东风4B型内燃机车（DF4B）是中国铁路使用的一种干线客、货运用内燃机车，也是中国铁路第二代电传动内燃机车的代表车型。东风4B型内燃机车的发展历程始于1965年开始设计、1974年投入批量生产的东风4型内燃机车和240/275系列中速柴油机，但由于柴油机本身设计和制造工艺存在许多问题，导致早期出厂的东风4型机车投入运用后故障频生，在历经大量设计改进和试验研究之后发展出16V240ZJB型柴油机，使其可靠性和耐久性得到大幅提高。1982年，作为东风4型机车升级产品的首台东风4B型机车问世，经过全面的性能试验和运用考核后，证明其可靠性和经济性比东风4型机车有明显提升。1984年，大连机车车辆厂开始批量生产东风4B型内燃机车，资阳内燃机车厂和大同机车厂也于1986年加入生产行列，已生产了超过4500台东风4B型内燃机车，成为中国铁路史上产量最大、运用最广泛、技术最成熟的内燃机车车型之一。

东风4型柴油机车是中国在1960年代自行研制的一种电传动干线柴油机车，从1974年开始投入批量生产。在批量生产东风4型柴油机车的过程中，为了提高机车的性能、可靠性和使用寿命，多年来进行了大量的改进和试验工作，并将研究成果陆续应用在新造机车上。大连机车车辆厂持续针对16V240ZJ、16V240ZJA型柴油机机体强度和刚度不足、轴系动力性能欠佳的问题进行研究，于1977年试制了一台经过强化的新结构机体，并将许多零部件新结构和新工艺引入到新型柴油机，经试验后状态良好，作为A型柴油机的升级产品定型为16V240ZJB型。1978年3月，中华人民共和国铁道部在大连厂召开16V240ZJB型柴油机鉴定会，批准该型柴油机初步定型，可以投入小批量生产。1979年7月至1981年9月间，16V240ZJB型柴油机在大连内燃机车研究所按照国际铁路联盟（UIC）的标准进行了耐久试验。

同时，大连厂在东风4型机车基础上，针对暴露的质量问题，对车体、转向架、牵引电机等部件进行技术改进，将东风4型0527号机车作为样车，安装16V240ZJB型柴油机以及运用逐年改进的成果。1982年12月，东风4型0527号机车出厂，成为第一台正式装用16V240ZJB型柴油机的机车，机车标称功率1985千瓦，构造速度100公里/小时。1983年1月至5月期间，这台机车在大连内燃机车研究所的固定试验台进行了初步试验，之后交付济南铁路局济南机务段投入运用考核。随后，铁道部将这种经过改进、装用16V240ZJB型的东风4型机车定型为东风4B型，作为东风4（A）型机车的升级换代产品。1984年7月，东风4B型机车（货运型）正式投入批量生产，首台量产的机车车号为1001，并同时停产东风4（A）型机车。1985年1月，铁道部随机抽取了乌鲁木齐铁路局哈密机务段的东风4B型1006号机车作为性能试验车，1016号机车作为15万公里运行考核车。两台机车分别完成部级鉴定试验和运行考核后，铁道部在1986年10月召开鉴定会议，批准东风4B型机车通过部级鉴定。1987年，东风4B型机车经国家产品质量评审委员会评定，获得1987年度国家金牌优质产品奖，并被铁道部正式指定为替代进口产品，令中国不再需要大批进口机车。

在东风4B货运型机车研制成功后，大连厂开始在其基础上发展衍生改型。1985年12月，大连厂成功试制了东风4B高原型机车，机车装用了大连内燃机车研究所研制的高压比高效率的涡轮增压器，以及美国伍德沃德公司的调速器，加装电阻制动并改进了空气滤清系统，机车功率可以随海拔高度自动修正，在海拔高度为3000米的环境下，机车输出功率仍可达到1845千瓦。首台机车于1986年3月在乌鲁木齐铁路局管内的南疆铁路上顺利通过了高原线路牵引试验。高原型机车主要运用在青藏铁路集团公司的青藏铁路、兰州铁路局、乌鲁木齐铁路局及呼和浩特铁路局。

1986年12月，大连厂又研制了第一台东风4B客运型机车（2101），率先配属上海铁路局上海机务段使用。客运型是在货运型机车的基础上改造而成，除传动齿轮比由货运型的63：14，改为客运型的71：21外，两种机车的结构基本相同。客运型机车构造速度提高到120公里/小时，以适用扩大旅客列车编组以及提高速度的需要，1987年起开始批量生产。

与此同时，资阳内燃机车厂、大同机车厂在完成转产东风4B型机车的技术改造之后，也按照铁道部的指示和大连机车车辆厂提供的图纸，于1986年开始制造东风4B型柴油机车。1986年6月21日，资阳厂生产的首台东风4B型机车（3101）交验出厂；同年9月22日，大同厂制造的第一台东风4B型机车（6001）出厂。1994年，四方机车车辆厂也试制了两台东风4B型机车（7364、7365），由于是东风4E型的技术验证车，故车体直接采用了东风4E型的外观。

截至1998年，大连厂、资阳厂、大同厂、四方厂累计生产了4303台东风4B型机车，这个数目相当于1999年全中国铁路内燃机车保有量的42.5%。至1990年代末，虽然中国铁道部已经停止采购东风4B型机车，但大连厂、资阳厂仍然会根据地方铁路、工矿企业、海外铁路公司等的需求生产东风4B型机车。资阳内燃机车厂生产的最新的东风4B型货运机车为9702号，于2014年出厂；大连机车车辆厂生产的最新的东风4B型货运机车为7799号，于2016年出厂，由甘肃华亭煤业铁路运输购买；而最新的客运型机车为大连机车车辆生产的2684、2685号机车，于2006年出厂，由威海地方铁路局购买。

2006年至2008年间，中国铁道部先后将三批东风4、东风4B型机车援助朝鲜。在最近期的2008年，北京铁路局所属12台东风4型机车经整修后无偿移交朝鲜。在朝鲜铁路系统中，这些机车编号为내연2xx(Naeyŏn 2xx；内燃 2××)。

主条目：东风4C型内燃机车

为了进一步提高东风4B型内燃机车的牵引性能、可靠性、耐久性和经济性，大连机车车辆厂于1984年开始研制东风4C型内燃机车。1984年9月17日，大连机车车辆厂试制出第一台16V240ZJC型柴油机，该机型是在16V240ZJB型柴油机的基础上，对曲轴、连杆盖、汽缸体、凸轮轴、配气齿轮等零部件进行改良而成，并改装江津增压器厂根据瑞士ABB公司授权生产的VTC254-13型增压器。1985年9月，大连机车车辆厂试制出第一台东风4C型内燃机车。东风4C型内燃机车与东风4B型内燃机车相比，除了柴油机装车功率提高到3600马力（2647千瓦），又改为使用ZQDR-410C型牵引电动机。此外，东风4C型内燃机车的总体布置和电气控制方面也作了较大的改进，例如缩减了散热器单节数量，加装了双机重联、电阻制动、电子恒功励磁等装置。东风4C型内燃机车于1989年投入批量生产，并于1991年7月通过铁道部部级鉴定。

主条目：东风6型内燃机车

1982年起，大连机车车辆厂与英国里卡多公司开展技术合作，经过对16V240ZJB型柴油机进行全面评价，开始研制装车功率为4000马力（2940千瓦）的16V240ZJD型柴油机。1986年末，第一台16V240ZJD型柴油机在大连机车车辆厂完成组装，并于1987年至1988年间完成多次严格试验。1989年1月，首两台装用16V240ZJD型柴油机的东风6型内燃机车在大连机车车辆厂问世。东风6型内燃机车是以东风4B型内燃机车为基础的升级换代产品，通过大连机车车辆厂与美国通用电气公司的技术合作，对机车及其主要部件作出了重要改进，装用通用电气的电机、电器和微机控制设备，使机车性能达到同时期通用电气“Dash-8”系列C39-8型柴油机车的标准。与东风4B型货运机车相比，东风6型机车的持续牵引力从324千牛提升至360千牛，机车轮周效率从33.9%提升至35.44%，并且在机车运用速度（从持续速度22.2公里/小时到最大设计速度118公里/小时）范围内能够实现恒功牵引特性控制，在平道牵引4000吨列车的均衡速度可达86公里/小时。此后，大连机车车辆厂又分别于1991年和1995年生产了装用国产化零部件的两台机车。东风6型内燃机车虽然按规定完成了鉴定试验，但因各种原因未能投入批量生产。

主条目：东风4E型内燃机车

为了满足中国《铁路主要技术政策》（铁科技〔1993〕166号文）的规定 ，提高货物列车的最高行车速度，在繁忙干线上开行5000吨及以上的重载货物列车，并在平直道上使其最高速度达到90公里/小时，四方机车车辆厂于1994年初开始设计双机重联的东风4E型内燃机车，同年年底完成首台样车试制。东风4E型机车是在东风4B型机车的基础上设计而成，实质上相当于两节固定联挂的东风4B型机车，两节单司机室机车通过微机控制重联装置实现同步控制。机车动力装置采用由四方机车车辆厂自行制造的16V240ZJB型柴油机，与大连机车车辆厂制造的柴油机不同的地方，是其机体采用高强度球墨铸铁整体铸造，曲轴采用优质合金钢整体锻造，改善了柴油机的整体性能和可靠性。此外，东风4E型机车还采用了永济电机厂引进美国通用电气公司技术生产的ZD109A型牵引电动机，有效扩大了机车恒功率调速范围，并使牵引电动机的可靠性得到提高。1994年至1997年，四方机车车辆厂共生产了16台东风4E型机车，全部配属上海铁路局南翔机务段运用。

20世纪末，随着新一代大功率重载货运内燃机车——东风8B型内燃机车面世，逐渐取代了燃油消耗率较高及运用灵活性较差的东风4E型机车，担当沪宁铁路的重载货物列车牵引任务。2002年，全部东风4E型机车由戚墅堰机车车辆厂改造为32台东风4B型货运机车，改造内容主要针对司机室和车体钢结构，辅助传动系统和冷却水系统亦改用与东风4B型机车通用的配件，而柴油发电机组、牵引电动机、转向架等主要部分则仍然沿用原车部件。经过改造后的机车采用东风4B型7701～7732号的车号，而此号段与大连机车车辆厂制造的32台东风4B型机车编号重复，因此该号段的每个编号各有两台机车。

主条目：东风12型内燃机车

1997年，资阳内燃机车厂在东风4B型内燃机车的基础上，开发研制了东风12型重型调车兼小运转用内燃机车，适用于大型编组站和工矿企业5000吨级货物列车的调车和小运转作业，亦可担当一般干线的货运任务。为了方便机务部门运用和维修东风12型机车，其主要零部件可以与东风4B型或东风4C型机车通用互换，机车动力装置采用3300马力的16V240ZJB型柴油机，传动系统采用TQFR-3000型牵引发电机和ZQDR-410型牵引电动机。根据调车机车频繁调速、换向和经常在部分负荷下工作的特点，东风12型机车还采用了微机控制系统，具有发电机恒功率励磁和限制柴油机功率升降速度等功能。

1999年，北京铁路局南口机务段为了提高京包铁路的运输能力，而且段内部分东风4B型机车的零件也日渐老化，同时为了节约购置新机车的资金，决定将部分东风4B货运型机车按照东风4D货运型的标准进行大规模翻新改造。按2000年代初的价格标准，一台东风4B型机车返厂大修价格约为130万元人民币，而改造为东风4D货运型只需260万元人民币。完成改造后的机车被称为东风4BD型内燃机车，或者东风4B改D型内燃机车，并保留原车的编号和铭牌，同时将原来的绿色涂装更改为与东风4D货运型机车相同的上奶黄色、下天蓝色涂装。

东风4BD型机车是在东风4B型机车的基础上翻新改造而成，主要改造内容包括柴油机、主发电机、牵引电动机、冷却装置等零部件，并对机车总体布置、辅助系统及辅助传动装置等部分重新设计，车体钢结构和转向架等部分仍沿用东风4B型机车原来的部件。机车换装16V240ZJD型柴油机、TQFR-3000ZG型主发电机和ZD109B型牵引电动机，空气滤清器更换为东风11型机车的二级空气滤清系统（塑料惯性滤清器和铝板网式滤清器），或者东风4D型机车的多旋流管式风动自动除尘二级空气滤清器，高风沙地区用机车可加装钢板网滤清器或复合材料滤清器；对排气烟筒、燃油粗滤清器、机油热交换器、机油滤清器、冷却水系统管线进行更新改造。冷却室按照东风4D型机车进行改造，散热器单节数量由原来的56组改成44组，腾出空间用来增设辅助室间隔。辅助室室内一侧为不锈钢厕所，另一侧改为工具箱和风源净化装置。机车总体布局方面，为了降低2端驾驶室噪音，增加一个辅助室和隔断，使机车布局从前到后变为1端驾驶室、电气传动室、动力室、冷却室、辅助室、2端驾驶室。电气传动室保留原车电器柜、电阻制动柜、励磁机、启动变速箱、前转向架牵引电机通风系统；对电气柜的主整流柜进行二次绝缘和通风改造；改造励磁机并加装微机控制的恒功率励磁调节装置等。

经过改造后的东风4BD型机车，牵引性能与东风4D货运型机车基本相同，柴油机装车功率由2426千瓦提升至2940千瓦，机车最大轮周功率由1985千瓦提升至2425千瓦，比东风4B型货运机车提高了超过20%。在相同运用条件下，改造后的机车在平直线路上牵引4000吨货物列车运行的最高平衡速度为89公里/小时，比东风4B型货运机车提高16公里/小时。东风4B改D型机车曾经配属于北京铁路局的丰台机务段、怀柔北机务段（2005年铁道部实施生产力布局调整，撤销北京铁路分局，南口机务段和承德机务段合并到怀柔北机务段，南口机务段改称怀柔北机务段南口运用车间）、天津机务段，其中怀柔北机务段的东风4B改D型机车曾经活跃于北京周边的铁路线，例如担当京包铁路关沟段的旅客列车本务和补机，担当北京东北环线、北京东南环线的货物列车牵引任务等。2017年，怀柔北机务段增配从南宁铁路局南宁机务段调拨的东风4D货运型机车，代替部分老化严重的东风4B型、东风4C型、东风4B改D型机车。太原铁路局侯马北机务段（2005年铁道部实施生产力布局调整，原北京铁路局下辖的太原铁路分局与大同铁路分局合并成立新的太原铁路局）和乌鲁木齐铁路局库尔勒机务段亦曾配属东风4B改D型机车，侯马机务段的机车主要负责北太焦铁路的货物列车牵引任务，而库尔勒机务段的机车则用于牵引南疆铁路的货物列车。库尔勒机务段的东风4B改D型机车已于2015年全部报废。

主条目：CKD9C型柴油机车

2005年，中国南车集团资阳机车有限公司在东风4B型货运机车的基础上，为中亚地区开发研制了双机固定重联的CKD9C型干线货运柴油机车。该型机车的动力装置与电传动系统和东风4B型机车完全相同，装用16V240ZJB型柴油机（标定功率为2650千瓦，最大运用功率为2430千瓦）、TQFR-3000型同步主发电机及ZQDR-410型牵引电动机。走行部为23吨轴重的三轴转向架，机车车体采用单司机室内走廊结构，两节机车之间设有电气重联控制电缆和空气制动系统重联控制风管，可在任何一节机车的司机室内对全车进行统一控制。机车还设有微机控制系统、行车安全速度监控系统和具有全功率自负荷功能的电阻制动装置。截至2014年，资阳机车公司已为土库曼斯坦、哈萨克斯坦、蒙古国的多家铁路公司生产了超过50台CKD9C型机车。

东风4B型内燃机车是干线客货运用的六轴柴油机车，采用双司机室、内走廊式、全钢焊接结构的框架式侧墙承载车体。两端设有同等功能的司机室，可双向操纵机车。车体由左右侧壁、底架、车顶、司机室焊接在一起，车体主要骨架采用16锰低合金钢材，车体外部蒙皮为2.5毫米厚钢板。车体底架长度为20,300毫米，车钩中心线间距为21,000毫米，车体宽度为3,100毫米。机车从前到后分别为第一司机室、电气室、动力室、冷却室、第二司机室五个部分，其中电气室 、动力室和冷却室顶部均设计成活动顶盖，以便拆装车内部件。司机室内机车运行方向的左侧设有司机操纵台、JZ-7型空气制动机的自动制动阀和单独制动阀，右侧设有副司机座席及工具箱；司机室后部设有手制动装置手柄。电气室内设有电气控制柜、主硅整流柜、励磁整流柜和电阻制动柜等电气设备，由启动变速箱驱动的启动发电机、励磁机、测速发电机、前转向架牵引电动机通风机等辅助设备布置在电气室后部地板上。

动力室位于车体中部，安装了一套柴油发电机组，机组通过八个橡胶弹性支座固定在车体底架上；动力室内还装有燃油输送泵、燃油滤清器、启动机油泵、机油滤清器、膨胀水箱、预热锅炉等辅助设备。动力室左右两侧侧壁上均分别设有八个进气口，上排进气口装有旋风式空气滤清器和板网式空气滤清器组成的两级空气滤清器组，下排进气口设有内置板网式空气滤清器的通风百叶窗，车体侧面还装有两台通风机将车内热风排出车外。为了方便对动力装置的检修，机车除了在司机室设有侧门外，在动力室的两侧也设有一对侧门。

冷却室设有油水系统冷却装置，冷却室顶部装有V型结构的肋片扁管式铜散热器，以及两个直径相同的轴流式冷却风扇。机车设有两套独立的循环冷却水系统，分别为冷却柴油机的高温冷却水系统（24个散热器单节），以及冷却增压空气、机油、静液压传动油的低温冷却水系统（32个散热器单节）。冷却室下方设有静液压变速箱、后转向架牵引电动机通风机、机油热交换器、空气压缩机等，冷却风扇和牵引电动机通风机均由静液压马达传动。冷却室左右两侧侧壁均设有八个通风百叶窗口。在车体下部两台转向架之间的空间，吊装着一个容积为9000升的燃油箱，以及铅酸蓄电池组和两个总风缸。

东风4B型柴油机车装用一台16汽缸、四冲程、V型结构、直接喷射、开式燃烧室、废气涡轮增压、增压空气中间冷却的16V240ZJB型中速柴油机。与16V240ZJA型柴油机相比，16V240ZJB型柴油机在保持装车功率3300马力（2426千瓦）不变的条件下，将标定转速由每分钟1100转降为每分钟1000转，将最低工作转速由每分钟500转降为每分钟430转，以减轻柴油机运动部件的机械负荷，柴油机平均油耗率和空转油耗率亦有明显改善。同时，将柴油机机体横截面形状改为六面体，将原来机座高度减少250毫米，并在加高主轴承座以增加机体的高度，各主轴承盖都加设了水平的两个横拉螺钉以及加厚侧板等等，使机体纵向和横向刚度分别提高了60%和77%。为了提高曲轴的强度，将平衡块由原来只占平衡回转质量的15%，增加到平衡回转质量的50%左右，并将主轴颈直径由原来的220毫米增加到225毫米。同时，又用簧片式弹性联轴节代替半刚性联轴节，使柴油机由连续发火改为间断发火，并使曲轴可以按需要增加平衡重，达到降低机体和曲轴应力、减少轴承负荷的效果。16V240ZJB型柴油机采用无级调速装置，通过控制联合调节器配速机构上的步进电机，实现对柴油机的无级调速控制，以代替原来东风4型机车采用的16级手柄定位控制。除此之外，16V240ZJB型柴油机还采用了具有单螺旋槽柱塞的高压喷油泵、球墨铸铁活塞、加硼铸铁汽缸套、九节式排气总管等新型零部件。

16V240ZJB型柴油机机体采用铸焊组合结构和悬挂式轴承座，机体由铸钢轴承座与钢板焊接成的六面体式机体所构成，左右两列汽缸中心线间夹角为50°，V型角上方设有主机油道、进气稳压箱、进排气支管、排气总管等部分，两套涡轮增压器及中冷器组对称安装在柴油机两端的上方。柴油机采用合金锻钢并列连杆、合金铸铁湿式汽缸套、整体薄壁球墨铸铁内油冷活塞、耐热合金铸铁整体汽缸盖，而曲轴则分为钼铜稀土合金球铁铸造曲轴（大连厂）和合金钢挤压曲轴（资阳厂和四方厂）两种。汽缸直径为240毫米，活塞行程为275毫米，额定转速为每分钟1000转，最低空载转速为每分钟430转，小时功率为4000马力（2980千瓦），持续功率为3600马力（2650千瓦），装车功率为3300马力（2426千瓦）。柴油机由启动发电机起动，其电源由蓄电池供给。柴油机完成起动后，启动发电机由直流串励电动机变为他励发电机，输出110伏特直流电，作为辅助发电机使用。

16V240ZJB型柴油机采用废气涡轮定压增压系统，利用汽缸排出的废气导入涡轮机中膨胀做功，再由涡轮机带动压气机将新鲜空气压缩，另外并设有用来冷却增压空气的中冷器，以进一步提高增压系统的效率。东风4B型机车最初装用天津机车车辆机械厂生产的45GP802-1A型增压器，该型增压器是在16V240ZJA型柴油机的45GP802-1型增压器基础上改良而成，采用单级离心式压气机和单级轴流式涡轮机，额定转速为每分钟23500转，涡轮前最高温度约为650°C。后来，东风4B型机车又先后改用过45GP802-4（天津机车车辆机械厂）、ZN300-LSD1（天津机车车辆机械厂，基于45GP1301型增压器）、ZN310-LSE（大连机车研究所）、VTC254-13（江津增压器厂引进瑞士ABB技术）、ZN290（天津机车车辆机械厂，基于VTC254型增压器）等新型增压器。此外，大连机车研究所还为昆明铁路局研制了用于高原地区的ZN310-LSG型增压器。

东风4B型内燃机车采用交—直流电传动装置，柴油机直接驱动一台交流同步发电机发出三相交流电，经由硅二极管组成的三相桥式整流装置整流为直流电后，输送给六台并联连接的直流牵引电动机，通过传动齿轮驱动轮对。柴油机与主发电机之间采用弹性联轴节连接，取代了东风4型机车的半刚性联轴节连接。

牵引发电机采用TQFR-3000型三相交流同步发电机，是一台卧式、单轴承、径向通风、十八极凸极式三相交流同步发电机。（牵引电机型号含义：T——同步；Q——牵引；F——发电机；R——热力机车）额定容量为2985千伏安，额定电压为438/613伏特，额定电流为3936/2805安培，额定转速为每分钟1100转，实际运用转速为每分钟1000转，定子及转子绝缘等级分别为B级和H级，冷却方式为自通风式，主发电机净重为4985公斤。牵引发电机由一个交流同步励磁机励磁，励磁机由柴油机通过启动变速箱驱动，其发出的交流电经励磁整流器转换为直流电后，给发电机的转子励磁绕组励磁。为了使牵引发电机能充分利用柴油机的功率，机车设有可控硅励磁调节装置以保持牵引发电机输出功率的恒定，由柴油机的转速－功率联合调节器通过功率调整电阻器和励磁测速发电机来自动调节励磁电流。与东风4型机车相比，东风4B型机车为了改善主发电机的冷却条件，主发电机冷却空气的来源由动力室内部供给改为由车体外部供给。

牵引发电机发出的三相交流电由GTF-4800/770型硅整流装置转换成直流电，供给牵引电动机使用。每台机车设有两台硅整流柜，硅整流装置采用由硅二极管元件组成的三相桥式全波整流电路，整流电路每一桥臂有六个并联的NDZ500/2400型风冷平板式硅二极管，每台整流柜共有36个二极管元件。硅整流装置的最大直流输出电压为770伏特，额定直流输出电流为4800安培。

东风4B型货运机车使用ZQDR-410型四极直流串励牵引电动机，额定功率为410千瓦，额定电压为550伏特，额定电流为800安培，额定转速为每分钟647转，最高转速为每分钟2365转，定子及电枢绝缘等级分别为H级和F级，冷却方式为强迫通风。为扩大机车的恒功率速度范围，可以在牵引电动机励磁绕组接入并联分流电阻，对牵引电动机使用二级磁场削弱，磁场削弱率分别为60%和43%。为了提高客运机车的恒功率速度范围，在1989年生产的东风4B型2228号至2231号机车上，改为使用与东风4C型柴油机车相同的ZQDR-410C型牵引电动机；从1991年生产的东风4B型2272号机车开始，以后生产的所有东风4B型客运机车全部采用ZQDR-410C型牵引电动机，使客运机车的最大恒功速度从95公里/小时提高到120公里/小时。ZQDR-410C型牵引电动机（国家标准型号为ZD109）的额定功率提升至480千瓦，额定电压为645伏特，额定转速为每分钟757转，定子及电枢绝缘等级均为F级，二级磁场削弱率调整为58%和42%。

东风4B型机车设有电阻制动，在电阻制动工况时牵引电动机变为他励直流发电机工作，其激磁绕组全部串联由牵引发电机经硅整流柜供电，发出的电流输入到车上两个电阻制动柜，将电能通过电阻器转化为热能消耗掉；受制动电阻通风冷却条件的限制，最大制动电流限制为650安培，制动功率为2316千瓦。

机车轴式为Co-Co，走行部为两台相同的无导框式三轴转向架。转向架采用钢板组焊成封闭式箱形结构的“目”字形构架，由箱形截面的两根侧梁、两根横梁、前后端梁组焊而成，并分别焊有旁承座、拉杆座、外侧弹簧座、牵引拐臂座、电机吊杆座、水平杠杆座、横向止挡、制动座、制动缸座及砂箱座等。轮对轴箱内装有四列向心圆柱滚子轴承，轴箱定位装置采用拉杆式弹性定位结构，轴箱通过装有橡胶关节元件的上、下轴箱拉杆与构架相连接，实现轴箱相对于构架的横向和纵向定位。转向架采用四点支承弹性油浴摩擦旁承装置，车体全部重量通过八个旁承由两台转向架支承，有利于抑制转向架在直线运行时的蛇行运动。此外，转向架与车体间还设有弹性侧挡装置，使转向架进出曲线时能够相对与车体进行回转运动。弹簧悬挂装置分为一系和二系悬挂两部分。一系悬挂采用独立悬挂形式，包括轴箱与构架之间的轴箱圆弹簧，用于衰减吸收来自轨道高频振动的橡胶垫，以及在1、3、4、6轴装有并列的液压减震器；二系悬挂为转向架构架与车体之间的旁承橡胶堆。牵引力和制动力通过低位平行四杆牵引杆机构传递，牵引点至轨面距离725毫米，有利于提高机车粘着利用率。

牵引电动机采用单侧齿轮传动的轴悬式驱动方式（滑动抱轴承式半悬挂），即牵引电动机的一侧通过抱轴瓦（滑动轴承）刚性地支承在车轴上，另一侧通过弹性元件（橡胶垫）和吊杆悬挂在转向架构架上。全部牵引电动机采用顺置排列方式，即牵引电动机都放在车轴的同一侧，使牵引电动机相对于转向架构架产生的支反力作用方向相同，结合弹性旁承产生的支反力矩予以平衡，可以有效地减少轴重转移的幅度。东风4型机车根据牵引齿轮传动比分为客运型和货运型，从而使机车的牵引特性能满足不同需要。客运型的齿轮传动比为3.75（60：16），最高运行速度为120公里/小时。货运型的齿轮传动比为4.5（63：14），最高运行速度为100公里/小时。基础制动方式为带闸瓦间隙自动调节器的单侧踏面制动，每个车轮各有一套制动装置，当机车施行制动时，制动缸从空气制动机获得压缩空气，并通过杠杆机构使闸瓦抱轮产生制动作用。停车制动为手制动装置。

绝大部分在1984年或以前生产的东风4（A）型机车在后来返厂大修时也逐步被改造成更可靠的东风4B型，包括更换柴油机、联调切控阀、增压器和联轴节等部件，构造速度不变。另外，东风4B型机车也会按照各铁路局、机务段的需要来更改齿轮传动比，进行客运型改货运型、或者货运型改客运型的改造。

1991年10月30日，兰州铁路局兰州西机务段的东风4B型3258、1630号机车重联牵引1479次货物列车，运行至包兰线红岘台站下行进站信号机与1号道岔间K873+553.6处时，机后第6位敞车（C62A 1725301）第二位轮对三位轴颈发生热切轴，致使机后第6～10位车辆颠覆、第11位车辆脱轨，造成货车报废2辆、大破1辆、中破3辆，中断正线行车10小时19分，构成行车重大事故。

1992年3月21日凌晨，上海铁路局南昌机务段的ND2型0232号机车，牵引由南京西开往广州的211次旅客列车（今K527/528次列车）经由浙赣铁路运行，计划在株洲市郊的五里墩站交会由向塘机务段东风4B型3346号机车牵引的1310次货物列车。五里墩站值班员原本安排1310次进1道停车，211次列车机外等信号，待1310次停妥后再经2道通过。但由于211次列车机车乘务员擅自关闭机车自动停车装置，中断了望、臆测行车，导致列车在五里墩车站冒进、冒出信号并挤坏道岔，于凌晨3时01分与正在进站的1310次货物列车发生正面冲突。事故造成15人死亡（211次列车正副司机死亡，旅客无死亡），8人重伤，25人轻伤；2台机车大破报废，车辆报废9辆，大破、小破各2辆，中破1辆，中断行车35小时9分，构成旅客列车冲突重大事故。

1992年3月21日早上6时49分，呼和浩特铁路局集宁机务段的东风4B型6106号机车牵引无1220次货物列车，运行至京包线白塔站至郭家营站间K632+300处时因机车增压器故障停车请求救援，调度命令郭家营站站长组织指挥无1207次本务机车东风4B型6105号机车单机救援。6时35分东风4B型6105号机车开单机6001次由郭家营站开出，由于被救援机班未设置响墩防护，救援司机在运行中与站长聊天，间断瞭望，延误制动时机，与停留的无1220次列车本务机相撞，造成两台机车小破，中断上行线行车1小时21分，构成行车险性事故。

1993年12月13日清晨5时38分，兰州铁路局兰州西机务段的东风4B型6052、3362号机车重联牵引098次货物列车，运行至包兰线小红山站2道停车等待交会2707次货物列车时，由于本务机车乘务员打盹睡觉，冒进出站信号机并挤坏3号道岔，构成行车险性事故。

1994年5月19日11时38分，从醴陵口接进株洲北站编发的1318次直通列车，16时55分到达新余站时发现第9位货车热轴，进行甩车处理。新余站改开2116次，于18时45分开，由上海铁路局向塘机务段东风4B型3193号机车负责牵引任务。20时12分，列车运行至浙赣线K666+521m处时，列车机后第16位N6型平板车60698号车装载的WY100型履带式挖掘机（广铁集团装车并承运）因装载加固不良，上部可转动部分侵入限界。当列车行驶至樟树赣江特大桥上，侵限挖掘机车辆进入大桥第9孔梁时，撞断桥梁，致使该孔桥失去承载能力、弯曲下塌，部分车体脱轨或坠入赣江中，造成中断行车171小时46分，经济损失达1316.89万元。

1994年8月23日早上7时28分，北京铁路局丰台机务段的东风4B型1952号机车，担当2182次货物列车，运行至京山线丰台西站二场时司机在行车途中睡觉，列车冒进进路信号，与停于五场接车进路信号机外方的2040次货物列车发生正面冲突。造成货车报废1辆、大破4辆、中破3辆，构成行车重大事故。

1997年4月3日早上8时15分，济南铁路局兖州机务段的东风4B型6187号机车牵引4123次货物列车。由于郑441次货物列车在津浦线（今京沪线）下行线利国至前亭间K640+500处途停请求救援，调度命令712号指定4123次区间救援。早上8时02分东风4B型6187号机车开单机6002次由前亭站开出，由于被救援机班未按规定进行防护；救援司机掌握停留车的位置不准确，在运行中擅自关闭运行监控装置且运行速度高，当发现被救援列车时停车不及与其相撞，造成机车乘务员死亡3人、轻伤3人，两台机车小破，构成铁路交通重大事故。

1997年4月29日上午，广州铁路集团长沙机务段的ND2型0222号机车，牵引由长沙开往茶岭的818次旅客列车，于10时35分到达京广铁路荣家湾站停车，计划待避由长沙机务段东风4B型2520号机车牵引、由昆明开往郑州的324次旅客列车。但由于长沙电务段荣家湾信号工区信号工人违章使用二极管封连线装置，导致铁路信号错误显示，令324次列车凭荣家湾车站进站信号机绿色灯光进站，司机发现列车进路不对后立即采取紧急制动，但停车不及，与停在站内的818次旅客列车尾部相撞，是为1997年京广铁路荣家湾站列车相撞事故。事故共造成死亡126人，重伤48人，轻伤182人；东风4B型2520号机车报废，而ND2型0222号机车未有损害。

1997年5月15日凌晨2时18分，4482次列车由上海铁路局九江机务段东风4B型6460号机车牵引，运行至京九线淋山河站2—8号道岔处，机后1—8位颠覆，9—12位脱轨，中断下行线行车12小时40分钟，上行线行车14小时32分钟，构成列车脱轨重大事故。事故原因是机车乘务员违反规定，将机车运行监控装置打在客车位，列车时速高达87公里，超速17公里。事故结束前九江机务段已由南昌铁路局管辖，但因此事京九线尚未正式运营，故事故不列为南昌局。

2000年10月27日上午7时59分，南昌铁路局南昌机务段的东风4B型2133号机车，牵引南昌开往景德镇的K860次旅客列车经由京九铁路运行。列车运行至京九下行线横岗至向塘间K1466+400处时，因鹰潭机械化线路段违章施工，在没有办理封锁区间手续的情况下在该处更换重伤钢轨，将K1466处的17号左侧钢轨拆除，新轨尚未拨入线路。司机发现后停车不及造成本务机车及机后1～2位车辆脱轨，幸无人员伤亡。中断行车2小时整，构成旅客列车脱轨重大事故。K860次旅客列车摘车2辆后继续运行。

2000年1月22日凌晨，南昌铁路局南昌机务段的东风4B型2414号机车，牵引广州开往青岛的60（今Z170/167，Z168/169）次快速旅客列车经由浙赣铁路运行。列车于1时55分从醴陵东站开出，计划通过老关站上行正线。凌晨2时08分，当列车进入老关站2号道岔后，机车及机后1～5位车厢脱轨，机车停于浙赣线K888+973处，构成列车脱轨重大事故。该事故中断浙赣铁路上行线行车6小时02分，事故原因是人为破坏。

2001年7月7日上午11时27分，沈阳铁路局长春机务段（今吉林机务段长春运用车间）的东风4B型2266号机车，牵引2510次旅客列车运行至长滨线（今京哈线）虎市站2号道岔处，由于长春电务段在此进行光焊施工作业的光焊机轮卡进辙叉处未能及时撤出，列车停车不及与光焊机相撞，中断长滨线行车54分，构成行车险性事故。

2002年9月8日，北京铁路局湖东机务段的东风4B型6042号机车，担当的37507次货物列车在柳村南（秦皇岛港区）制动失灵，与四号翻车机房卸空的38061空车底相撞，造成37507次机后1~9位车辆脱轨，机车被烧毁。38061次车底后部1~6位车辆脱轨，20~29位车辆后台车心盘窜位，四号翻车机严重损毁。同时其脱轨车辆侵入三号翻车机的空车线，造成三号翻车线一辆空车脱轨，构成列车放飏冲突重大事故。事故原因是柳村南站一助理值班员监守自盗，造成机后1位车辆折角塞门关闭所致。

2004年6月9日23时45分，配属柳州铁路局柳州机务段东风4B型7019号机车，担当23001次货物列车，运行至柳州铁路局管内黎湛线（双线半自动闭塞）根竹至贵岗站间下行线48km780m处，发生分离。司机错误判断因而未停车检查。造成后续25201次货物列车运行此处与前行23001次货物列车分离后的遗留在区间的40辆车发生正面相撞，构成铁路交通重大事故。

2005年7月16日下午1时20分，武汉铁路局武昌南机务段的东风4B型2653号机车，牵引黄石至武昌的N384次旅客列车经由武九铁路运行，当列车运行至黄石至铁山区间，在一个平交道口与一辆装有数根10余米长钢管的重型卡车相撞，事故造成重型卡车上1人死亡、2人受伤，机车上2人受伤，机车及机后两位车辆严重损毁。

2007年1月11日，乌鲁木齐铁路局库尔勒机务段东风4B型0565号机车（原东风4型0565号机车）牵引5807次旅客列车，编组19辆，总重1067吨，换长45.8，行至南疆线珍珠泉——红山渠间K42+120m处，机后第9—19位位计11辆车厢颠覆，造成7人死亡、2人重伤，南疆线正线中断行车9小时27分，构成旅客列车行车重大事故。

2008年6月30日凌晨，南宁铁路局南宁机务段的东风4B型2665号机车，牵引广州开往重庆的1322次旅客列车经由黎湛铁路运行。凌晨2时20分，当列车行至黎湛铁路广西境内米场至玉林区间（K165+100米处），因山体滑坡，列车停车不及以102公里/小时的速度撞上坍体，造成本务机车及机后1～6位车辆脱轨，中断上下行线行车分别24小时40分、32小时10分，构成铁路交通较大事故。

2009年7月27日凌晨4点22分，司机韦文波、副司机谭东云驾驶南宁铁路局柳州机务段的东风4B型7347号机车，牵引襄阳至湛江的1473次旅客列车经由焦柳铁路运行，当列车运行至古砦至寨隆区间，因连日持续强降雨造成山体滑坡掩埋线路，列车停车不及撞上坍体，造成本务机车及机后1～4位车辆脱轨，是为7·29焦柳线山体滑坡列车出轨事故。事故造成4名旅客死亡，34名旅客受伤，中断行车13小时41分，构成铁路交通较大事故。

2011年2月25日凌晨，南宁铁路局南宁机务段的韶山3型0098号机车，牵引百色至南宁南的83034次货物列车，于1时29分到达南宁南站北场5道，停车摘钩后计划经北场7道转线入库，于1时44分该机车以17公里/小时的速度越过关闭的7道下行出站信号机，在352号道岔处以12公里/小时的速度与正在进入6道的42080次货物列车发生侧面冲突。事故造成牵引42080次列车的东风4B型3994号机车前端4个轮对脱轨，机后第一位车辆前转向架第1轮对脱轨，而韶山3型0098号机车前3个轮对脱轨、2名乘务员轻伤，构成铁路交通一般B类事故。

2011年10月19日晚上，南昌铁路局福州机务段漳平运用车间的的东风4B型3919号机车，牵引48019次货物列车经由漳泉肖铁路运行。晚上10时25分，当列车运行至湖头至金谷间K84+150处，因山体滑坡，列车撞上塌方坍体，造成机车及机后1～4位车辆脱轨，机车被烧毁，无人员伤亡。

2012年3月29日，配属哈尔滨铁路局齐齐哈尔机务段的东风4B型1818号机车，在加格达奇运用车间司机担当C40982次货物列车，运行至嫩林线乌鲁布铁至春亭阁站间，因机车主发电机故障故障发生火灾停车请求救援。请求救援司机向调度员报告的停车位置错误，与实际停车地点相差1km+19m，且请求救援后没有按规定在救援列车开来方向设置防护。担当救援的东风4B型3795号机车单机进入救援区间后，运行速度68km/h。接近被救援列车2km时救援司机未与被救援列车司机联系，也未控制速度在20km/h以下运行，发现停留列车时停车不及，与请求救援的列车以52km/h的速度发生正面相撞。

2020年10月11日凌晨，配属上海铁路局合肥机务段的东风4B型7777号机车牵引货列行至安徽省宿州市大泽乡一处道口时，与一辆渣土车相撞，导致多节车厢脱轨，机车变形，机车压在渣土车上，事故未造成人员伤亡。

2023年7月30日6时22分，黑龙江省嫩江市境内嫩江铁路公司由嫩江站开往星火乡站的30811次货运列车（DF4B型7749号机车，黑龙江省桦南铁路有限责任公司配属，嫩江铁路公司租用，编组:41-911-50.9）运行至嫩黑线柏根里站至座虎滩站区间56公里849米无人看守道口前34米处时，机车司机发现有机动车（车牌号为黑ME5010）抢越道口，立即采取鸣笛示警和制动措施，列车在制动过程中与机动车相撞，停于56公里893米处。经救援于21时30分开通线路。事故造成机动车驾驶人受伤、机车及机后1至5位车辆脱轨、铁路部分设备设施和机动车受损，中断行车15小时08分。

北京铁路局丰台机务段的“毛泽东”号机车和上海铁路局上海机务段的“周恩来”号机车以及哈尔滨铁路局哈尔滨机务段的“朱德”号机车是中国铁路著名的“三大伟人号”机车，均曾用于东风4B型机车的命名。

东风4B型1893号机车于1991年8月替换东风4型0002号车被命名为“毛泽东”号，挂上象征着责任和荣耀“毛泽东号”徽牌，车号1893 与毛泽东诞辰年份相同，由当时铁道部部长李森茂选定。这是第三代“毛泽东”号机车。

东风4B型2106号机车于1987年12月替换东风3型0058号车被命名为“周恩来”号，这是第二代“周恩来”号机车。

东风4B型1886号机车于1991年被命名为“朱德”号，替换“朱德”号前进型蒸汽机车，车号1886 源于朱德诞辰年份。这是第三代“朱德”号机车。

东风4B型1029号机车，退役后于2009年进入沈阳铁路机车陈列馆保存展示。

东风4B型1442号机车，现存放在太原铁路局太原机务段北场进行展示。

东风4B型1718号机车，原配属上海铁路局合肥机务段，2014年1月退役后移交安徽交通职业技术学院，作为教学用车。

东风4B型1781号机车，退役后交由黑龙江交通职业技术学院作为教学用车使用。

东风4B型1787号机车，原配属南宁铁路局柳州机务段，退役后于2013年进入柳州工业博物馆保存展示。

东风4B型1884号机车，退役后交由黑龙江交通职业技术学院做教学用车使用。

东风4B型1893号机车，大连机车车辆工厂于1991年生产，第三代毛泽东号机车（1991年-2000年），2014年退役，并机车挂牌复原，现存放在北京铁路局丰台机务段“毛泽东号机车展览馆”永久展出。

东风4B型1960号机车，大连机车车辆工厂于1991年生产，1997年接替ND4-37成为工人先锋号机车，2014年年底退役但不得拆解，作为北京铁路局教学用机车，工人先锋号牌改挂在东风4D型1893号（第四代毛泽东号）机车上。

东风4B型2127号机车，退役后交由齐齐哈尔技师学院作为教学用车。

东风4B型2233号机车，曾配属于广州铁路集团广州机务段，现存在于韶关机务段实训基地中，做展示使用。

东风4B型2244号机车，退役后交由南京铁道职业技术学院作为教学用车。

东风4B型2298号机车，原配属于北京铁路局唐山机务段，于2014年2月退役，交付齐齐哈尔铁路工程学校作为教学用车。

东风4B型2480号机车，原配属南宁铁路局柳州机务段，退役后交由柳州铁道职业技术学院作为教学用车。

东风4B型3179号机车（改号车，原编号1411），原配属呼和浩特铁路局包头西机务段呼和浩特运用车间，退役后交由呼和浩特职业学院铁道学院，作为教学用车。

东风4B型6210号机车，原配属太原铁路局太原机务段，退役后于2015年5月移交中北大学。

东风4B型6210号机车（改号车，原编号不详），原配属北京铁路局怀柔北机务段，退役后于2013年9月移交中南大学铁道学院保存展示，并将车号更改为1983号。

东风4B型6331号机车，退役后封存于临潼担任救援演练车，后于2021年送至西安机务段内继续封存。

东风4B型7019号机车，原配属南宁铁路局南宁机务段，退役后于2013年保存西南交通大学机车博物园作静态展出。

东风4B型7149号机车，原配属北京铁路局石家庄电力机务段，退役后于2013年12月移交石家庄铁道大学保存展示。

东风4B型7260号机车，于2013年8月退役，后移交天津铁道职业技术学院，作为教学用车。

东风4B型9008号机车，原配属于北京铁路局怀柔北机务段，于2015年8月退役，交付中国铁道博物馆永久收藏。