国鉄キハ66系気動車
定格出力を500 → 440 PS(1,600 rpm)に下げ、余裕を持たせることによってエンジントラブルを回避した。
冷却系は屋根上連結面寄りに静油圧式ファン2基ないしは3基搭載してエアフローを形成。屋根側面に設置したラジエーターの熱を奪う強制通風式冷却機構も搭載することで、走行速度に左右されない冷却性能を確保した。
ただし本機構においても初期故障が頻発し、運用期間中に幾度となく改良工事が施工された。機関の老朽化が進行した国鉄末期には冷却水の流量不足によるオーバーヒートが多発し、屋根上に冷却水強制循環用電動ポンプを追加搭載し、放熱器そのものも改良型に交換して問題の解決が図られた。
騒音源はこの冷却系に限らず、防音箱に収められていた発電用の4VK形を含め、エンジンの騒音・振動対策は充分ではなく、発車直後や上り勾配区間走行中の力行時には車内では、普通の声では会話が成立しない程度の轟音であったため、新聞に取り上げられたという逸話がある。
2015年(平成27年)3月のダイヤ改正で第4編成(キハ66 4+キハ67 4)が運用を離脱し、2016年2月に廃車された。
2020年(令和2年)3月14日のダイヤ改正でYC1系の営業運転が開始されたことに伴い、4編成 (9,13-15) が運用を離脱。さらに同年8月には2編成 (5,11) が運用を離脱し小倉総合車両センターへ廃車回送された。これら6編成は2020年6月から2021年1月にかけて廃車された。また同年12月には3編成(3,7,12)のうち、7,12が直方車両センターへ、3が熊本車両センターへ回送され一時的に留置されていたが、翌年3月11日にキハ200・220形佐世保車両センター所属の全編成が、大分・熊本・鹿児島地区へ転属したため、3編成とも2日後の3月13日のダイヤ改正で佐世保に戻り、運用に復帰している。
2021年(令和3年)6月30日の253D(佐世保発19時14分→長崎着21時51分)をラストランとして運用を終了した。ラストラン翌日の7月1日に、川尻駅と八代駅構内留置線に疎開回送され、のちに小倉総合車両センターに廃車回送されて解体される予定。
2022年(令和4年)10月25日に、八代駅構内留置線に疎開された2編成(6,8)が小倉総合車両センターへ、廃車回送された。
2023年(令和5年)1月25日に、川尻駅構内留置線に疎開された3編成(2,7,12)が八代駅構内留置線に疎開された2編成(6,8)に続き、小倉総合車両センターへ、廃車回送された。