В апреле 1942 г установку М-82 объявили наиболее важным направлением модернизации ДБ-ЗФ. По расчетам предполагали, что скорость возрастет на 40–50 км/ч и дойдет до 470 км/ч. М-82 был мощнее, чем стоявший тогда на серийных ДБ-ЗФ М-88Б -1330 л.с. против 1100 л.с., но отличался также большим весом и расходом топлива. В Комсомольске действительно построили опытный образец с М- 82 и винтами АВ-5 диаметром 3,4 м. Планер по сравнению с серийными машинами не менялся. Испытывал самолет в мае-июне 1942 г. летчик Галицкий. Но выигрыш в скорости оказался куда меньше ожидавшегося. Скорость не превышала 437 км/ч, при этом дальность упала до 2540 км. Вдобавок М-82 не отличался тогда высокой надежностью, особенно на высотах свыше 2,5 тыс. м. К тому же из-за недостаточной производительности маслорадиаторов двигатели грелись. Кроме того, шасси уже не соответствовало возросшей массе бомбардировщика. Отчет об испытаниях завершался выводом: «При необходимости срочного перехода на ДБ-ЗФ с М-82 предъявленный самолет может бьпъ временным эталоном с последующим устранением дефектов».
К этой идее вернулись в 1943 г. В план опытных работ опять включили Ил-4 с М-82, причем в качестве дневного бомбардировщика. Требования по максимальной скорости понизили до 450 км/ч, но зато предусмотрели вооружение из пяти пулеметов (в том числе четырех калибра 12,7 мм). В условиях свершившегося коренного перелома и начавшегося изгнания немецко-фашистских захватчиков, советские ВВС остро ощущали отсутствие современных фронтовых бомбардировщиков с боевой нагрузкой 2000–3000 кг, соединения которых могли эффективно взламывать долговременные укрепления противника. Находившийся на вооружении пикировщик Пе-2 удовлетворял
этим требованиям не в полной мере, и в первую очередь по бомбовой нагрузке. К тому же, в составе ВВС лишь очень немногие полки смогли освоить бомбометание с пикирования. По эффективности ударов с горизонтального полета Пе-2 однозначно уступал Ил-4, который поднимал до 2500 кг бомб против максимум 1500 (реально — 1000) кг на Пе-2. В сравнении с германскими и американскими «фронтовиками», такими как Do217, Ju88, Ju 188, В-25 и В-26 «пешка» выглядела довольно бледно даже с учетом большей максимальной скорости.
Очередной раунд работ по подтягиванию возможностей Ил-4 до необходимого уровня развернулся на заводе № 23 весной 1943 г., когда построили Ил-4 с моторами М-82НВ. Использование более мощного швецовского двигателя, оснащенного системой непосредственного впрыска топлива в цилиндры должно было существенно повысить надежность работы силовой установки и снизить расход горючего. Однако на основе прошлогоднего опыта местные конструкторы оценивали возможности машины довольно скромно: предполагалось, что максимальная скорость достигнет в лучшем случае 440 км/ч. К тому же конструкция самолета была «естественным образом перетяжелена» использованием фанерной обшивки крыла «со стрелкой». Из дерева была выполнена кабина штурмана и хвостовым кок.
К тому же самолет нес даже более мощное вооружение. нем предусматривалось заданием. Оно состояло из пяти УБТ (из них два — в люках по бортам). Для обслуживания такого числа стрелковых точек экипаж пришлось увеличить до пяти человек. Машина имела и усиленное бронирование: спинку у летчика утолщили до 18 мм, у штурмана — 8 мм. Все это потребовало заменить типоразмер пневматиков. Штатные размера 1000 х 350 мм уступили место увеличенным протекторам 1100 х 450 мм.
В мае-июле 1943 г. этот самолет проходил заводские испытания. 16 июля на высоте 7000 м отказал правый мотор. Из-за отсутствия запасного двигателя полеты прекратили.
Однако камандование ВВС все же надеялось использовать Ил-4 в дневных условиях, а потому дальнейшее наращивание вооружения и бронезащиты продолжались. Однако такого кардинального переворота в тактике применения дальних бомбардировщиков не произошло, а потому и дневная модификация оказалась не нужна. Летали в основном по-прежнему ночью, тем более что к началу 1944 г. многие недостатки Ил-4 уже были в значительной мере устранены. Жаль, что сам он к этому времени устарел. Но замены ему пока не было. В АДД эти машины по численности значительно превосходили В-25 и Ли-2 (последними, переоборудованными в бомбардировщики, был вооружен целый авиакорпус!).