国鉄キハ90系気動車
エンジンそのものがシリンダー横置きによる潤滑不良が原因でピストン焼きつきなどの不調を頻発させたのに加え、この開発においてエンジンと並ぶ最重要コンポーネントである新設計のDW1直結2段液体式変速機において、直結2段変速の切り替え時に発生する大きな衝動を解決出来なかったためである。直結2段液体式変速機は、その名が示すように従来の液体式変速機の直結段に2段切り替えの機械式変速機を組み合わせたものだが、ある程度のタイミングや回転数のずれを吸収可能な液体式変速段とは異なり、設計当時の技術では機械式変速機による直結段について各車の変速タイミングを同期させるのが難しく、切り替え時に各車の速度/牽引力の不一致から大きな衝動が発生した。このような事情から、キハ60系はわずか3両で製造中止となり、最終的に同系列は機関と変速機を標準品のDMH17系エンジンとTC-2あるいはDF115液体式変速機へ交換し、キハ55系相当に改造されてしまった。
この間、開発が急がれていた特急形ディーゼルカーキハ80系は従来どおりDMH17系エンジンを横形に設計変更した上で2基搭載(サービス電源用の発電セットを搭載する先頭車は走行用機関を1基搭載)されることとなり、キハ60系の開発成果で活かされたのは二重床構造をはじめとする騒音・振動対策やディスクブレーキ付き空気ばね台車、それに横形シリンダー機関のオイル潤滑ノウハウなどに留まった。
もっとも、国鉄工作局は大出力エンジン、およびこれに対応する変速機の研究を諦めた訳ではなかった。1965年(昭和40年)にはDMF31HSAの反省と教訓から新規設計された大出力エンジンの実現の目途が立ち、翌1966年(昭和41年)には2種類の新形エンジンを搭載する新系列気動車の競争試作が決定された。こうして開発されたのが本系列である。