国鉄キハ181系気動車
だが、キハ80系設計直前の1960年(昭和35年)に、同系列のためのデータ収集用試作車として計3両が製造されたキハ60系の試験では、肝心のDMF31HSAエンジンとDW1多段直結式液体変速機の実用試験がどちらも失敗に終わってしまう。そのため、同エンジン・変速機の実用化を前提に進められていた特急用新形気動車は、開発スケジュールの問題もあって同エンジン・変速機の不具合の問題解決を諦め、基本設計が古く非力だが一定の信頼性が確保可能なDMH17系機関を横置き仕様に手直しした、新設計のDMH17H系機関を2基搭載とするほかなかった。
こうして半ば応急処置的に開発されたキハ80系が初期のトラブル続出を乗り越え大きな成功を収める一方で、その後も国鉄内部では一度は失敗に終わった単一機関による大出力ディーゼルカーの開発が模索され続けていた。そうして1964(昭和39)年度に至り、ようやく気動車用の新形大出力ディーゼルエンジンと、これに適合する新形液体変速機の実用化に目処がつくことになる。このとき新開発された2種のエンジンは以下の特徴を備えていた。
DMH17系のそれを基本にピストン径(ボア)を10 mm拡大し、増積を図った新設計のシリンダブロックを採用。
排気タービン過給器の付加による気筒内圧力の増大を前提に、各部の構造を強化。
必要に応じ、直列6気筒あるいは水平V型12気筒構成を選択可能。
その後「しなの」は1975年(昭和50年)3月のダイヤ改正で381系電車の運用に統一され、キハ181系は中央西線から撤退した。
「つばさ」の後は、急勾配からその性能を必要とした伯備線(1971年に新大阪 - 出雲市間で「おき」運行開始、1972年3月より岡山発着の「やくも」に変更)、および同様に本系列の性能が必須であった土讃本線を運用区間に含む四国島内向けに製造・投入された。また、「つばさ」の間合い運用として、北上線経由で東北内の仙台・秋田間を結んだ「あおば」が1971年に臨時列車として設定され、1972年3月から定期運行化された。
一方で、キハ181系の性能を適切に発揮することが可能であった「かもめ」や、「なは・日向」「白鳥」への投入については、前者と中者には瀬野八を含む山陽本線内および鹿児島本線内では電車特急並への速度向上が可能と言う利点があった上に、現場や旅客からのキハ181系の導入要望があったものの、当時既に山陽新幹線岡山駅 - 博多駅間の延伸工事が実施されており、山陽新幹線延伸開業後の車両転用との兼ね合いもあって、計画はおろか構想の議題にすらならず、見送りとなった。後者も日本海縦貫線の全面電化が間近だったこともあり、投入が見送られた。