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东风4型柴油机车（DF4），是中国铁路第二代电传动柴油机车的首型机车，也是中国首次设计研制的交-直流电传动柴油机车，该型机车从研制到成熟亦经历了一段坎坷的历程。1960年代中期，大连机车车辆厂、大连热力机车研究所、大同机车厂开始研制240/275系列中速柴油机，至1969年研制出首台东风4型柴油机车, 此后多年一直处于“一边生产、一边改进”的局面。1974年，东风4型柴油机车初步投入批量生产，但在运用中柴油机又相继出现大量问题，在历经大量设计改进和试验研究之后，柴油机的可靠性和耐久性得到大幅提高。随后，作为东风4型机车的升级产品、装用16V240ZJB型柴油机的东风4B型柴油机车于1982年面世，并于1985年投入批量生产，成为中国铁路史上生产数量最多、运用最广泛的柴油机车车型。

开发背景

1950年代，中国在大跃进形势的推动下踏上牵引动力内燃化的道路，并开始仿造试制多种形式的柴油机车。1956年，中华人民共和国铁道部制定了《铁路十二年科技发展规划》，提出牵引动力的改造是铁路技术改造的重点，要逐步由蒸汽机车转到电力机车和内燃机车。1958年，大连机车车辆厂参照苏联的TE3型柴油机车，成功试制了两台巨龙型柴油机车。这款中国第一代电传动柴油机车经过数年试验改进后，于1965年定型为ND型柴油机车（1966年8月改称为东风型柴油机车），并正式投入批量生产。与此同时，当时世界上的大功率柴油机车已经出现了采用中速柴油机、交-直流电传动的发展趋势。1964年，铁道部确定了“高速柴油机和中速柴油机并举”、“电传动和液力传动并举”的柴油机车发展方针，为了尽快缩小中国柴油机车与国际先进水平的差距，中华人民共和国铁道部向大连机车车辆厂下达了研制第二代大功率柴油机车的任务。

研制过程

1965年初，大连机车车辆厂、大连热力机车研究所、大同机车厂、铁道科学研究院等机构联合组成新中速柴油机设计组，首先重点是研制柴油机车的动力来源--新型大功率中速柴油机。当时同类型柴油机的设计参考资料十分缺乏，设计组只能从国内外杂志文献中寻找相关资讯，将国外同类型柴油机及机车的数据、图片以及使用中情况等作为设计参考，例如苏联哈尔科夫运输机械制造厂的Д70系列、法国阿尔萨斯机械制造公司的AGO 240系列、瑞士苏尔寿公司的LVA24系列等。1965年7月，铁道部内燃机车会战指挥小组在青岛召开会议，批准下达新中速柴油机设计任务书，主要技术指标为缸径240毫米、行程275毫米、小时功率4000马力、额定功率3600马力、额定转速为每分钟1100转、四冲程、16缸、涡轮增压。1966年初，大连机车车辆厂试制成双缸机并调试成功，双缸机最大输出功率突破500马力，证明16缸机可达到4000马力的预期目标。1965年8月，完成试制首台16缸的16V240ZJ型柴油机样机，同年内完成新型机车的总体设计。

正当柴油机样机依试验程序进行调试和设计改进时，文化大革命在全国范围内爆发，受到“夺权”和“批斗”政治运动干扰，各地科研机构首当其冲的遭到巨大的冲击，研制工作只能在断断续续的情况下进行。1967年，湘潭电机厂（今湘潭电机股份有限公司）试制了首批为第二代大功率柴油机车配套的牵引电机组，包括3000千伏安三相交流同步牵引发电机、410千瓦牵引电动机、80千瓦起动发电机、45千伏安三相交流同步励磁发电机。

1969年，为庆祝中华人民共和国二十周年国庆，大连机车车辆厂对原有的设计方案进行局部修改，将之前试制的柴油机和牵引电机组样机安装在机车上，同年9月26日试制出首台东风4型2001号机车，出厂后在沈大铁路大连至大石桥区间进行牵引试验。但由于这台机车为“国庆献礼”草率上马，其零部件未经必要的试验考核和改进，柴油机和电气部分以及机车其它一些装置未达到设计要求，导致整台机车的性能和质量都未能过关。此后，大连机车车辆厂针对原型车试运行中出现的问题，联合田心电力机车工厂（今中车株洲电力机车）、株洲电力机车研究所、永济电机厂、大连热力机车研究所等单位，进行了持续十几年的反复试验和全面改进。

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