東風4B型內燃機車

主條目：東風4型柴油機車

東風4型柴油機車是中國在1960年代自行研製的一種電傳動幹線柴油機車，從1974年開始投入批量生產。在批量生產東風4型柴油機車的過程中，為了提高機車的性能、可靠性和使用壽命，多年來進行了大量的改進和試驗工作，並將研究成果陸續應用在新造機車上。大連機車車輛廠持續針對16V240ZJ、16V240ZJA型柴油機機體強度和剛度不足、軸系動力性能欠佳的問題進行研究，於1977年試製了一台經過強化的新結構機體，並將許多零部件新結構和新工藝引入到新型柴油機，經試驗后狀態良好，作為A型柴油機的升級產品定型為16V240ZJB型。1978年3月，中華人民共和國鐵道部在大連廠召開16V240ZJB型柴油機鑒定會，批准該型柴油機初步定型，可以投入小批量生產。1979年7月至1981年9月間，16V240ZJB型柴油機在大連內燃機車研究所按照國際鐵路聯盟（UIC）的標準進行了耐久試驗。

同時，大連廠在東風4型機車基礎上，針對暴露的質量問題，對車體、轉向架、牽引電機等部件進行技術改進，將東風4型0527號機車作為樣車，安裝16V240ZJB型柴油機以及運用逐年改進的成果。1982年12月，東風4型0527號機車出廠，成為第一台正式裝用16V240ZJB型柴油機的機車，機車標稱功率1985千瓦，構造速度100公里/小時。1983年1月至5月期間，這台機車在大連內燃機車研究所的固定試驗台進行了初步試驗，之後交付濟南鐵路局濟南機務段投入運用考核。隨後，鐵道部將這種經過改進、裝用16V240ZJB型的東風4型機車定型為 東風4B型，作為東風4（A）型機車的升級換代產品。1984年7月，東風4B型機車（貨運型）正式投入批量生產，首台量產的機車車號為1001，並同時停產東風4（A）型機車。1985年1月，鐵道部隨機抽取了烏魯木齊鐵路局哈密機務段的東風4B型1006號機車作為性能試驗車，1016號機車作為15萬公里運行考核車。兩台機車分別完成部級鑒定試驗和運行考核后，鐵道部在1986年10月召開鑒定會議，批准東風4B型機車通過部級鑒定。1987年，東風4B型機車經國家產品質量評審委員會評定，獲得1987年度國家金牌優質產品獎，並被鐵道部正式指定為替代進口產品，令中國不再需要大批進口機車。

在東風4B貨運型機車研製成功后，大連廠開始在其基礎上發展衍生改型。1985年12月，大連廠成功試製了東風4B高原型機車，機車裝用了大連內燃機車研究所研製的高壓比高效率的渦輪增壓器，以及美國伍德沃德公司的調速器，加裝電阻制動並改進了空氣濾清系統，機車功率可以隨海拔高度自動修正，在海拔高度為3000米的環境下，機車輸出功率仍可達到1845千瓦。首台機車於1986年3月在烏魯木齊鐵路局管內的南疆鐵路上順利通過了高原線路牽引試驗。目前高原型機車主要運用在青藏鐵路集團公司的青藏鐵路、蘭州鐵路局、烏魯木齊鐵路局及呼和浩特鐵路局。

1986年12月，大連廠又研製了第一台東風4B客運型機車（2101），率先配屬上海鐵路局上海機務段使用。客運型是在貨運型機車的基礎上改造而成，除傳動齒輪比由貨運型的63：14，改為客運型的71：21外，兩種機車的結構基本相同。客運型機車構造速度提高到120公里/小時，以適用擴大旅客列車編組以及提高速度的需要，1987年起開始批量生產。

與此同時，資陽內燃機車廠、大同機車廠在完成轉產東風4B型機車的技術改造之後，也按照鐵道部的指示和大連機車車輛廠提供的圖紙，於1986年開始製造東風4B型柴油機車。1986年6月21日，資陽廠生產的首台東風4B型機車（3101）交驗出廠；同年9月22日，大同廠製造的第一台東風4B型機車（6001）出廠。1994年，四方機車車輛廠也試製了兩台東風4B型機車（7364、7365），由於是東風4E型的技術驗證車，故車體直接採用了東風4E型的外觀。

截至1998年，大連廠、資陽廠、大同廠、四方廠累計生產了4303台東風4B型機車，這個數目相當於1999年全中國鐵路內燃機車保有量的42.5%。至1990年代末，雖然中國鐵道部已經停止採購東風4B型機車，但大連廠、資陽廠至今仍然會根據地方鐵路、工礦企業、海外鐵路公司等的需求生產東風4B型機車。目前，資陽內燃機車廠生產的最新的東風4B型貨運機車為9702號，於2014年出廠；大連機車車輛廠生產的最新的東風4B型貨運機車為7794號，於2014年出廠，由甘肅華亭煤業鐵路運輸購買；而最新的客運型機車為大連機車車輛生產的2684、2685號機車，於2006年出廠，由威海地方鐵路局購買。

2006年至2008年間，中國鐵道部先後將三批東風4、東風4B型機車援助朝鮮。在最近期的2008年，北京鐵路局所屬12台東風4型機車經整修后無償移交朝鮮。在朝鮮鐵路系統中，這些機車編號為내연2xx(Naeyŏn 2xx；內燃 2××)。

主條目：東風4C型內燃機車

為了進一步提高東風4B型內燃機車的牽引性能、可靠性、耐久性和經濟性，大連機車車輛廠於1984年開始研製東風4C型內燃機車。1984年9月17日，大連機車車輛廠試製出第一台16V240ZJC型柴油機，該機型是在16V240ZJB型柴油機的基礎上，對曲軸、連桿蓋、汽缸體、凸輪軸、配氣齒輪等零部件進行改良而成，並改裝江津增壓器廠根據瑞士ABB公司授權生產的VTC254-13型增壓器。1985年9月，大連機車車輛廠試製出第一台東風4C型內燃機車。東風4C型內燃機車與東風4B型內燃機車相比，除了柴油機裝車功率提高到3600馬力（2647千瓦），又改為使用ZQDR-410C型牽引電動機。此外，東風4C型內燃機車的總體布置和電氣控制方面也作了較大的改進，例如縮減了散熱器單節數量，加裝了雙機重聯、電阻制動、電子恆功勵磁等裝置。東風4C型內燃機車於1989年投入批量生產，並於1991年7月通過鐵道部部級鑒定。

主條目：東風6型內燃機車

1982年起，大連機車車輛廠與英國里卡多公司開展技術合作，經過對16V240ZJB型柴油機進行全面評價，開始研製裝車功率為4000馬力（2940千瓦）的16V240ZJD型柴油機。1986年末，第一台16V240ZJD型柴油機在大連機車車輛廠完成組裝，並於1987年至1988年間完成多次嚴格試驗。1989年1月，首兩台裝用16V240ZJD型柴油機的東風6型內燃機車在大連機車車輛廠問世。東風6型內燃機車是以東風4B型內燃機車為基礎的升級換代產品，通過大連機車車輛廠與美國通用電氣公司的技術合作，對機車及其主要部件作出了重要改進，裝用通用電氣的電機、電器和微機控制設備，使機車性能達到同時期通用電氣“Dash-8”系列C39-8型柴油機車的標準。與東風4B型貨運機車相比，東風6型機車的持續牽引力從324千牛提升至360千牛，機車輪周效率從33.9%提升至35.44%，並且在機車運用速度（從持續速度22.2公里/小時到最大設計速度118公里/小時）範圍內能夠實現恆功牽引特性控制，在平道牽引4000噸列車的均衡速度可達86公里/小時。此後，大連機車車輛廠又分別於1991年和1995年生產了裝用國產化零部件的兩台機車。東風6型內燃機車雖然按規定完成了鑒定試驗，但因各種原因未能投入批量生產。

主條目：東風4E型內燃機車

為了滿足中國《鐵路主要技術政策》（鐵科技〔1993〕166號文）的規定，提高貨物列車的最高行車速度，在繁忙幹線上開行5000噸及以上的重載貨物列車，並在平直道上使其最高速度達到90公里/小時，四方機車車輛廠於1994年初開始設計雙機重聯的東風4E型內燃機車，同年年底完成首台樣車試製。東風4E型機車是在東風4B型機車的基礎上設計而成，實質上相當於兩節固定聯掛的東風4B型機車，兩節單司機室機車通過微機控制重聯裝置實現同步控制。機車動力裝置採用由四方機車車輛廠自行製造的16V240ZJB型柴油機，與大連機車車輛廠製造的柴油機不同的地方，是其機體採用高強度球墨鑄鐵整體鑄造，曲軸採用優質合金鋼整體鍛造，改善了柴油機的整體性能和可靠性。此外，東風4E型機車還採用了永濟電機廠引進美國通用電氣公司技術生產的ZD109A型牽引電動機，有效擴大了機車恆功率調速範圍，並使牽引電動機的可靠性得到提高。1994年至1997年，四方機車車輛廠共生產了16台東風4E型機車，全部配屬上海鐵路局南翔機務段運用。

20世紀末，隨著新一代大功率重載貨運內燃機車——東風8B型內燃機車面世，逐漸取代了燃油消耗率較高及運用靈活性較差的東風4E型機車，擔當滬寧鐵路的重載貨物列車牽引任務。2002年，全部東風4E型機車由戚墅堰機車車輛廠改造為32台東風4B型貨運機車，改造內容主要針對司機室和車體鋼結構，輔助傳動系統和冷卻水系統亦改用與東風4B型機車通用的配件，而柴油發電機組、牽引電動機、轉向架等主要部分則仍然沿用原車部件。經過改造后的機車採用東風4B型7701～7732號的車號，而此號段與大連機車車輛廠製造的32台東風4B型機車編號重複，因此該號段的每個編號各有兩台機車。

主條目：東風12型內燃機車

1997年，資陽內燃機車廠在東風4B型內燃機車的基礎上，開發研製了東風12型重型調車兼小運轉用內燃機車，適用於大型編組站和工礦企業5000噸級貨物列車的調車和小運轉作業，亦可擔當一般幹線的貨運任務。為了方便機務部門運用和維修東風12型機車，其主要零部件可以與東風4B型或東風4C型機車通用互換，機車動力裝置採用3300馬力的16V240ZJB型柴油機，傳動系統採用TQFR-3000型牽引發電機和ZQDR-410型牽引電動機。根據調車機車頻繁調速、換向和經常在部分負荷下工作的特點，東風12型機車還採用了微機控制系統，具有發電機恆功率勵磁和限制柴油機功率升降速度等功能。

1999年，北京鐵路局南口機務段為了提高京包鐵路的運輸能力，而且段內部分東風4B型機車的零件也日漸老化，同時為了節約購置新機車的資金，決定將部分東風4B貨運型機車按照東風4D貨運型的標準進行大規模翻新改造。按2000年代初的價格標準，一台東風4B型機車返廠大修價格約為130萬元人民幣，而改造為東風4D貨運型只需260萬元人民幣。完成改造后的機車被稱為 東風4BD型內燃機車，或者 東風4B改D型內燃機車，並保留原車的編號和銘牌，同時將原來的綠色塗裝更改為與東風4D貨運型機車相同的上奶黃色、下天藍色塗裝。

東風4BD型機車是在東風4B型機車的基礎上翻新改造而成，主要改造內容包括柴油機、主發電機、牽引電動機、冷卻裝置等零部件，並對機車總體布置、輔助系統及輔助傳動裝置等部分重新設計，車體鋼結構和轉向架等部分仍沿用東風4B型機車原來的部件。機車換裝16V240ZJD型柴油機、 TQFR-3000ZG型主發電機和ZD109B型牽引電動機，空氣濾清器更換為東風11型機車的二級空氣濾清系統（塑料慣性濾清器和鋁板網式濾清器），或者東風4D型機車的多旋流管式風動自動除塵二級空氣濾清器，高風沙地區用機車可加裝鋼板網濾清器或複合材料濾清器；對排氣煙筒、燃油粗濾清器、機油熱交換器、機油濾清器、冷卻水系統管線進行更新改造。冷卻室按照東風4D型機車進行改造，散熱器單節數量由原來的56組改成44組，騰出空間用來增設輔助室間隔。輔助室室內一側為不鏽鋼廁所，另一側改為工具箱和風源凈化裝置。機車總體布局方面，為了降低2端駕駛室噪音，增加一個輔助室和隔斷，使機車布局從前到后變為1端駕駛室、電氣傳動室、動力室、冷卻室、輔助室、2端駕駛室。電氣傳動室保留原車電器櫃、電阻制動櫃、勵磁機、啟動變速箱、前轉向架牽引電機通風系統；對電氣櫃的主整流櫃進行二次絕緣和通風改造；改造勵磁機並加裝微機控制的恆功率勵磁調節裝置等。

經過改造后的東風4BD型機車，牽引性能與東風4D貨運型機車基本相同，柴油機裝車功率由2426千瓦提升至2940千瓦，機車最大輪周功率由1985千瓦提升至2425千瓦，比東風4B型貨運機車提高了超過20%。在相同運用條件下，改造后的機車在平直線路上牽引4000噸貨物列車運行的最高平衡速度為89公里/小時，比東風4B型貨運機車提高16公里/小時。東風4B改D型機車曾經配屬於北京鐵路局的丰台機務段、懷柔北機務段（2005年鐵道部實施生產力布局調整，撤銷北京鐵路分局，南口機務段和承德機務段合併到懷柔北機務段，南口機務段改稱懷柔北機務段南口運用車間）、天津機務段，其中懷柔北機務段的東風4B改D型機車曾經活躍於北京周邊的鐵路線，例如擔當京包鐵路關溝段的旅客列車本務和補機，擔當北京東北環線、北京東南環線的貨物列車牽引任務等。2017年，懷柔北機務段增配從南寧鐵路局南寧機務段調撥的東風4D貨運型機車，代替部分老化嚴重的東風4B型、東風4C型、東風4B改D型機車。太原鐵路局侯馬北機務段（2005年鐵道部實施生產力布局調整，原北京鐵路局下轄的太原鐵路分局與大同鐵路分局合併成立新的太原鐵路局）和烏魯木齊鐵路局庫爾勒機務段亦曾配屬東風4B改D型機車，侯馬機務段的機車主要負責北太焦鐵路的貨物列車牽引任務，而庫爾勒機務段的機車則用於牽引南疆鐵路的貨物列車。庫爾勒機務段的東風4B改D型機車已於2015年全部報廢。

主條目：CKD9C型柴油機車

2005年，中國南車集團資陽機車有限公司在東風4B型貨運機車的基礎上，為中亞地區開發研製了雙機固定重聯的CKD9C型幹線貨運柴油機車。該型機車的動力裝置與電傳動系統和東風4B型機車完全相同，裝用16V240ZJB型柴油機（標定功率為2650千瓦，最大運用功率為2430千瓦）、TQFR-3000型同步主發電機及ZQDR-410型牽引電動機。走行部為23噸軸重的三軸轉向架，機車車體採用單司機室內走廊結構，兩節機車之間設有電氣重聯控制電纜和空氣制動系統重聯控制風管，可在任何一節機車的司機室內對全車進行統一控制。機車還設有微機控制系統、行車安全速度監控系統和具有全功率自負荷功能的電阻制動裝置。截至2014年，資陽機車公司已為土庫曼、哈薩克、蒙古國的多家鐵路公司生產了超過50台CKD9C型機車。

東風4B型內燃機車是幹線客貨運用的六軸柴油機車，採用雙司機室、內走廊式、全鋼焊接結構的框架式側牆承載車體。兩端設有同等功能的司機室，可雙向操縱機車。車體由左右側壁、底架、車頂、司機室焊接在一起，車體主要骨架採用16錳低合金鋼材，車體外部蒙皮為2.5毫米厚鋼板。車體底架長度為20,300毫米，車鉤中心線間距為21,000毫米，車體寬度為3,100毫米。機車從前到後分別為第一司機室、電氣室、動力室、冷卻室、第二司機室五個部分，其中電氣室、動力室和冷卻室頂部均設計成活動頂蓋，以便拆裝車內部件。司機室內機車運行方向的左側設有司機操縱台、JZ-7型空氣制動機的自動制動閥和單獨制動閥，右側設有副司機座席及工具箱；司機室後部設有手制動裝置手柄。電氣室內設有電氣控制櫃、主硅整流櫃、勵磁整流櫃和電阻制動櫃等電氣設備，由啟動變速箱驅動的啟動發電機、勵磁機、測速發電機、前轉向架牽引電動機通風機等輔助設備布置在電氣室後部地板上。

動力室位於車體中部，安裝了一套柴油發電機組，機組通過八個橡膠彈性支座固定在車體底架上；動力室內還裝有燃油輸送泵、燃油濾清器、啟動機油泵、機油濾清器、膨脹水箱、預熱鍋爐等輔助設備。動力室左右兩側側壁上均分別設有八個進氣口，上排進氣口裝有旋風式空氣濾清器和板網式空氣濾清器組成的兩級空氣濾清器組，下排進氣口設有內置板網式空氣濾清器的通風百葉窗，車體側面還裝有兩台通風機將車內熱風排出車外。為了方便對動力裝置的檢修，機車除了在司機室設有側門外，在動力室的兩側也設有一對側門。

冷卻室設有油水系統冷卻裝置，冷卻室頂部裝有V型結構的肋片扁管式銅散熱器，以及兩個直徑相同的軸流式冷卻風扇。機車設有兩套獨立的循環冷卻水系統，分別為冷卻柴油機的高溫冷卻水系統（24個散熱器單節），以及冷卻增壓空氣、機油、靜液壓傳動油的低溫冷卻水系統（32個散熱器單節）。冷卻室下方設有靜液壓變速箱、後轉向架牽引電動機通風機、機油熱交換器、空氣壓縮機等，冷卻風扇和牽引電動機通風機均由靜液壓馬達傳動。冷卻室左右兩側側壁均設有八個通風百葉窗口。在車體下部兩台轉向架之間的空間，吊裝著一個容積為9000升的燃油箱，以及鉛酸蓄電池組和兩個總風缸。

東風4B型柴油機車裝用一台16汽缸、四衝程、V型結構、直接噴射、開式燃燒室、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的16V240ZJB型中速柴油機。與16V240ZJA型柴油機相比，16V240ZJB型柴油機在保持裝車功率3300馬力（2426千瓦）不變的條件下，將標定轉速由每分鐘1100轉降為每分鐘1000轉，將最低工作轉速由每分鐘500轉降為每分鐘430轉，以減輕柴油機運動部件的機械負荷，柴油機平均油耗率和空轉油耗率亦有明顯改善。同時，將柴油機機體橫截面形狀改為六面體，將原來機座高度減少250毫米，並在加高主軸承座以增加機體的高度，各主軸承蓋都加設了水平的兩個橫拉螺釘以及加厚側板等等，使機體縱向和橫向剛度分別提高了60%和77%。為了提高曲軸的強度，將平衡塊由原來只佔平衡迴轉質量的15%，增加到平衡迴轉質量的50%左右，並將主軸頸直徑由原來的220毫米增加到225毫米。同時，又用簧片式彈性聯軸節代替半剛性聯軸節，使柴油機由連續發火改為間斷髮火，並使曲軸可以按需要增加平衡重，達到降低機體和曲軸應力、減少軸承負荷的效果。16V240ZJB型柴油機採用無級調速裝置，通過控制聯合調節器配速機構上的步進電機，實現對柴油機的無級調速控制，以代替原來東風4型機車採用的16級手柄定位控制。除此之外，16V240ZJB型柴油機還採用了具有單螺旋槽柱塞的高壓噴油泵、球墨鑄鐵活塞、加硼鑄鐵汽缸套、九節式排氣總管等新型零部件。

16V240ZJB型柴油機機體採用鑄焊組合結構和懸掛式軸承座，機體由鑄鋼軸承座與鋼板焊接成的六面體式機體所構成，左右兩列汽缸中心線間夾角為50°，V型角上方設有主機油道、進氣穩壓箱、進排氣支管、排氣總管等部分，兩套渦輪增壓器及中冷器組對稱安裝在柴油機兩端的上方。柴油機採用合金鍛鋼並列連桿、合金鑄鐵濕式汽缸套、整體薄壁球墨鑄鐵內油冷活塞、耐熱合金鑄鐵整體汽缸蓋，而曲軸則分為鉬銅稀土合金球鐵鑄造麯軸（大連廠）和合金鋼擠壓曲軸（資陽廠和四方廠）兩種。汽缸直徑為240毫米，活塞行程為275毫米，額定轉速為每分鐘1000轉，最低空載轉速為每分鐘430轉，小時功率為4000馬力（2980千瓦），持續功率為3600馬力（2650千瓦），裝車功率為3300馬力（2426千瓦）。柴油機由啟動發電機起動，其電源由蓄電池供給。柴油機完成起動后，啟動發電機由直流串勵電動機變為他勵發電機，輸出110伏特直流電，作為輔助發電機使用。

16V240ZJB型柴油機採用廢氣渦輪定壓增壓系統，利用汽缸排出的廢氣導入渦輪機中膨脹做功，再由渦輪機帶動壓氣機將新鮮空氣壓縮，另外並設有用來冷卻增壓空氣的中冷器，以進一步提高增壓系統的效率。東風4B型機車最初裝用天津機車車輛機械廠生產的45GP802-1A型增壓器，該型增壓器是在16V240ZJA型柴油機的45GP802-1型增壓器基礎上改良而成，採用單級離心式壓氣機和單級軸流式渦輪機，額定轉速為每分鐘23500轉，渦輪前最高溫度約為650°C。後來，東風4B型機車又先後改用過45GP802-4（天津機車車輛機械廠）、ZN300-LSD1（天津機車車輛機械廠，基於45GP1301型增壓器）、ZN310-LSE（大連機車研究所）、VTC254-13（江津增壓器廠引進瑞士ABB技術）、ZN290（天津機車車輛機械廠，基於VTC254型增壓器）等新型增壓器。此外，大連機車研究所還為昆明鐵路局研製了用於高原地區的ZN310-LSG型增壓器。

東風4B型內燃機車採用交—直流電傳動裝置，柴油機直接驅動一台交流同步發電機發出三相交流電，經由硅二極體組成的三相橋式整流裝置整流為直流電后，輸送給六台並聯連接的直流牽引電動機，通過傳動齒輪驅動輪對。柴油機與主發電機之間採用彈性聯軸節連接，取代了東風4型機車的半剛性聯軸節連接。

牽引發電機採用TQFR-3000型三相交流同步發電機，額定容量為2985千伏安，額定電壓為438/613伏特，額定電流為3936/2805安培，額定轉速為每分鐘1100轉，實際運用轉速為每分鐘1000轉，定子及轉子絕緣等級分別為B級和H級，冷卻方式為自通風式，主發電機凈重為4985公斤。牽引發電機由一個交流同步勵磁機勵磁，勵磁機由柴油機通過啟動變速箱驅動，其發出的交流電經勵磁整流器轉換為直流電后，給發電機的轉子勵磁繞組勵磁。為了使牽引發電機能充分利用柴油機的功率，機車設有可控硅勵磁調節裝置以保持牽引發電機輸出功率的恆定，由柴油機的轉速－功率聯合調節器通過功率調整電阻器和勵磁測速發電機來自動調節勵磁電流。與東風4型機車相比，東風4B型機車為了改善主發電機的冷卻條件，主發電機冷卻空氣的來源由動力室內部供給改為由車體外部供給。

牽引發電機發出的三相交流電由GTF-4800/770型硅整流裝置轉換成直流電，供給牽引電動機使用。每台機車設有兩台硅整流櫃，硅整流裝置採用由硅二極體元件組成的三相橋式全波整流電路，整流電路每一橋臂有六個並聯的NDZ500/2400型風冷平板式硅二極體，每台整流櫃共有36個二極體元件。硅整流裝置的最大直流輸出電壓為770伏特，額定直流輸出電流為4800安培。

東風4B型貨運機車使用ZQDR-410型四極直流串勵牽引電動機，額定功率為410千瓦，額定電壓為550伏特，額定電流為800安培，額定轉速為每分鐘647轉，最高轉速為每分鐘2365轉，定子及電樞絕緣等級分別為H級和F級，冷卻方式為強迫通風。為擴大機車的恆功率速度範圍，可以在牽引電動機勵磁繞組接入並聯分流電阻，對牽引電動機使用二級磁場削弱，磁場削弱率分別為60%和43%。為了提高客運機車的恆功率速度範圍，在1989年生產的東風4B型2228號至2231號機車上，改為使用與東風4C型柴油機車相同的ZQDR-410C型牽引電動機；從1991年生產的東風4B型2272號機車開始，以後生產的所有東風4B型客運機車全部採用ZQDR-410C型牽引電動機，使客運機車的最大恆功速度從95公里/小時提高到120公里/小時。ZQDR-410C型牽引電動機（國家標準型號為ZD109）的額定功率提升至480千瓦，額定電壓為645伏特，額定轉速為每分鐘757轉，定子及電樞絕緣等級均為F級，二級磁場削弱率調整為58%和42%。

東風4B型機車設有電阻制動，在電阻制動工況時牽引電動機變為他勵直流發電機工作，其激磁繞組全部串聯由牽引發電機經硅整流櫃供電，發出的電流輸入到車上兩個電阻制動櫃，將電能通過電阻器轉化為熱能消耗掉；受制動電阻通風冷卻條件的限制，最大制動電流限制為650安培，制動功率為2316千瓦。

機車軸式為Co-Co，走行部為兩台相同的無導框式三軸轉向架。轉向架採用鋼板組焊成封閉式箱形結構的“目”字形構架，由箱形截面的兩根側梁、兩根橫樑、前後端梁組焊而成，並分別焊有旁承座、拉杆座、外側彈簧座、牽引拐臂座、電機吊杆座、水平槓桿座、橫向止擋、制動座、制動缸座及砂箱座等。輪對軸箱內裝有四列向心圓柱滾子軸承，軸箱定位裝置採用拉杆式彈性定位結構，軸箱通過裝有橡膠關節元件的上、下軸箱拉杆與構架相連接，實現軸箱相對於構架的橫向和縱向定位。轉向架採用四點支承彈性油浴摩擦旁承裝置，車體全部重量通過八個旁承由兩台轉向架支承，有利於抑制轉向架在直線運行時的蛇行運動。此外，轉向架與車體間還設有彈性側擋裝置，使轉向架進出曲線時能夠相對與車體進行迴轉運動。彈簧懸掛裝置分為一系和二系懸掛兩部分。一系懸掛採用獨立懸掛形式，包括軸箱與構架之間的軸箱圓彈簧，用於衰減吸收來自軌道高頻振動的橡膠墊，以及在1、3、4、6軸裝有並列的液壓減震器；二系懸掛為轉向架構架與車體之間的旁承橡膠堆。牽引力和制動力通過低位平行四桿牽引桿機構傳遞，牽引點至軌面距離725毫米，有利於提高機車粘著利用率。

牽引電動機採用單側齒輪傳動的軸懸式驅動方式（滑動抱軸承式半懸掛），即牽引電動機的一側通過抱軸瓦（滑動軸承）剛性地支承在車軸上，另一側通過彈性元件（橡膠墊）和吊杆懸掛在轉向架構架上。全部牽引電動機採用順置排列方式，即牽引電動機都放在車軸的同一側，使牽引電動機相對於轉向架構架產生的支反力作用方向相同，結合彈性旁承產生的支反力矩予以平衡，可以有效地減少軸重轉移的幅度。東風4型機車根據牽引齒輪傳動比分為客運型和貨運型，從而使機車的牽引特性能滿足不同需要。客運型的齒輪傳動比為3.75（60：16），最高運行速度為120公里/小時。貨運型的齒輪傳動比為4.5（63：14），最高運行速度為100公里/小時。基礎制動方式為帶閘瓦間隙自動調節器的單側踏面制動，每個車輪各有一套制動裝置，當機車施行制動時，制動缸從空氣制動機獲得壓縮空氣，並通過槓桿機構使閘瓦抱輪產生制動作用。停車制動為手制動裝置。

絕大部分在1984年或以前生產的東風4（A）型機車在後來返廠大修時也逐步被改造成更可靠的東風4B型，包括更換柴油機、聯調切控閥、增壓器和聯軸節等部件，構造速度不變。另外，東風4B型機車也會按照各鐵路局、機務段的需要來更改齒輪傳動比，進行客運型改貨運型、或者貨運型改客運型的改造。

1991年10月30日，蘭州鐵路局蘭州西機務段的東風4B型3258、1630號機車重聯牽引1479次貨物列車，運行至包蘭線紅峴台站下行進站信號機與1號道岔間K873+553.6處時，機后第6位敞車（C62A 1725301）第二位輪對三位軸頸發生熱切軸，致使機后第6～10位車輛顛覆、第11位車輛脫軌，造成貨車報廢2輛、大破1輛、中破3輛，中斷正線行車10小時19分，構成行車重大事故。

1992年3月21日凌晨，上海鐵路局南昌機務段的ND2型0232號機車，牽引由南京西開往廣州的211次旅客列車（今K527/528次列車）經由浙贛鐵路運行，計劃在株洲市郊的五里墩站交會由向塘機務段東風4B型3346號機車牽引的1310次貨物列車。五里墩站值班員原本安排1310次進1道停車，211次列車機外等信號，待1310次停妥后再經2道通過。但由於211次列車機車乘務員擅自關閉機車自動停車裝置，中斷瞭望、臆測行車，導致列車在五里墩車站冒進、冒出信號並擠壞道岔，於凌晨3時01分與正在進站的1310次貨物列車發生正面衝突。事故造成15人死亡（211次列車正副司機死亡，旅客無死亡），8人重傷，25人輕傷；2台機車大破報廢，車輛報廢9輛，大破、小破各2輛，中破1輛，中斷行車35小時9分，構成旅客列車衝突重大事故。

1992年3月21日早上6時49分，呼和浩特鐵路局集寧機務段的東風4B型6106號機車牽引無1220次貨物列車，運行至京包線白塔站至郭家營站間K632+300處時因機車增壓器故障停車請求救援，調度命令郭家營站站長組織指揮無1207次本務機車東風4B型6105號機車單機救援。6時35分東風4B型6105號機車開單機6001次由郭家營站開出，由於被救援機班未設置響墩防護，救援司機在運行中與站長聊天，間斷瞭望，延誤制動時機，與停留的無1220次列車本務機相撞，造成兩台機車小破，中斷上行線行車1小時21分，構成行車險性事故。

1993年12月13日清晨5時38分，蘭州鐵路局蘭州西機務段的東風4B型6052、3362號機車重聯牽引098次貨物列車，運行至包蘭線小紅山站2道停車等待交會2707次貨物列車時，由於本務機車乘務員打盹睡覺，冒進出站信號機並擠壞3號道岔，構成行車險性事故。

1994年8月23日早上7時28分，北京鐵路局丰台機務段的東風4B型1952號機車，擔當2182次貨物列車，運行至京山線丰台西站二場時司機在行車途中睡覺，列車冒進進路信號，與停於五場接車進路信號機外方的2040次貨物列車發生正面衝突。造成貨車報廢1輛、大破4輛、中破3輛，構成行車重大事故。

1997年4月3日早上8時15分，濟南鐵路局兗州機務段的東風4B型6187號機車牽引4123次貨物列車。由於鄭441次貨物列車在津浦線（今京滬線）下行線利國至前亭間K640+500處途停請求救援，調度命令712號指定4123次區間救援。早上8時02分東風4B型6187號機車開單機6002次由前亭站開出，由於被救援機班未按規定進行防護；救援司機掌握停留車的位置不準確，在運行中擅自關閉運行監控裝置且運行速度高，當發現被救援列車時停車不及與其相撞，造成機車乘務員死亡3人、輕傷3人，兩台機車小破，構成鐵路交通重大事故。

1997年4月29日上午，廣州鐵路集團長沙機務段的ND2型0222號機車，牽引由長沙開往茶嶺的818次旅客列車，於10時35分到達京廣鐵路榮家灣站停車，計劃待避由長沙機務段東風4B型2520號機車牽引、由昆明開往鄭州的324次旅客列車。但由於長沙電務段榮家灣信號工區信號工人違章使用二極體封連線裝置，導致鐵路信號錯誤顯示，令324次列車憑榮家灣車站進站信號機綠色燈光進站，司機發現列車進路不對后立即採取緊急制動，但停車不及，與停在站內的818次旅客列車尾部相撞，是為1997年京廣鐵路榮家灣站列車相撞事故。事故共造成死亡126人，重傷48人，輕傷182人；東風4B型2520號機車報廢，而ND2型0222號機車未有損害。

2000年10月27日上午7時59分，南昌鐵路局南昌機務段的東風4B型2133號機車，牽引南昌開往景德鎮的K860次旅客列車經由京九鐵路運行。列車運行至京九下行線橫崗至向塘間K1466+400處時，因鷹潭機械化線路段違章施工，在沒有辦理封鎖區間手續的情況下在該處更換重傷鋼軌，將K1466處的17號左側鋼軌拆除，新軌尚未撥入線路。司機發現后停車不及造成本務機車及機后1～2位車輛脫軌，幸無人員傷亡。中斷行車2小時整，構成旅客列車脫軌重大事故。K860次旅客列車摘車2輛後繼續運行。

2000年1月22日凌晨，南昌鐵路局南昌機務段的東風4B型2414號機車，牽引廣州開往青島的60次快速旅客列車經由浙贛鐵路運行。列車於1時55分從醴陵東站開出，計劃通過老關站上行正線。凌晨2時08分，當列車進入老關站2號道岔后，機車及機后1～5位車廂脫軌，機車停於浙贛線K888+973處，構成列車脫軌重大事故。該事故中斷浙贛鐵路上行線行車6小時02分，事故原因是人為破壞。

2001年7月7日上午11時27分，瀋陽鐵路局長春機務段（今吉林機務段長春運用車間）的東風4B型2266號機車，牽引2510次旅客列車運行至長濱線（今京哈線）虎市站2號道岔處，由於長春電務段在此進行光焊施工作業的光焊機輪卡進轍叉處未能及時撤出，列車停車不及與光焊機相撞，中斷長濱線行車54分，構成行車險性事故。

2002年9月8日，北京鐵路局湖東機務段的東風4B型6042號機車，擔當的37507次貨物列車在柳村南（秦皇島港區）制動失靈，與四號翻車機房卸空的38061空車底相撞，造成37507次機后1~9位車輛脫軌，機車被燒毀。38061次車底後部1~6位車輛脫軌，20~29位車輛後台車心盤竄位，四號翻車機嚴重損毀。同時其脫軌車輛侵入三號翻車機的空車線，造成三號翻車線一輛空車脫軌，構成列車放颺衝突重大事故。事故原因是柳村南站一助理值班員監守自盜，造成機后1位車輛折角塞門關閉所致。

2004年6月9日23時45分，配屬柳州鐵路局柳州機務段東風4B型7019號機車，擔當23001次貨物列車，運行至柳州鐵路局管內黎湛線（雙線半自動閉塞）根竹至貴崗站間下行線48km780m處，發生分離。司機錯誤判斷因而未停車檢查。造成後續25201次貨物列車運行此處與前行23001次貨物列車分離后的遺留在區間的40輛車發生正面相撞，構成鐵路交通重大事故。

2005年7月16日下午1時20分，武漢鐵路局武昌南機務段的東風4B型2653號機車，牽引黃石至武昌的N384次旅客列車經由武九鐵路運行，當列車運行至黃石至鐵山區間，在一個平交道口與一輛裝有數根10餘米長鋼管的重型卡車相撞，事故造成重型卡車上1人死亡、2人受傷，機車上2人受傷，機車及機后兩位車輛嚴重損毀。

2008年6月30日凌晨，南寧鐵路局南寧機務段的東風4B型2665號機車，牽引廣州開往重慶的1322次旅客列車經由黎湛鐵路運行。凌晨2時20分，當列車行至黎湛鐵路廣西境內米場至玉林區間（K165+100米處），因山體滑坡，列車停車不及以102公里/小時的速度撞上坍體，造成本務機車及機后1～6位車輛脫軌，中斷上下行線行車分別24小時40分、32小時10分，構成鐵路交通較大事故。

2009年7月27日凌晨4點22分，南寧鐵路局柳州機務段的東風4B型7347號機車，牽引襄陽至湛江的1473次旅客列車經由焦柳鐵路運行，當列車運行至古砦至寨隆區間，因連日持續強降雨造成山體滑坡掩埋線路，列車停車不及撞上坍體，造成本務機車及機后1～4位車輛脫軌，造成4名旅客死亡，34名旅客受傷，中斷行車13小時41分，構成鐵路交通較大事故。

2011年2月25日凌晨，南寧鐵路局南寧機務段的韶山3型0098號機車，牽引百色至南寧南的83034次貨物列車，於1時29分到達南寧南站北場5道，停車摘鉤後計划經北場7道轉線入庫，於1時44分該機車以17公里/小時的速度越過關閉的7道下行出站信號機，在352號道岔處以12公里/小時的速度與正在進入6道的42080次貨物列車發生側面衝突。事故造成牽引42080次列車的東風4B型3994號機車前端4個輪對脫軌，機后第一位車輛前轉向架第1輪對脫軌，而韶山3型0098號機車前3個輪對脫軌、2名乘務員輕傷，構成鐵路交通一般B類事故。

2011年10月19日晚上，南昌鐵路局福州機務段漳平運用車間的的東風4B型3919號機車，牽引48019次貨物列車經由漳泉肖鐵路運行。晚上10時25分，當列車運行至湖頭至金谷間K84+150處，因山體滑坡，列車撞上塌方坍體，造成機車及機后1～4位車輛脫軌，機車被燒毀，無人員傷亡。

2012年3月29日，配屬哈爾濱鐵路局齊齊哈爾機務段東風4B型1818號機車，加格達奇運用車間司機擔當C40982次貨物列車，運行至嫩林線烏魯布鐵至春亭閣站間，因機車主發電機故障發生故障發生火災停車請求救援。請求救援司機向調度員報告的停車位置錯誤，與實際停車地點相差1km+19m，且請求救援后沒有按規定在救援列車開來方向設置防護。擔當救援的東風4B型3795號機車單機進入救援區間后，運行速度68km/h。接近被救援列車2km時救援司機未與被救援列車司機聯繫，也未控制速度在20km/h以下運行，發現停留列車時停車不及，與請求救援的列車以52km/h的速度發生正面相撞。

2020年10月11日凌晨，配屬上海鐵路局合肥機務段的東風4B型7777號機車牽引貨列行至安徽省宿州市大澤鄉一處道口時，與一輛渣土車相撞，導致多節車廂脫軌，機車變形，機車壓在渣土車上，事故未造成人員傷亡。

北京鐵路局丰台機務段的“毛澤東”號機車和上海鐵路局上海機務段的“周恩來”號機車以及哈爾濱鐵路局哈爾濱機務段的“朱德”號機車是中國鐵路著名的“三大偉人號”機車，均曾用於東風4B型機車的命名。

東風4B型1893號機車於1991年8月替換東風4型0002號車被命名為“毛澤東”號，掛上象徵著責任和榮耀“毛澤東號”徽牌，車號1893 與毛澤東誕辰年份相同，由當時鐵道部部長李森茂選定。這是第三代“毛澤東”號機車。

東風4B型2106號機車於1987年12月替換東風3型0058號車被命名為“周恩來”號，這是第二代“周恩來”號機車。

東風4B型1886號機車於1991年被命名為“朱德”號，替換“朱德”號前進型蒸汽機車，車號1886 源於朱德誕辰年份。這是第三代“朱德”號機車。

東風4B型1029號機車，退役後於2009年進入瀋陽鐵路機車陳列館保存展示。

東風4B型1442號機車，現存放在太原鐵路局太原機務段北場進行展示。

東風4B型1718號機車，原配屬上海鐵路局合肥機務段，2014年1月退役后移交安徽交通職業技術學院，作為教學用車。

東風4B型1781號機車，退役后交由黑龍江交通職業技術學院作為教學用車使用。

東風4B型1787號機車，原配屬南寧鐵路局柳州機務段，退役後於2013年進入柳州工業博物館保存展示。

東風4B型1884號機車，退役后交由黑龍江交通職業技術學院做教學用車使用。

東風4B型1893號機車，大連機車車輛工廠於1991年生產，第三代毛澤東號機車（1991年-2000年），2014年退役，並機車掛牌復原，現存放在北京鐵路局丰台機務段“毛澤東號機車展覽館”永久展出。

東風4B型1960號機車，大連機車車輛工廠於1991年生產，1997年接替ND4-37成為工人先鋒號機車，2014年年底退役但不得拆解，作為北京鐵路局教學用機車，工人先鋒號牌改掛在東風4D型1893號（第四代毛澤東號）機車上。

東風4B型2127號機車，退役后交由齊齊哈爾技師學院作為教學用車。

東風4B型2244號機車，退役后交由南京鐵道職業技術學院作為教學用車。

東風4B型2298號機車，原配屬於北京鐵路局唐山機務段，於2014年2月退役，交付齊齊哈爾鐵路工程學校作為教學用車。

東風4B型2480號機車，原配屬南寧鐵路局柳州機務段，退役后交由柳州鐵道職業技術學院作為教學用車。

東風4B型3179號機車（改號車，原編號1411），原配屬呼和浩特鐵路局包頭西機務段呼和浩特運用車間，退役后交由呼和浩特職業學院鐵道學院，作為教學用車。

東風4B型6210號機車，原配屬太原鐵路局太原機務段，退役後於2015年5月移交中北大學。

東風4B型6210號機車（改號車，原編號不詳），原配屬北京鐵路局懷柔北機務段，退役後於2013年9月移交中南大學鐵道學院保存展示，並將車號更改為1983號。

東風4B型7019號機車，原配屬南寧鐵路局南寧機務段，退役後於2013年保存西南交通大學機車博物園作靜態展出。

東風4B型7149號機車，原配屬北京鐵路局石家莊電力機務段，退役後於2013年12月移交石家莊鐵道大學保存展示。

東風4B型7260號機車，於2013年8月退役，后移交天津鐵道職業技術學院，作為教學用車。

東風4B型9008號機車，原配屬於北京鐵路局懷柔北機務段，於2015年8月退役，交付中國鐵道博物館永久收藏。