国鉄キハ90系気動車
大出力エンジンを使用するため、キハ90形・キハ91形には大容量放熱器(ラジエーター)が設けられた。ただし、通常の機関直結やVベルト駆動による強制通風式ではなく、コストダウンと機関出力の有効活用、それに冷却ファン排除による騒音・振動の軽減を目的として、相対風速を利用した自然通風による大形放熱器が屋根上に搭載され、外観上の一大特徴となった。端部の飾りグリルの形状は先行試作車では台形、量産先行車では丸みを帯びた弧形と形状が異なる。
しかし、山岳線区での低速運転時、特に登り勾配で断面が小さく、かつ長大な単線トンネルを走行する際などには、通風力が不足してオーバーヒートが頻発した。このため量産試作車では対策として電動式の補助送風ファンが屋根上の放熱器間に搭載されたが、この補助送風ファンの駆動にはエンジン直結の発電機からの電力供給が必要であり、その発電負荷の分だけ走行性能が低下し、ファンによる騒音と振動が発生し、更にはその保守コストも上乗せされることになった。この問題は比較的平坦な線形でしかもトンネルの少ない千葉地区での試用の段階ではほとんど露呈せず、小断面長大トンネルの多い中央西線での営業運転開始後、はじめて表面化したため、量産型に相当するキハ181系の設計には十分反映できず、同系列、特に自然通風による大形放熱器を本系列から継承した中間車では、連続急勾配区間での放熱能力不足に起因するエンジントラブルが頻発した。このため、同系列はエンジンの故障抑止を目的としてスペック上は単独登坂が可能なはずの板谷峠での電気機関車による牽引登坂や、故障防止策としての燃料噴射ポンプの調整による定格出力の引き下げ、補助冷却器の床下への追加、あるいは運転曲線の見直しなどの対策を実施せざるを得なくなっている。
キハ91 1をプロトタイプとする量産試作車として、1967年7月に7両(2 - 8)が新潟鐵工所(2・3)・富士重工業(4 - 6)・日本車輌製造(7・8)の各社で製造された。DML30HSB形エンジンとDW4B形変速機を備える。台車はDT36A・TR205A。いずれもキハ91 1のものの改良形である。キハ91 2 - 7は冷房準備車として製造され、AU13形冷房装置を簡単に取り付けられる構造となっていた。中央西線での運用を前提に床下機器には耐寒耐雪装備が施され、冷房装置取り付けスペースの間には補助送風機が追加搭載(1、キハ90にも後に追加搭載)されており、特に低速での高負荷運転が連続する際に冷却力が不足する自然通風式放熱器の問題点は、この時点で既にある程度把握されていたと推測される。一方、キハ91 8は来るべき特急形のためのデータ取得を目的として、屋根上の放熱器間にAU13A形分散式冷房装置を7基、床下に自車1両分の冷房電源用として三菱重工業製4DQ-11P形ディーゼルエンジン駆動によるDM72形発電機を搭載した。