DMF15系エンジン
まず国鉄は、1962年(昭和37年)に「DW3」液体変速機を試作、翌年にはDMH17系より2気筒数減としながらも、ボア(シリンダー内径)を10 mm 拡大し、石川島播磨重工業製TB15ターボチャージャーを加えることで出力を3割以上高めたDMF15HSを試作した。これは過去にDMH17系で起きた問題を抜本的に解決する構造を持った「新系列」と国鉄自ら呼ぶエンジンであった。さらに翌年には中間冷却器を備えた出力300 PS のDMF15HZを試作。それらの機関と液体変速機で試験を重ね、1966年(昭和41年)には同エンジンを改良したDMF15HZAを搭載したキハ90形と、中間冷却器のないDMF15HSを180°V型12気筒に拡張した500 PS のDML30系エンジンを搭載したキハ91形を同時に試作し、長期比較試験を行った。
試験の結果や経済性の検討の結果、1エンジン搭載でも在来型2エンジン搭載気動車を上回る走行性能を発揮可能で、その余力により編成への付随車組み込みも可能、しかも冷房用電源搭載スペースも確保可能な500 PSのDML30系エンジンのみを気動車用として展開することになった。
こうして新系列気動車用次世代エンジンの競争試作に敗北したDMF15系であったが、それでもDML30系と摩耗部品が共通でDMH17系と比較してシリンダ数が少なく、かつ出力も大きかったことから電源装置用エンジンとして制式採用されることとなった。