy stosowane są układy widlaste, dzięki którym można skrócić długość silnika. Układy z cylindrami leżącymi poziomo stosowane są najczęściej w wagonach spalinowych, gdzie cały silnik można zmieścić pod pudłem wagonu.
