После возвращения в Москву Ермолаев окончательно остановил выбор на дизелях М-30 с приводным центробежным нагнетателем (с 1944 года – АЧ-30Б), работавших на тракторном керосине. Замечу, что двигатель при этом значительно потяжелел, а его удельный расход топлива возрос на 5-8 процентов. Дизель почти вдвое уступал бензиновому мотору по литровой мощности (24 лошадиных сил на литр у АЧ-30Б и 47,2 – у М-107А).
История этих двигателей не совсем обычна. В их основу лег первый отечественный нефтяной мотор АН-1РТК, созданный в 1939 году и, как следует из названия, оснащенный турбокомпрессором. В 1940 году этот мотор, усовершенствованный В.М.Яковлевым путем установки четырех турбокомпрессоров, запустили в серийное производство на Кировском заводе в Ленинграде. Попытка улучшить летные характеристики тяжелого бомбардировщика ТБ-7 путем установки дизеля М-40 оказались неудачной. Тогда за дело взялся А.Д.Чаромской. Он сохранил на моторе лишь два турбокомпрессора, по одному на блок цилиндров, и дополнительно поставил приводной центробежный нагнетатель, заимствованный с двигателя АМ-38. Это заметно улучшило надежность работы мотора, особенно на больших высотах. В сентябре 1942 года мотор прошел 100-часовые испытания на стенде и предварительные летные испытания на летающей лаборатории Ер-2. Самолет, построенный на заводе № 39 в Иркутске и испытывавшийся с января 1943 года, получил обозначение Ер-2 № 4 (иногда его ошибочно называют Ер-4). Из-за установки на двигатели воздушных винтов ВИШ-24 диаметром 4,1 метра пришлось увеличить расстояние между двигателями, что привело к росту размаха крыла.
В феврале Ер-2 № 4 предъявили на государственные испытания. Ведущими по машине были инженер Н.К.Кокорин, летчик А.Д.Алексеев и штурман В.В.Лисицын. 14 апреля 1943 года А.Д.Алексеев отправился в первый беспосадочный перелет на Ер-2 с моторами М-30Б по маршруту Москва – Омск – Москва. Предстояло пролететь 4500 километров с грузом 1000 килограммов. Однако, встретившись в районе Елабуги с грозовым фронтом, ему пришлось вернуться. Дальний полет повторили чуть позже и по другому маршруту, Москва (Кратово) – Казань – Свердловск и обратно протяженностью 3950 километров. На этот раз полет прошел благополучно, а беспосадочная дальность превзошла аналогичный показатель основного дальнего бомбардировщика советских ВВС Ил-4 более чем на 1000 км. Согласно результатам испытаний, самолет был прост в пилотировании (если не считать, что заход на посадку приходилось осуществлять с выключенными двигателями из- за отсутствия регуляторов малых оборотов) и, по сравнению с предшественником, оснащенным двигателями АМ-37, его расчетная дальность достигала 5500 километров.
В то же время у машины сохранились недостатки предшественника: большая взлетная дистанция и малая скороподъемность, невозможность лететь на одном моторе без снижения при весе свыше 14200 килограммов. Но главным показателем для Дальней авиации являлся, по- прежнему, большой радиус действия. Было от чего прийти в восторг, и командующий Авиацией дальнего действия (АДД) А.Е.Голованов настоял на запуске еще сырого дизельного варианта Ер-2 в серийное производство.
При обсуждении результатов государственных испытаний представители АДД предложили ввести в экипаж второго пилота, разместив его рядом с командиром. Это позволяло существенно снизить нагрузку на летчиков во время длительных полетов. Тогда же было высказано пожелание усилить оборонительное вооружение, заменив верхнюю пулеметную установку пушечной.
По решению Государственного Комитета Обороны от 21 сентября 1943 года Ер-2 с М-30Б запустили в серийное производство на заводе № 39 по образцу, прошедшему государственные испытания, но с устранением отмеченных в нем дефектов и замечаний по макету, утвержденному командующим Авиацией дальнего действия 3 сентября.
Доработки оперативно выполнили, и в декабре 1943 года две серийные, но еще «сырые» машины вышли из сборочного цеха. Кроме новых двигателей, вынесенных вперед на 145 мм, увеличили экипаж, введя второго пилота. В связи с этим расширили кабину пилотов, посадив их в ряд. Больше стали площади крыла (на 1,62 квадратных метра), вертикального и горизонтального оперения (на 1,39 и 0,62 квадратных метра соответственно). На 290 миллиметров возрос размах центроплана и на 102 миллиметра удлинили грузовой отсек. На моторах первоначально стояли винты ВИШ- 24, замененные впоследствии на АВ-5ЛВ-116.