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東風4型柴油機車（DF4），是中國鐵路第二代電傳動柴油機車的首型機車，也是中國首次設計研製的交-直流電傳動柴油機車，該型機車從研製到成熟亦經歷了一段坎坷的歷程。1960年代中期，大連機車車輛廠、大連熱力機車研究所、大同機車廠開始研製240/275系列中速柴油機，至1969年研製出首台東風4型柴油機車, 此後多年一直處於「一邊生產、一邊改進」的局面。1974年，東風4型柴油機車初步投入批量生產，但在運用中柴油機又相繼出現大量問題，在歷經大量設計改進和試驗研究之後，柴油機的可靠性和耐久性得到大幅提高。隨後，作為東風4型機車的升級產品、裝用16V240ZJB型柴油機的東風4B型柴油機車於1982年面世，並於1985年投入批量生產，成為中國鐵路史上生產數量最多、運用最廣泛的柴油機車車型。

開發背景

1950年代，中國在大躍進形勢的推動下踏上牽引動力內燃化的道路，並開始仿造試製多種形式的柴油機車。1956年，中華人民共和國鐵道部制定了《鐵路十二年科技發展規劃》，提出牽引動力的改造是鐵路技術改造的重點，要逐步由蒸汽機車轉到電力機車和內燃機車。1958年，大連機車車輛廠參照蘇聯的TE3型柴油機車，成功試製了兩台巨龍型柴油機車。這款中國第一代電傳動柴油機車經過數年試驗改進後，於1965年定型為ND型柴油機車（1966年8月改稱為東風型柴油機車），並正式投入批量生產。與此同時，當時世界上的大功率柴油機車已經出現了採用中速柴油機、交-直流電傳動的發展趨勢。1964年，鐵道部確定了「高速柴油機和中速柴油機並舉」、「電傳動和液力傳動並舉」的柴油機車發展方針，為了儘快縮小中國柴油機車與國際先進水平的差距，中華人民共和國鐵道部向大連機車車輛廠下達了研製第二代大功率柴油機車的任務。

研製過程

1965年初，大連機車車輛廠、大連熱力機車研究所、大同機車廠、鐵道科學研究院等機構聯合組成新中速柴油機設計組，首先重點是研製柴油機車的動力來源--新型大功率中速柴油機。當時同類型柴油機的設計參考資料十分缺乏，設計組只能從國內外雜誌文獻中尋找相關資訊，將國外同類型柴油機及機車的數據、圖片以及使用中情況等作為設計參考，例如蘇聯哈爾科夫運輸機械製造廠的Д70系列、法國阿爾薩斯機械製造公司的AGO 240系列、瑞士蘇爾壽公司的LVA24系列等。1965年7月，鐵道部內燃機車會戰指揮小組在青島召開會議，批准下達新中速柴油機設計任務書，主要技術指標為缸徑240毫米、行程275毫米、小時功率4000馬力、額定功率3600馬力、額定轉速為每分鐘1100轉、四衝程、16缸、渦輪增壓。1966年初，大連機車車輛廠試製成雙缸機並調試成功，雙缸機最大輸出功率突破500馬力，證明16缸機可達到4000馬力的預期目標。1965年8月，完成試製首台16缸的16V240ZJ型柴油機樣機，同年內完成新型機車的總體設計。

正當柴油機樣機依試驗程序進行調試和設計改進時，文化大革命在全國範圍內爆發，受到「奪權」和「批鬥」政治運動干擾，各地科研機構首當其衝的遭到巨大的衝擊，研製工作只能在斷斷續續的情況下進行。1967年，湘潭電機廠（今湘潭電機股份有限公司）試製了首批為第二代大功率柴油機車配套的牽引電機組，包括3000千伏安三相交流同步牽引發電機、410千瓦牽引電動機、80千瓦起動發電機、45千伏安三相交流同步勵磁發電機。

1969年，為慶祝中華人民共和國二十周年國慶，大連機車車輛廠對原有的設計方案進行局部修改，將之前試製的柴油機和牽引電機組樣機安裝在機車上，同年9月26日試製出首台東風4型2001號機車，出廠後在瀋大鐵路大連至大石橋區間進行牽引試驗。但由於這台機車為「國慶獻禮」草率上馬，其零部件未經必要的試驗考核和改進，柴油機和電氣部分以及機車其它一些裝置未達到設計要求，導致整台機車的性能和質量都未能過關。此後，大連機車車輛廠針對原型車試運行中出現的問題，聯合田心電力機車工廠（今中車株洲電力機車）、株洲電力機車研究所、永濟電機廠、大連熱力機車研究所等單位，進行了持續十幾年的反覆試驗和全面改進。

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