，布置于活塞顶上的半椭球形燃烧室有利于柴油机在低温情况下的启动。活塞通过发动机润滑系统的机油进行冷却，位于机体上的喷嘴对位于下部的环形冷却腔连续供油。柴油机采用整体锻造的铬钼合金曲轴，主轴颈直径为180毫米，曲柄销直径为165毫米。主副连杆结构的连杆组由镍铬合金钢模锻制而成，副连杆通过浮动销与主连杆连接。V形夹角内布置有两套HS-400型轴流式增压器（后来改装无锡动力机厂的40GP型增压器）和四台增压空气中冷器。ND4型机车也是中国至今惟一一种采用自动延时电控风启动的柴油机车。柴油机启动时由起动风缸和起